膨脹混凝土加強(qiáng)帶在超大面積樓板施工中的應(yīng)用

陳軍昌

(中國市政工程西北設(shè)計研究院有限公司,甘肅蘭州 730000)

1 工程概述

該工程是某市 2008年重點工程,集購物、娛樂和高檔住宅為一體的大型民用建筑,也是我公司近兩年來承接的最大的民用建筑,總建筑面積 8×104m2。整個建筑由兩座塔樓和裙房組成,有一層地下室,二層以下每層建筑面積為13 000m2,平面長 122m,寬 106 m。地下室底板到一層樓板,均設(shè)置 4條呈井字形的溫度應(yīng)力后澆帶,后澆帶寬度均為 800mm。由于該工程地下一層為大型超市,對防水要求較高,地下室底板采用結(jié)構(gòu)混凝土自防水和底板下附加柔性防水,一層樓板上敷設(shè)排水和消防等管道,樓板上有 900mm厚的覆土,一層樓板采用結(jié)構(gòu)自防水和結(jié)構(gòu)板上附加柔性防水,地下室底板和一層樓板的防水等級為一級,混凝土抗?jié)B等級均為 P6。

該工程質(zhì)量目標(biāo)為爭創(chuàng)省級建筑施工金獎,而且甲方要求工期較緊。為保證施工質(zhì)量和施工進(jìn)度,我公司在進(jìn)行大量調(diào)查研究的基礎(chǔ)上,經(jīng)設(shè)計、甲方和監(jiān)理等相關(guān)單位同意,確定在地下室底板和一層樓板采取膨脹混凝土加強(qiáng)帶替代溫度應(yīng)力后澆帶的連續(xù)澆筑施工方案。

2 后澆帶在施工中存在的問題

(1)留在結(jié)構(gòu)板的溫度應(yīng)力后澆帶,至少施工完結(jié)構(gòu)板兩個月后才能進(jìn)行施工。在這段時間內(nèi),后澆帶中將不可避免地落進(jìn)各種各樣的垃圾和雜物,由于該工程結(jié)構(gòu)板后澆帶鋼筋較密,使得清理工作非常困難。

(2)后澆帶貫穿整個地下、地上結(jié)構(gòu),所到之處遇梁斷梁,遇板斷板,給施工帶來諸多不便,影響施工進(jìn)度。

(3)后澆帶在澆筑混凝土前,需將兩側(cè)混凝土鑿毛,在鑿毛地下室底板后澆帶混凝土?xí)r,很容易將地下室底板防水層損壞,施工難度較大,而且新舊混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度很難保證。設(shè)置施工后澆帶的初衷是防止混凝土裂縫的產(chǎn)生,如果后澆帶處理不好卻人為地在每條后澆帶處造成兩條貫通裂縫,結(jié)構(gòu)板的防水質(zhì)量難以保證。

為解決上述問題,我公司在該工程中突破了傳統(tǒng)的施工方法,采用比澆筑混凝土高一強(qiáng)度等級的膨脹混凝土加強(qiáng)帶,設(shè)置在結(jié)構(gòu)板混凝土收縮應(yīng)力最大的部位,補(bǔ)償結(jié)構(gòu)板混凝土的收縮,增加混凝土的密實度,提高連續(xù)澆筑混凝土的強(qiáng)度及抗裂、防滲性能的超大面積混凝土整體澆筑技術(shù)。

3 用加強(qiáng)帶代替溫度應(yīng)力收縮后澆帶的理論依據(jù)

在混凝土內(nèi)摻加適量膨脹劑而成的補(bǔ)償收縮混凝土,通過水泥的化學(xué)反應(yīng),膨脹混凝土在凝結(jié)硬化過程中產(chǎn)生適當(dāng)膨脹,在鋼筋和鄰位混凝土的約束下,在混凝土中產(chǎn)生一定的自應(yīng)力(約 0.2～0.7MPa),其混凝土膨脹自應(yīng)力值按下式計算:

σc為混凝土膨脹自應(yīng)力(MPa);μ為截面的配筋率(0.23%,該工程一層以下樓板板厚 250 mm,配筋為雙層雙向Ⅱ級 12@200鋼筋);Es為鋼筋的彈性模量(取 2×105MPa);ε2為限制膨脹率

由式(1)得:

當(dāng) σc=0.2MPa時,ε2=4.35×10-4

當(dāng) σc=0.7MPa時,ε2=15.23×10-4

根據(jù)我國大量試驗結(jié)果,ε2=(2.5～4)×10-4,其補(bǔ)償收縮效果較好。通過嚴(yán)格的施工工藝,保證混凝土的干縮率不大于 3×10-4。按照式(1)計算結(jié)果以及現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)溫度后澆帶設(shè)置要求進(jìn)行設(shè)置加強(qiáng)帶,加強(qiáng)帶混凝土產(chǎn)生的膨脹應(yīng)力就足以補(bǔ)償結(jié)構(gòu)混凝土的溫差收縮應(yīng)力,相應(yīng)達(dá)到控制混凝土變形裂縫的目的。

4 膨脹加強(qiáng)帶施工技術(shù)措施

4.1 膨脹混凝土的配制

膨脹混凝土的試配,重點在于解決膨脹劑摻量控制和降低混凝土水化熱問題。在結(jié)構(gòu)中建立一定的預(yù)壓應(yīng)力,這一預(yù)壓應(yīng)力可補(bǔ)償混凝土在硬化過程中產(chǎn)生溫差和干縮的拉應(yīng)力。在施工時,將加強(qiáng)帶部位混凝土強(qiáng)度等級提高一級,達(dá)到 C35(原設(shè)計梁板混凝土強(qiáng)度為 C30/P6,帶內(nèi)的比帶外的強(qiáng)度提高 5MPa是為提高膨脹加強(qiáng)帶的抗拉強(qiáng)度,防止混凝土在最易開裂的部位開裂。),再加大AEA膨脹劑摻量,由原來的 8%(帶外混凝土膨脹劑摻量)提高到 12%等量替換水泥(帶內(nèi)摻量比帶外混凝土提高 4%,從而提高最易開裂部位的混凝土的膨脹率,消除該部位混凝土內(nèi)的拉應(yīng)力,避免開裂。),水泥選用水化熱較低、干燥收縮小的粉煤灰水泥(42.5R)。另外,混凝土中摻入膨脹劑后,混凝土的工作性能大大改善,減小了混凝土的自收縮。

4.2 膨脹加強(qiáng)帶的具體做法

加強(qiáng)帶要求設(shè)置在混凝土收縮應(yīng)力發(fā)生最大部位,一般也就是長度方向的中間位置。根據(jù)式(1)的計算結(jié)果和現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)溫度后澆帶設(shè)置要求,在樓板的長向和短向方向上每間隔 30m設(shè)置一條加強(qiáng)帶,帶寬1.5m。加強(qiáng)帶處的鋼筋按原樓板配筋設(shè)置,不再增設(shè)鋼筋。加強(qiáng)帶上下層鋼筋之間設(shè)置網(wǎng)格尺寸為 3mm×3mm的鋼絲網(wǎng)片,兩端分別綁扎在上下層鋼筋上,將帶內(nèi)與帶外分隔開,以免引起兩種混凝土混合,影響加強(qiáng)帶的效果。

5 施工要點

5.1 嚴(yán)格控制原材料的質(zhì)量

(1)水泥和外加劑等原材料進(jìn)場必須有出廠合格證和進(jìn)場檢驗報告,并符合質(zhì)量要求。

(2)砂級配要求良好,含泥量≤3%。

(3)石子粒徑嚴(yán)格控制,含泥量≤1%。

(4)施工用水采用飲用水。

5.2 施工質(zhì)量保證措施

(1)為保證混凝土澆筑的連續(xù)性,間隔時間不能超過混凝土的初凝時間。

(2)施工中采用振動棒加平板振動器進(jìn)行振搗,做到不漏振,不過振。初凝到終凝前用木抹壓抹二遍,終凝前用竹掃帚將混凝土表面掃毛。

(3)采取切實可靠的保溫、保濕養(yǎng)護(hù)措施。混凝土澆筑完畢收水后應(yīng)及時覆蓋草袋保濕,草袋要搭接嚴(yán)密,不得有混凝土裸露現(xiàn)象,防止混凝土早期失水過快,保持一定的硬化膨脹速度和防止混凝土表面溫差過大。由于混凝土成型后在 20～40 h溫度達(dá)到最高,然后開始降溫,因此采用草袋覆蓋養(yǎng)護(hù)的時間不能少于 48 h。2 d后可以進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)不少于 14h,每天灑水 2次,如果遇炎熱天氣,每天必須保證灑水養(yǎng)護(hù)不少于 3次。

(4)混凝土頂板下部和草袋難以覆蓋處,設(shè)置水管噴淋。

5.3 施工注意事項

(1)膨脹劑可以與其它的混凝土外加劑復(fù)合使用,但必須經(jīng)過試驗確定外加劑的品種和摻量,不得濫用。膨脹劑不宜與氯鹽外加劑復(fù)合使用。

(2)膨脹劑主要用于具有限制膨脹條件的混凝土,或兼有抗?jié)B要求的混凝土。若用于無限制膨脹混凝土反而會降低混凝土強(qiáng)度。

(3)粉狀膨脹劑應(yīng)與混凝土及其它原材料有序投入攪拌機(jī)中,膨脹劑重量按施工配合比投料,重量誤差小于 ±2%,不得少摻或多摻。考慮混凝土的勻質(zhì)性,其攪拌時間比普通混凝土長 30 s。

(4)由于該工程地下室底板和一層樓板混凝土均要求抗?jié)B,因此每 1m3混凝土中水泥用量不少于 320 kg。

6 結(jié)束語

按照施工前編制的施工方案和技術(shù)交底,并嚴(yán)格執(zhí)行,實現(xiàn)了大面積樓板混凝土的連續(xù)施工。

(1)本工程一層以下結(jié)構(gòu)已完工近半年的時間,經(jīng)過有關(guān)單位檢查,一層樓面以及地下室底板未出現(xiàn)裂縫,說明AEA膨脹混凝土加強(qiáng)帶在超大面積樓板施工中應(yīng)用是成功的。

(2)混凝土中摻加膨脹劑,通過合理的配合比和施工工藝,有效地提高了混凝土的抗裂、抗?jié)B能力,同時也確保了混凝土澆筑的連續(xù)性,實現(xiàn)了現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)板的整體性。

(3)由于摻入膨脹劑的混凝土水泥水化時需較多的水,故混凝土成型后要及時用草袋覆蓋并澆水養(yǎng)護(hù),保持其濕潤狀態(tài),同時適當(dāng)增加養(yǎng)護(hù)時間(不少于 14 d),如養(yǎng)護(hù)不好,將功虧一簣,起不到膨脹作用。

[1]《建筑施工手冊》編寫組.建筑施工手冊(第四版)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2003

[2]毛鶴琴.建筑施工[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1997

[4]中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究所等編著.全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施(結(jié)構(gòu))[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2003

[5]徐定華,馮文元.混凝土材料實用指南[M].北京:中國建材工業(yè)出版社,2005

[6]GB 50119-2003混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范[S]