膨脹加強(qiáng)帶在超長(zhǎng)防水混凝土結(jié)構(gòu)連續(xù)無(wú)縫施工中的應(yīng)用

摘 要：現(xiàn)代建筑物越來(lái)越多的采用超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)形式。膨脹加強(qiáng)帶作為實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)無(wú)縫施工和控制裂縫的主要手段得到了廣泛的應(yīng)用。筆者從工程應(yīng)用入手，闡述了在超長(zhǎng)筏形基礎(chǔ)混凝土施工中采用膨脹加強(qiáng)帶的應(yīng)用原理及施工操作要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)；膨脹加強(qiáng)帶；無(wú)縫施工

膨脹加強(qiáng)帶作為實(shí)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)無(wú)縫施工，控制混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的主要手段，在地下室結(jié)構(gòu)中施工中，已得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。按照其澆筑時(shí)間的不同，膨脹加強(qiáng)帶可分為：間歇式、連續(xù)式、后澆式。間歇式加強(qiáng)帶施工時(shí)，一側(cè)混凝土澆筑完成7d后，可澆筑加強(qiáng)帶混凝土及另一側(cè)混凝土；連續(xù)式膨脹加強(qiáng)帶施工時(shí)，加強(qiáng)帶混凝土與混凝土梁板同時(shí)澆筑；后澆式加強(qiáng)帶即在加強(qiáng)帶兩側(cè)混凝土澆筑完成14d后再澆筑膨脹加強(qiáng)帶。筆者依托工程，對(duì)連續(xù)式膨脹加強(qiáng)帶在工程中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了研究。

1 工程概況

某商住樓建筑采用院落式組合，總建筑面積約79000m2，地下室面積16000m2。各塔樓部位均采用筏形基礎(chǔ)，單個(gè)筏基底板長(zhǎng)達(dá)100m，寬23m，板厚1000mm。本工程地下車庫(kù)防水等級(jí)為一級(jí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C35，抗?jié)B等級(jí)要求達(dá)到S8。

為了消除混凝土收縮對(duì)結(jié)構(gòu)的不利影響，確保筏基混凝土的抗?jié)B性能，保證工程的施工質(zhì)量，同時(shí)又能達(dá)到縮短工期，節(jié)約成本的目的，設(shè)計(jì)在筏基之中設(shè)置了3條膨脹加強(qiáng)帶，并與兩側(cè)混凝土同時(shí)澆筑。

2 基本原理

2.1 地下室結(jié)構(gòu)自防水機(jī)理

要實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)自防水，混凝土本身需滿足兩個(gè)條件：①混凝土配合比合理，易振搗密實(shí)，且混凝土能夠達(dá)到設(shè)計(jì)的抗?jié)B等級(jí)；②不允許出現(xiàn)裂縫，尤其是貫穿性的裂縫，否則即使混凝土本身抗?jié)B達(dá)到S12以上，一旦出現(xiàn)裂縫，結(jié)構(gòu)的防水能力也是零。單就混凝土的抗?jié)B等級(jí)而言是非常容易達(dá)到的，但要保證混凝土不出現(xiàn)裂縫就需要從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、混凝土配合比設(shè)計(jì)、原材料選用、澆筑、振搗、混凝土養(yǎng)護(hù)等多方面綜合考慮，才能收到良好效果。

裂縫形成原因比較復(fù)雜，但主要有以下三種：①混凝土干縮，即混凝土失水后產(chǎn)生收縮，這可以通過(guò)改善混凝土的配合比來(lái)減小影響，如盡量減小水灰比；②混凝土沉實(shí)過(guò)程中，在其上表面產(chǎn)生裂縫，或混凝土失水過(guò)快產(chǎn)生裂縫，這可以通過(guò)改善澆搗工藝和養(yǎng)護(hù)條件來(lái)減小影響；③混凝土自然收縮，這在混凝土水化過(guò)程中產(chǎn)生。

混凝土在水泥水化凝結(jié)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生溫度和收縮變形，并在混凝土中產(chǎn)生附加的拉應(yīng)力。混凝土結(jié)構(gòu)越長(zhǎng)，產(chǎn)生的溫度和收縮變形越大，在混凝土中產(chǎn)生的附加應(yīng)力也越大。當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)在混凝土中產(chǎn)生裂縫。為防止這種裂縫的出現(xiàn)，超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)中可以通過(guò)以下兩種途徑來(lái)減小影響。一種途徑是在施工過(guò)程中靠設(shè)置后澆帶來(lái)釋放收縮應(yīng)力。但后澆帶處混凝土需待主體結(jié)束，兩邊混凝土收縮基本穩(wěn)定后方可澆筑，會(huì)造成工期延長(zhǎng)，而后澆帶的清理、澆筑混凝土非常麻煩，處理不好會(huì)成為滲漏隱患，且影響到結(jié)構(gòu)的整體性。另一種途徑是采用微膨脹補(bǔ)償收縮混凝土來(lái)限制裂縫的產(chǎn)生，就是在混凝土中摻入膨脹劑。

2.2 微膨脹混凝土及膨脹加強(qiáng)帶的應(yīng)用

在混凝土中摻加適量的膨脹劑，通過(guò)與水泥的化學(xué)反應(yīng)，可使混凝土產(chǎn)生適量膨脹，在鋼筋和鄰位限制下，在混凝土中建立0.2～0.6MPa的預(yù)壓應(yīng)力，能抵消部分混凝土收縮時(shí)產(chǎn)生的拉應(yīng)力，將混凝土最終收縮應(yīng)力控制在一定范圍內(nèi)，從而防止混凝土開(kāi)裂。同時(shí)水化反應(yīng)生成的鈣礬石晶體，屬針狀、棒狀晶體，可填充、切斷、堵塞混凝土內(nèi)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)自防水的目的。

相對(duì)于普通后澆帶通過(guò)留置較長(zhǎng)時(shí)間來(lái)釋放收縮應(yīng)力，膨脹加強(qiáng)帶的采用除了能將化學(xué)膨脹能轉(zhuǎn)化為施加給構(gòu)件的預(yù)壓應(yīng)力來(lái)抵消混凝土內(nèi)部早期收縮應(yīng)力，起到補(bǔ)償收縮的作用之外，還可以實(shí)現(xiàn)混凝土的連續(xù)無(wú)縫澆筑施工，而省去后澆帶的清理及鋼筋加固連接工作，在一定程度上可降低成本、縮短工期。另一方面，膨脹加強(qiáng)帶實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)自防水，可減少甚至取消外防水措施，不僅經(jīng)濟(jì)，而且不會(huì)因?yàn)楹笃谑┕たp清理不徹底帶來(lái)鋼筋銹蝕，又可避免因?yàn)楹鬂矌羁p不好留下的滲漏隱患，保證了工程質(zhì)量。這也是膨脹加強(qiáng)帶一個(gè)比較突出的優(yōu)點(diǎn)。

在本工程筏基結(jié)構(gòu)施工中，采用微膨脹混凝土以及設(shè)置膨脹加強(qiáng)帶的方式來(lái)限制裂縫的產(chǎn)生。一般部位摻水泥用量6～8%的UEA膨脹劑，水養(yǎng)護(hù)14d的混凝土限制膨脹率0.02%；膨脹加強(qiáng)帶摻水泥用量12～15%的UEA膨脹劑，水養(yǎng)護(hù)14d的混凝土限制膨脹率0.035%，限制干縮率小于0.03%。同時(shí)混凝土中還摻入0.9kg/m3的XD-F聚丙烯纖維，以控制混凝土開(kāi)裂。

3 混凝土施工控制

3.1 膨脹加強(qiáng)帶的設(shè)置

膨脹加強(qiáng)帶以垂直于筏基長(zhǎng)邊的方向按28m的間距較均勻地布置于筏基上，其混凝土等級(jí)比一般部位提高一級(jí)，為C40/S8。

為防止兩側(cè)混凝土流入膨脹加強(qiáng)帶范圍內(nèi)，在2m寬的加強(qiáng)帶兩側(cè)布置5mm的密孔鋼絲網(wǎng)，將帶內(nèi)混凝土與帶外混凝土分隔開(kāi)。鋼絲網(wǎng)垂直布置在上下層鋼筋之間，兩端分別綁扎在上下層鋼筋上，并每隔300mm設(shè)一根豎向鋼筋予以加固。其上下按設(shè)計(jì)要求留出混凝土保護(hù)層。鋼絲與鋼絲網(wǎng)、上下水平鋼筋及豎向加固筋必須綁扎或焊接牢固，不得松動(dòng)，以免澆筑混凝土?xí)r被沖開(kāi)，引起兩種混凝土混合，影響加強(qiáng)帶的效果。

3.2 鋼筋保護(hù)層厚度的控制

鋼筋保護(hù)層厚度對(duì)提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性和抗?jié)B性極為重要，施工中必須采取措施保證鋼筋位置的準(zhǔn)確，確保鋼筋保護(hù)層厚度不應(yīng)小于設(shè)計(jì)的要求。留設(shè)保護(hù)層應(yīng)以相同配合比的細(xì)石混凝土制成墊塊，嚴(yán)禁鋼筋墊鋼筋或?qū)摻钣描F釘、鉛絲直接固定在模板上，以防止水沿鋼筋浸入。

3.3 混凝土及膨脹加強(qiáng)帶的澆筑

防水混凝土施工時(shí)，必須嚴(yán)格控制水灰比，混凝土進(jìn)場(chǎng)好后做坍落度試驗(yàn)，不合格者嚴(yán)禁使用。混凝土澆筑按設(shè)計(jì)的膨脹加強(qiáng)帶分區(qū)后，分層、連續(xù)施工，每層厚度控制在300mm左右。

膨脹加強(qiáng)帶部位在施工過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)加保護(hù)，膨脹帶范圍內(nèi)嚴(yán)禁落入雜物和積水。帶內(nèi)的混凝土澆注與帶外兩側(cè)的混凝土澆注分層同時(shí)進(jìn)行，高程一致后再同時(shí)振搗，避免一側(cè)混凝土澆筑過(guò)高，側(cè)壓力過(guò)大沖破密孔鋼絲網(wǎng)，造成兩種混凝土混合，影響膨脹加強(qiáng)帶效果。

混凝土振搗后，先用長(zhǎng)刮尺按標(biāo)高刮平，再用抹子反復(fù)搓壓，使其表面密實(shí)。由于混凝土在澆筑和振搗中，上涌的泌水和浮漿會(huì)隨著混凝土坡面流到坑底，并隨混凝土向前推進(jìn)，因而在支模時(shí)，就應(yīng)在混凝土澆筑前進(jìn)方向兩側(cè)模底部留孔排出泌水和浮漿。排除泌水和浮漿后，及時(shí)進(jìn)行二次抹壓收光處理，使收水裂縫閉合。

3.4 防水混凝土的養(yǎng)護(hù)

在澆筑后，如混凝土養(yǎng)護(hù)不及時(shí)，混凝土內(nèi)部的水分將迅速蒸發(fā)，會(huì)使水泥水化不完全。而水分蒸發(fā)會(huì)造成毛細(xì)管網(wǎng)彼此連通，形成滲水通道，同時(shí)混凝土收縮增大，出現(xiàn)龜裂，抗?jié)B性急劇下降，甚至完全喪失抗?jié)B能力。若養(yǎng)護(hù)及時(shí)，防水混凝土在潮濕的環(huán)境中或水中硬化，能使混凝土內(nèi)的游離水分蒸發(fā)緩慢，水泥水化充分，水泥水化生成物堵塞毛細(xì)孔隙，因而形成不連通的毛細(xì)孔，提高混凝土的抗?jié)B性。本工程中，對(duì)筏基防水混凝土采用“保溫、保濕、蓄熱”的方法進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。混凝土澆筑完成后12h內(nèi)即開(kāi)始進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，采用塑料薄膜加麻袋覆蓋保溫、保濕的養(yǎng)護(hù)措施，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不小于14d。

4 結(jié) 語(yǔ)

工程實(shí)踐表明，與后澆帶相比膨脹加強(qiáng)帶有如下特點(diǎn)：①構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工方便，周期短；②材料用量較少，易于控制工程造價(jià)，經(jīng)濟(jì)性好；③保持結(jié)構(gòu)的整體性，有利于結(jié)構(gòu)抗震。

另一方面，設(shè)置膨脹加強(qiáng)帶位置時(shí)，應(yīng)注意盡量避開(kāi)板或墻的厚度變化處，使膨脹加強(qiáng)帶兩側(cè)板或墻厚度一致，以減少因不均勻收縮影響膨脹加強(qiáng)帶的施工質(zhì)量。

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作者簡(jiǎn)介：許多濤（1981-），男，工程師，從事建筑施工管理工作。