混凝土膨胀加强带的探讨与应用

Abstract: this paper introduces the concrete super-length structure design and construction use UEA concrete additive compensation shrinkage of principle, the expansion strengthening belt instead of the pouring belt, realize the long reinforced concrete structure of seamless construction.

Keywords: overlong concrete structure UEA expansion strengthening belt

1前言

在超长、超宽钢筋混凝土结构施工中，一般每30-40m设一道后浇带，等40-60天后再浇膨胀混凝土。这种常规后浇带施工，工序繁多，时间跨度长，施工成本高，而且难以保证混凝土整体质量，后浇带施工缝处常出现开裂、渗漏等质量问题。随着建筑材料技术的不断发展，混凝土超长结构的设计与施工可以利用UEA混凝土外加剂补偿收缩的原理，采用膨胀加强带代替后浇带，实现超长钢筋混凝土结构的无缝施工。

2 膨胀混凝土加强带工作原理

2.1膨胀加强带特点

1)采用膨胀加强带，混凝土可以连续浇筑施工，而且省去后浇带的清理及钢筋加固连接工作，可以在一定程度上可降低成本、缩短工期。

2)膨胀加强带实现结构自防水效果好，不仅经济，而且没有后浇带可能填缝不好留下的渗漏隐患。这也可以说是膨胀加强带的比较突出的一个优点。

3)膨胀加强带不能代替具有沉降作用的后浇带。

2.2用加强带代替后浇带的原理

膨胀混凝土在凝结硬化过程中产生适当膨胀，在钢筋和邻位的约束下，在混凝土中建立起一定的自应力(约0.2MPa～0.7MPa)，其自应力值按下式计算： σc=ρEs·εP

σc——混凝土自应力(MPa);

ρ——截面的配筋率(%);

Es——钢筋的弹性模量(MPa);

εP——钢筋的限制膨胀率(%)

从公式中可以看出：在配筋率和钢筋弹性模量确定的情况下，膨胀混凝土自应力与膨胀率成正比。这样膨胀加强带部位的自应力增大，对温度收缩应力补偿能力增大，防止超长结构开裂，其原理示意图如图1所示：

从图1中可以看出，超长混凝土结构使用普通混凝土的温度收缩应力曲线为ABCDE，其应力从两边向中间增长至B、D两点时，σ>ftk(混凝土抗拉强度标准值)，混凝土开始开裂，释放能量;仅采用小掺量膨胀混凝土进行补偿的超长混凝土结构，能够抵消部分温度收缩应力，其温度收缩应力曲线为FGHNJ，应力从两边向中间随结构长度的延伸而增长，达到G、N两点时，σ≥ftk，开始产生开裂，掺膨胀剂的混凝土达到开裂时的结构长度较普通混凝土延长，到达膨胀加强带部位(K、M)时，由于加强带部位储存较大自由应力(或膨胀力)对其进行补偿，使其应力降低，随后随长度增加重新增长，但最终结构中部最大应力值小于混凝土的抗拉标准强度标准值，即σ≤ftk，保证超长混凝土结构不开裂，这就是膨胀加强带的主要作用。

2.3膨胀加强带的具体做法

膨胀加强带的设置和做法，在加强带两侧设置一层孔径5mm×5mm的钢丝网，并200mm～300mm设一根竖向φ16mm的钢筋予以加固，其上下均应留出不小于2.5cm混凝土保护层，钢丝与钢丝网、上下水平钢筋及竖向加固筋必须绑扎或焊接牢固，不得松动，以免浇筑混凝土时被冲开，引起两种混凝土混合，影响加强带的效果。

大量工程实践表明，膨胀混凝土应用于平面结构，即使超长结构只以膨胀带代替后浇带一般也不会出现有害裂缝。但是对墙体而言，即使整体使用膨胀混凝土，也往往会产生裂缝。这是因为：除配筋不太合理，混凝土配合比存在问题，养护不足，分段太长等因素以外，主要与混凝土膨胀量不足有关：1.新浇混凝土的温度下降时产生的收缩，但由于已浇底板的约束，于是产生拉应力。2.由于混凝土截面内的温差，在低温部位产生拉应力，墙体混凝土的干缩由于被刚性大的柱或基础的约束而产生干缩裂缝。

为此，在设计中我们可采取适当提高边墙配筋率，减少水平筋间距，以增加混凝土的极限拉伸值;在墙的中部或底部的1m范围内的水平筋间距改为80～100mm，形成一道“暗梁”，以平衡收缩应力;此外采取加强淋水养护，墙体保温，延长拆摸板时间等措施，起到控制裂缝的作用。

3工程实例

3.1 工程概况

大连市甘井子泉水居住区公共租赁住房项目A1-1号楼，为地上13层、一层地下室的框架剪力墙结构建筑。工程建筑面积约13505m2。工程地下室呈长方形，长82.4m。底板和壁板混凝土强度为C30，抗渗等级为P6。底板厚度800mm。场地内无地下水。设计要求地下室超长结构采用膨胀加强带施工工艺，共设置一道加强带，宽度为2m。

3.2 施工工艺措施

3.2.1 混凝土原材料质量控制

采用加强带施工工艺，混凝土试配尤其重要关系到施工的成败。要求混凝土试配和供应做到以下几点：

(1)底板普通混凝土UEA-E型膨胀剂掺量为水泥用量的8%，加强带掺量为水泥用量的10%。

(2)混凝土缓凝时间要求8小时，坍落度18±2cm，要求加入的缓凝剂应与UEA-E膨胀剂不得出现发泡或其它化学反应。

(3)要求膨胀剂供应方指导混凝土试配、搅拌站混凝土生产、现场施工的全过程。

(4)在保证混凝土等级的前提下，掺加适量的粉煤灰，减少水泥用量，降低水灰比，减少水化热。选用级配良好的骨料，严格控制砂、石子的含泥量，降低水灰比。控制混凝土入模温度相应标准要求范围内。

(5)混凝土进场验收：严格按国家规范进行进场验收。每车目测检查并进行坍落度检验，测试结果有偏差应及时反馈混凝土搅拌站，及时修正，不合格产品不得使用，确保混凝土性能。

3.2.2 加强带基本措施

为更好实现加强带补偿混凝土收缩的作用，要求加强带混凝土在各施工段的最后浇筑。加强带用混凝土快易收口网分隔(具体做法见1.2)，确保普通混凝土不流入加强带。有防水要求的施工缝留设膨胀止水条，保证施工缝防水质量。地下室顶板、墙施工缝留设位置与施工要求与底板基本相同。地下室外墙施工缝全高设置竖向钢板止水带。

3.2.3 混凝土养护

混凝土浇筑12小时以内进行覆盖湿润养护，底板和楼板采用覆盖淋水保温保湿养护14日历天，其他结构层按正常养护要求养护，外侧墙派专人淋水养护少于14日历天。

3.3 施工质量措施

(1)严格控制用水量，施工当中严禁随意加水。

(2)注意控制混凝土振捣时间，不得过振、漏振、少振。底板混凝土振捣密实后，采用木方刮平表面。在混凝土接近初凝时，安排泥水工进行混凝土磨面工作，防止混凝土表面龟裂。

(3)底板混凝土的浇注采取斜面分层，分层分段连续浇注到顶的施工方法。相邻浇注带混凝土施工时间间隔保持在混凝土初凝之前，避免出现施工冷缝。

(4)楼板对终凝前的混凝土进行2次抹压，防止表面裂缝的出现。

4结束语

膨胀加强带作为新技术，应用的不是很多，还缺少相应的规程和技术资料，施工质量不太容易确定，风险相对较高。但其施工方便，经济，防渗性能好等特点，可以看作是后浇带的一种补充方法，应用在超长混凝土中或是结构本身不宜设伸缩缝的建筑物中。

【参考文献】

[1] 王铁梦. 工程结构裂缝控制[M] . 北京:中国建筑工业出版社,1997.

[2] 冯浩, 朱清江. 混凝土外加剂工程应用手册[M] . 北京:中国建筑工业出版社,2005.