關(guān)于取消屋面板后澆帶的技術(shù)措施方案

2009-12-31 00:00:00王建環(huán)

考試周刊 2009年31期

一、工程概況

蘇州工藝美院新校區(qū)學(xué)生宿舍3#—13#樓為六層框架結(jié)構(gòu)，建筑面積43000平方米，由蘇州市建筑設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司設(shè)計(jì)，安徽水利開發(fā)股份有限公司施工。本工程學(xué)生宿舍樓均設(shè)置后澆帶，混凝土標(biāo)號(hào)為C30。考慮到施工屋面后澆帶工期較緊，而且屋面后澆帶的清理、灌縫非常麻煩，處理不好可能會(huì)出現(xiàn)有害裂縫，給結(jié)構(gòu)帶來隱患，因此，我公司根據(jù)多年來的施工經(jīng)驗(yàn)及成熟的技術(shù)，采用江蘇省建筑科學(xué)研究院的補(bǔ)償收縮混凝土無縫技術(shù)，取消屋面后澆帶，以加快施工進(jìn)度，縮短工期，提高結(jié)構(gòu)的整體性。

二、理論分析

在混凝土中參加適量的膨脹劑，膨脹劑通過與水泥的化學(xué)反應(yīng)，使混凝土產(chǎn)生適量膨脹，在鋼筋和鄰位限制下，在鋼筋混凝土中建立0.2—0.7Mpa的預(yù)壓應(yīng)力，可大致抵消混凝土收縮時(shí)產(chǎn)生的拉應(yīng)力，防止混凝土開裂。同時(shí)，水化反應(yīng)生成的鈣釩石晶體屬針狀、棒狀晶體，能填充、切斷、堵塞混凝土的毛細(xì)孔，使混凝土的抗?jié)B能力大大提高，從而達(dá)到混凝土結(jié)構(gòu)自防水和控制有害裂縫的目的。下面筆者從收縮應(yīng)力的角度對(duì)超長(zhǎng)無縫施工裂縫控制進(jìn)行分析。

工民建上層結(jié)構(gòu)的樓板等，其特點(diǎn)是厚度（或高度）H遠(yuǎn)小于長(zhǎng)寬尺寸L，板在溫度收縮變形作用下，離開端部區(qū)域，板的全截面受拉應(yīng)力較均勻。在梁柱約束下，將出現(xiàn)水平方向應(yīng)力бx。從工程實(shí)踐可知，бx是設(shè)計(jì)主要控制應(yīng)力，是引起垂直裂縫的主要應(yīng)力，其最大值бxmax出現(xiàn)在板截面的中心處。

研究表明，補(bǔ)償收縮混凝土在硬化過程中產(chǎn)生膨脹作用，在與鋼筋或鄰位約束下，鋼筋受拉，而混凝土受壓，當(dāng)鋼筋拉應(yīng)力與混凝土壓應(yīng)力平衡時(shí)，則有：

Ac×бc=As×бs=As×Es×ε2

而配筋率μ=As/（Ac+As）

As/Ac=μ/（1-μ）

則бc=μ×Es×ε2/（1-μ）

式中：бc—混凝土預(yù)壓應(yīng)力（Mpa）Ac—混凝土截面積

бs—鋼筋拉應(yīng)力（Mpa）As—鋼筋截面積

Es—鋼筋彈性模量（Mpa）μ—配筋率（%）

ε2—混凝土的限制膨脹率（即鋼筋伸長(zhǎng)率）（%）

從上式可見，бc與ε2長(zhǎng)成正比關(guān)系，而限制膨脹率隨膨脹劑的摻量增加而增加，所以我們可以通過調(diào)整膨脹劑的摻量，使混凝土獲得不同的預(yù)壓應(yīng)力。根據(jù)水平方向應(yīng)力曲線，我們?cè)O(shè)想在бmax處給予較大的膨脹應(yīng)力бc，而在兩側(cè)給予較小的膨脹應(yīng)力，使結(jié)構(gòu)的收縮應(yīng)力得到大小適宜的補(bǔ)償，從而控制有序裂縫的出現(xiàn)。

在收縮應(yīng)力集中的бmax處，設(shè)膨脹加強(qiáng)帶，其寬度2米，帶兩側(cè)架設(shè)密孔鐵絲網(wǎng)，目的是為防止兩側(cè)混凝土流入加強(qiáng)帶。施工時(shí)，帶外側(cè)用小膨脹混凝土（限制率為0.015%—0.020%，摻膨脹劑8%左右），澆注到加強(qiáng)帶時(shí)改用大膨脹混凝土（限制率為0.025%—0.030%，摻膨脹劑12%左右），澆注到加強(qiáng)帶另一側(cè)時(shí)又改用小膨脹混凝土澆注。如此循環(huán)下去，可連續(xù)澆注100—150米超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)。

三、JM-Ⅲ（改進(jìn)型）混凝土外加劑的特點(diǎn)

本工程采用的膨脹劑為JM-Ⅲ（改進(jìn)型）混凝土外加劑。該產(chǎn)品是由江蘇省建筑科學(xué)研究院研制開發(fā)的多功能產(chǎn)品。它保留了原來JM-Ⅲ混凝土外加劑之精華，在混凝土耐久性上作了很大改進(jìn)，使其不僅具有高效抗裂防滲性能，而且具有減水增強(qiáng)、凝結(jié)時(shí)間適中、保塑性好、施工和易性好等特點(diǎn)，是國(guó)內(nèi)最新一代的多功能抗裂防滲材料。該成果獲得江蘇省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，為國(guó)家重點(diǎn)新產(chǎn)品。

1.施工性好

JM-Ⅲ（改進(jìn)型）混凝土外加劑對(duì)新拌混凝土具有很好的保塌作用，混凝土攪拌后2小時(shí)內(nèi)基本無塌落度損失，且?guī)缀醪皇軠囟茸兓挠绊懀浔ＫЧ黠@高于木鈣、糖蜜等普通緩凝劑。

2.減水增強(qiáng)效果好

JM-Ⅲ（改進(jìn)型）混凝土外加劑，減水率達(dá)20%左右，增強(qiáng)效果顯著。與普通混凝土相比較，摻有JM-Ⅲ（改進(jìn)型）混凝土外加劑的混凝土，3天抗壓強(qiáng)度可提高70%—100%，28天抗壓強(qiáng)度可提高30%—60%，增強(qiáng)幅度很大，且后期強(qiáng)度性能穩(wěn)定。

3.抗裂能力強(qiáng)

JM-Ⅲ（改進(jìn)型）混凝土外加劑的水化作用使得混凝土在早期產(chǎn)生大量鈣礬石晶體，使混凝土產(chǎn)生微膨脹，從而補(bǔ)償了混凝土的收縮。實(shí)驗(yàn)證明，摻有JM-Ⅲ（改進(jìn)型）混凝土外加劑的混凝土，28天基本無收縮，42天的收縮僅有1.2×10-4毫米，遠(yuǎn)小于會(huì)引起混凝土開裂的變形值。

4.提高鋼筋與混凝土間的黏結(jié)力

用水量的降低，減薄了鋼筋與混凝土間的水膜層，減少了缺陷；微膨脹使得鋼筋與混凝土間的水膜層進(jìn)一步變薄，增大了混凝土對(duì)鋼筋的正壓力和機(jī)械咬合力。

四、技術(shù)措施

1.由于屋面板部位暴露在空氣中的時(shí)間長(zhǎng)，受環(huán)境溫差和風(fēng)速的影響大，屋面板部位的混凝土更容易出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，因此，除了定帶外側(cè)用小膨脹混凝土8%，膨脹加強(qiáng)帶混凝土摻膨脹劑量定為12%。

2.膨脹加強(qiáng)帶的設(shè)置。屋面板為超長(zhǎng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，為緩解部分收縮應(yīng)力，需要設(shè)置膨脹加強(qiáng)帶。膨脹加強(qiáng)帶設(shè)置在原后澆帶位置，寬度2米。帶兩側(cè)分別用φ2鐵絲網(wǎng)攔隔，并用短鋼筋加固。膨脹加強(qiáng)帶之間增加10%—15%的水平附加筋。

五、原材料選用及要求

1.水泥

宜采用早期水化熱低、品質(zhì)穩(wěn)定的42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥。通過水泥廠家采用倒庫、增加庫存等措施，控制使用溫度在55℃左右。

2.砂

中砂，細(xì)度模數(shù)2.5—2.8，含泥量＜3%。

3.石子

5—31.5mm連續(xù)級(jí)配碎石，含泥量＜1%。

4.外加劑

JM-Ⅲ改進(jìn)型。

5.粉煤灰

采用品質(zhì)穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)Ⅰ級(jí)灰，取代水泥，改善混凝土和易性，降低水化熱，與抗裂防滲劑配合好，對(duì)提高混凝土抗裂性能有一定的疊加效應(yīng)。

6.水

潔凈自來水。

上述混凝土用原材料必須符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

混凝土配合比設(shè)計(jì)由我方技術(shù)人員提供，經(jīng)混凝土攪拌站試驗(yàn)并提出不同結(jié)構(gòu)部位的施工用混凝土配合比，如原材料質(zhì)量有變化，由我方技術(shù)人員對(duì)混凝土配合比進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)施工的要求。

六、補(bǔ)償收縮混凝土參考配合比表（標(biāo)注單位：kg）