超長混凝土結構的無縫設計與施工

摘 要:介紹了后澆帶在工程設計的重要性，但工程上由于工期和使用要求，往往不允許留施工縫和后澆帶。實際當中利用UEA膨脹混凝土補償收縮的原理，采用膨脹加強帶代替后澆帶，可以實現超長鋼筋混凝土結構的無縫施工。

關鍵詞:超長結構后澆帶無縫設計

中圖分類號:TU3文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)09(a)-0051-01

1 前言

后澆帶是指在現澆整體鋼筋混凝土結構中，在施工期間保留的臨時性溫度、收縮、沉降的變形縫。后澆帶應貫穿整個建筑物，(包括基礎及上部結構)將整個建筑物分為幾個可以相對獨立施工的部分，待各獨立主體結構完成后，再進行后澆、封閉，形成整體結構，從而實現無縫設計。

后澆帶是在現澆整體式鋼筋混凝土結構施工期間為了克服混凝土因自身溫度變化、收縮和基礎不均勻沉降，而可能產生有害裂縫而設置的變形縫。

施工后澆帶分為后澆沉降帶、后澆收縮帶和后澆溫度帶，分別用于解決高層主樓與低層裙房間差異沉降、鋼筋混凝土收縮變形相減小溫度應力等問題。

我國《混凝土結構設計規范》對房屋建筑工程結構伸縮縫的最大間距做如下規定:對于現澆式結構，普通磚混結構50m，框架結構55m，剪力墻結構45m，框架-剪力墻結構根據框架和剪力墻的具體布置情況取45~55m之間，通常可取50m。以上數值是在正常情況下的規定，在一些特殊環境條件下如屋面無保溫或隔熱措施、惡劣氣候環境條件地區、建筑材料收縮較大以及采用特殊施工工藝時，結構伸縮縫的間距應適當減小。

2 超長結構無縫設計

超長混凝土結構即結構平面長度超過砼規的要求的結構，在超長結構設計中很重要的一項工作就是如何控制結構裂縫，而裂縫控制是一項綜合性很強的系統工程，涉及到設計方法、建筑造型、結構形式與構造、施工工藝、建筑材料、氣候環境、工程地質等各種因素。在設計中應綜合考慮各方面因素，采取合理的構造措施超長結構在實際工程中主要存在三個方面問題:一是在混凝土澆筑過程中水泥水化熱使混凝土內外溫差在結構內部產生壓應力，表面產生拉應力。當拉應力超過混凝土的極限抗拉強度時，就會在混凝土表面產生裂縫。另外在混凝土降溫階段混凝土逐漸散熱冷卻產生冷縮，加上混凝土硬化過程中本身的收縮，就會產生較大的收縮應力，當超過混凝土的極限抗拉強度時也會產生裂縫，有時會貫穿整個截面。二是環境溫度變化引起的結構材料自身熱脹冷縮而產生的溫度應力，這種應力存在于工程施工階段和使用期間。混凝土收縮和溫度變化這種間接作用引起的變形和位移對于超靜定混凝土結構可能引起很大的約束應力，導致結構構件開裂，甚至使結構的受力形態發生改變。

3 某工程超長結構無縫設計

3.1 工程概況

某商業街工程，占地面積約13.7萬m2，最長邊約1257m，寬124m，因混凝土為超長結構，為控制變形裂縫的產生，原設計底板做14道后澆帶。

經施工前研究分析，設置后澆帶會給工程施工帶來很多困難——使該處模板和支撐不能及時拆除，延長了工期;由于較長時間不能封閉，落進雜物難于清理;同時，由于后澆帶兩側，在澆筑混凝土前，混凝土側邊鑿毛十分困難;同時底板和墊層混凝土與后澆帶混凝土澆筑時間相隔長達40～60d，新老混凝土之間的粘結強度難以保證，后澆帶連接處易產生裂縫，反而造成滲漏。

3.2 理論依據

膨脹混凝土在凝結硬化過程中產生適當膨脹，在鋼筋和鄰位的約束下，在混凝土中建立起一定的自應力(約0.2MPa～0.7MPa)，其自應力值按下式計算:

σc=ρEs·εP

σc——混凝土自應力(MPa)

ρ——截面的配筋率(%)

Es——鋼筋的彈性模量(MPa)

εP——鋼筋的限制膨脹率(%)

從公式中可以看出:在配筋率和鋼筋彈性模量確定的情況下，膨脹混凝土自應力與膨脹率成正比。這樣膨脹加強帶部位的自應力增大，對溫度收縮應力補償能力增大，防止超長結構開裂，為保證工期和加快施工進度，根據以上原理經我單位多次研究、分析、計算，決定不設混凝土后澆帶，用加強帶取代后澆帶，依靠混凝土的膨脹補償收縮，從而達到控制混凝土變形裂縫的目的。

3.3 加強帶的設置

膨脹加強帶分別沿縱、橫向每隔37m左右設置一條，寬度2m。設置在溫度收縮應力較大的部位，如截面、鋼筋變化等部位，加強構造措施。在加強帶兩側設置一層孔徑5mm×5mm的鋼絲網，并200mm～300mm設一根豎向φ16mm的鋼筋予以加固，其上下均應留有保護層，鋼絲與鋼絲網、上下水平鋼筋及豎向加固筋必須綁扎牢固，不得松動，以免澆筑混凝土時被沖開，引起兩種混凝土混合，影響加強帶的效果。適當提高邊墻配筋率，減少水平筋間距在140mm以下，以增加混凝土的極限拉伸值;在墻的中部或底部的1m范圍內的水平筋間距改為80～100mm，形成一道“暗梁”，以平衡收縮應力;此外采取加強淋水養護，墻體保溫，延長拆摸板時間等措施，起到控制裂縫的作用。

3.4 混凝土試配

(1)膨脹混凝土的試配。膨脹混凝土用于超長結構無縫施工，其限制膨脹率設計和設定非常重要，膨脹率偏小，則補償收縮能力不足，無縫施工難以實現，膨脹率過大，對混凝土強度有明顯的影響。根據試配經驗，UEA摻量占膠結材料的10%～12%之間，同時利用收縮膨脹測定儀測定，其膨脹率ε2=2～4×10-4，在配筋率μ=0.2～0.8%時，可在結構中建立0.2～0.7MPa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。

(2)微膨脹混凝土的設計，主要是在混凝土的配比中摻入適量的外加劑、添加劑，將混凝土在凝固過程中產生溫度應力和收縮應力降到最低。膨脹混凝土采用C35，UEA-H摻量為膠結材料的12%，不替代水泥，保證了其強度。

3.5 施工質量保證措施

(1)選擇優質原材料。石子:5～31.5mm卵石連續級配，含泥量＜1.0%;砂:中砂，含泥量＜2.0%;水泥:P.O32.5R;粉煤灰:Ⅱ級磨細;膨脹劑:HM多功能型;以上所用材料都經嚴格復試。

(2)試驗配比。根據現場材料經試驗室試配做出如下合理配比，現場采用砂、石含水率測試儀隨時測定砂、石含水率并及時調整加水量。

(3)澆筑。每施工段施工時采用兩臺混凝土攪拌站配合施工，以保證混凝土同時完成澆筑，使混凝土相連避免產生施工縫。對厚大混凝土承臺分層進行澆筑，每層澆筑厚度小于400mm，澆筑連續且保持均勻，

4)振搗。采用φ50插入式振搗器進行振搗，施工中設專人負責合理布點，嚴格控制振搗間距(不大于400mm)、時間(不少于20S)，防止過振、漏振現象發生，必要時局部采取二次振搗。

4 結語

該地下商業街工程自施工以來，至今混凝土齡期達300多天，經建設單位、監理單位、施工單位多次聯合檢查未發現有害裂縫，達到了預期的效果。

參考文獻

[1] 李志磊，干鋼，唐錦春.超長框架結構在溫度場作用下的空間變形特性和內力研究[J].工業建筑，2004(4).