膨胀混凝土加强带在超长混凝土结构中及应用.doc

膨胀混凝土加强带在超长混凝土结构中的应用 中国混凝土网 2006-9-30网络硬盘 我要建站 博客 常用搜索 摘要:在超长混凝土结构施工中使用后浇带技术会给施工带来很多的不便,如果在某一工程中采用膨胀混凝土加强带技术则可以消除这些问题,并可增强混凝土的强度,加快工期。 关键词:膨胀;超长混凝土结构;后浇带;混凝土;加强带 在工业与民用建筑结构中,一般现浇的连续墙式结构、地下构筑物及设备基础等是容易由温度收缩应力引起裂缝的结构,这类工程均以永久伸缩缝或施工缝来释放温度应力。但留伸缩缝不仅麻烦,而且容易漏水并对抗震不利。目前,通常在一些重大工程中采用临时性的伸缩缝即后浇带(后浇缝)的办法来控制裂缝,这种缝根据具体条件,保留一定时间后,再进行填充封闭,后浇成连续整体的无伸缩缝结构。设置后浇带能部分的解决施工过程中结构的沉降差,同时将混凝土在浇筑前期由于水泥水化热升温膨胀后,在降温过程中产生的拉应力予以消散。然而,在实际施工操作过程中,后浇往往带来一些问题。 1后浇带在施工中存在的问题 1.1留于基础底部结构的后浇带,将历经整个结构施工过程,直至结构封顶,对于高层建筑需要几个月甚至几年的时间,在这段时间内,后浇带中将不可避免地落进各种各样的垃圾杂物,由于底部结构钢筋较粗较密,使得清理工作非常艰难。 1.2后浇带贯穿整个地下、地上结构,所到之处遇梁断梁,遇板断板,给施工带来很多不便,影响施工进度。1.3在后浇带灌充混凝土前,需将两侧混凝土凿毛,施工非常困难,而有些结构混凝土与后浇带混凝土浇筑时间间隔数月,新老混凝土的粘结强度很难保证,又由于浇筑时间差,造成这些结构的混凝土的干缩大部分已于后浇带灌充前完成。因此,后浇带混凝土的干缩极易在新老混凝土的连接处产生裂缝。设置施工后浇带的初衷是防止混凝土裂缝的产生,而后浇带处理不好却人为地在每条后浇带处造成两条贯穿裂缝,引起漏水。 2膨胀混凝土加强带的应用 如果取消或尽早灌充后浇带混凝土,将基本上克服这些诸多困难,给施工带来很多便利。采用以膨胀混凝土加强带取代后浇带的连续浇筑无缝施工技术,通过在某工程的应用,不仅消除了这些问题,还增加混凝土的密实度,提高了混凝土的强度及抗裂、防渗性能。同时缩短工期,效果显著。 2.1工程概况 工程设计为地下室二层结构,地下停车库平面尺为100120m,底板厚度500mm,侧墙厚度300mm,顶板厚度400mm,工期很紧张。为加快工程进度,提高工程质量,减少因后浇带设置而产生施工不便,对顶板采用以高效CSA膨胀加强带取代后浇带,实施长结构连续无缝施工,这种高效CSA膨 胀剂采用以无水硫铝酸钙为主要矿物的熟料,配入适量的石膏制成的,因此碱含量极低(R2O0.3%),不会对混凝土产生任何碱害。 2.2抗裂分析 2.2.1温升顶板设计强度为C40,配合比设计使用42.5等级普硅水泥,由于水化热引起混凝土内部绝热温升: Tmax=W3Q/(3C)式中Tmax绝热温升(),是指在结构四周无任何散热条件、无任何损耗的条件下,水泥与水化合后产生的反应(水化热)全部转化为温升的最高温度; W每立方米混凝土中水泥的实际用量(kg/m3),取450kg/m3; Q水泥水化热(J/kg),其28天的水化热为450.16103; C混凝土的比热,J/(kg3),取0.96103J/(kg3); 每方混凝土的重量(kg/m3),取2450kg/m3。 则混凝土水化热引起混凝土内部绝热温升为: Tmax=450450.16103/(0.961032450)=86.1 考虑到顶板为表面二维散热,散热系数为0.30.4,则由水化热引起的温升值T1=0.4TmaxT1=0.486.1=34.4 这个工程施工期间的气候为2025,取其平均差值T2=(25-20)/2=2.5 2.2.3最大冷缩值 混凝土的最大冷缩值为:max=(T1+T2), 为混凝土线膨胀系数1.010-5max=1.010-5(34.4+2.5)=3.6910-4 2.2.4混凝土收缩值 混凝土1个月后收缩值1可按下面经验公式计算: y(t)=3.2410-4(1-e-0.01t)m1m2m10,式中m1m2m10为各种因素影响系数。在这里只考虑水灰比和环境湿度 影响,取m4=1.21,m7=1.13则1(30)=3.2410-4(1-e-0.0130)1.211.13=1.1510-4 2.2.5混凝土的极限拉伸值 混凝土的极限拉伸p,考虑配筋和徐变影响,按下式计算: p=0.5Rf(1+P/d)10-4,其中Rf为抗裂设计强度,P为配筋率,d为钢筋直径,设配筋率0.4,钢筋直径为20mm, Rf取2.0 p=0.52.0(1+0.4/2)10-4=1.210-4 考虑混凝土的徐变影响,偏安全地假设为单性极限的0.5倍,则混凝土最终极限拉伸: p=(1+0.5)1.210-4=1.810-4 2.2.6混凝土的最终变形值 则混凝土的最终变形:D=i-1-max(i为单位混凝土加HEA膨胀剂后的补偿收缩变形量,取4.1010-4) D=(4.10-1.15-3.69)10-4=0.7410-4 由于混凝土的最终变形D=0.7410-4小于极限拉伸p=1.810-4,所以混凝土不会开裂,可以实施超长结构无缝施工。 3膨胀加强带的设置 3.1膨胀加强带要求设置在混凝土收缩应力发生的最大部位,一般也就是长度方向的中间位置,在顶板长度和宽度方向上各每间隔30m设一条加强带,带宽1.5m,带的两侧上下层钢筋之间设置6mm钢丝网,网格尺寸为3535mm,两端分别绑扎在上下层钢筋上,将带内混凝土与带外的分隔开。 3.2膨胀加强带外混凝土设计强度为C40,CSA掺量为10%(等量替换水泥),带内混凝土设计强度为C45,CSA掺量为12%(等量替换水泥)。带内的比带外的强度提高5Mpa是为提高膨胀加强带的抗拉强度,防止混凝土在最易开裂的部位开裂,带内掺CSA量比带外混凝土CSA提高 2%,从而提高最易开裂部位的混凝土的膨胀率,消除该部位混凝土内的拉应力,避免开裂。 见图1: 图1顶板膨胀加强带示意图 4施工的技术控制 4.1原材料计量 计量是保证防水混凝土质量非常重要的环节,尤其是膨胀剂及水的计量。膨胀剂的掺量影响到防水效果,水加量过大不仅影响混凝土的抗渗性能,而且会造成混凝土的水化热及收缩加大、强度下降。所以原材料都必须经过准确计量后才能投入搅拌机。412加强养护CSA加入普通混凝土中,生成大量的钙矾石,出于钙矾石具有填充、切断混凝土毛细管孔隙的作用,使大孔减少,总孔隙率降低,因而具有增加混凝土的密实度、提高混凝土强度、增强抗渗性和抗冻性等作用。为确保膨胀剂效能的充分发挥,混凝土浇注后必须采取切实可靠的保温、保湿养护措施进行充分的