膨脹混凝土加強帶在超大面積樓板施工中的應用

陳軍昌

(中國市政工程西北設計研究院有限公司,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,均設置 4條呈井字形的溫度應力后澆帶,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,地下室底板采用結構混凝土自防水和底板下附加柔性防水,一層樓板上敷設排水和消防等管道,樓板上有 900mm厚的覆土,一層樓板采用結構自防水和結構板上附加柔性防水,地下室底板和一層樓板的防水等級為一級,混凝土抗滲等級均為 P6。

該工程質量目標為爭創省級建筑施工金獎,而且甲方要求工期較緊。為保證施工質量和施工進度,我公司在進行大量調查研究的基礎上,經設計、甲方和監理等相關單位同意,確定在地下室底板和一層樓板采取膨脹混凝土加強帶替代溫度應力后澆帶的連續澆筑施工方案。

2 后澆帶在施工中存在的問題

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

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

(3)后澆帶在澆筑混凝土前,需將兩側混凝土鑿毛,在鑿毛地下室底板后澆帶混凝土時,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強度很難保證。設置施工后澆帶的初衷是防止混凝土裂縫的產生,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,結構板的防水質量難以保證。

為解決上述問題,我公司在該工程中突破了傳統的施工方法,采用比澆筑混凝土高一強度等級的膨脹混凝土加強帶,設置在結構板混凝土收縮應力最大的部位,補償結構板混凝土的收縮,增加混凝土的密實度,提高連續澆筑混凝土的強度及抗裂、防滲性能的超大面積混凝土整體澆筑技術。

3 用加強帶代替溫度應力收縮后澆帶的理論依據

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

σc為混凝土膨脹自應力(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 σc=0.2MPa時,ε2=4.35×10-4

當 σc=0.7MPa時,ε2=15.23×10-4

根據我國大量試驗結果,ε2=(2.5～4)×10-4,其補償收縮效果較好。通過嚴格的施工工藝,保證混凝土的干縮率不大于 3×10-4。按照式(1)計算結果以及現澆混凝土結構溫度后澆帶設置要求進行設置加強帶,加強帶混凝土產生的膨脹應力就足以補償結構混凝土的溫差收縮應力,相應達到控制混凝土變形裂縫的目的。

4 膨脹加強帶施工技術措施

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。在結構中建立一定的預壓應力,這一預壓應力可補償混凝土在硬化過程中產生溫差和干縮的拉應力。在施工時,將加強帶部位混凝土強度等級提高一級,達到 C35(原設計梁板混凝土強度為 C30/P6,帶內的比帶外的強度提高 5MPa是為提高膨脹加強帶的抗拉強度,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的拉應力,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 膨脹加強帶的具體做法

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

5 施工要點

5.1 嚴格控制原材料的質量

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

(2)砂級配要求良好,含泥量≤3%。

(3)石子粒徑嚴格控制,含泥量≤1%。

(4)施工用水采用飲用水。

5.2 施工質量保證措施

(1)為保證混凝土澆筑的連續性,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、保濕養護措施。混凝土澆筑完畢收水后應及時覆蓋草袋保濕,草袋要搭接嚴密,不得有混凝土裸露現象,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溫度達到最高,然后開始降溫,因此采用草袋覆蓋養護的時間不能少于 48 h。2 d后可以進行灑水養護,養護不少于 14h,每天灑水 2次,如果遇炎熱天氣,每天必須保證灑水養護不少于 3次。

(4)混凝土頂板下部和草袋難以覆蓋處,設置水管噴淋。

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合使用,但必須經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,或兼有抗滲要求的混凝土。若用于無限制膨脹混凝土反而會降低混凝土強度。

(3)粉狀膨脹劑應與混凝土及其它原材料有序投入攪拌機中,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滲,因此每 1m3混凝土中水泥用量不少于 320 kg。

6 結束語

按照施工前編制的施工方案和技術交底,并嚴格執行,實現了大面積樓板混凝土的連續施工。

(1)本工程一層以下結構已完工近半年的時間,經過有關單位檢查,一層樓面以及地下室底板未出現裂縫,說明AEA膨脹混凝土加強帶在超大面積樓板施工中應用是成功的。

(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、抗滲能力,同時也確保了混凝土澆筑的連續性,實現了現澆混凝土結構板的整體性。

(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護,保持其濕潤狀態,同時適當增加養護時間(不少于 14 d),如養護不好,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:中國建筑工業出版社,2003

[2]毛鶴琴.建筑施工[M].北京:中國建筑工業出版社,1997

[4]中國建筑標準設計研究所等編著.全國民用建筑工程設計技術措施(結構)[M].北京:中國建筑工業出版社,2003

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

[6]GB 50119-2003混凝土外加劑應用技術規范[S]