浅析抗裂膨胀加强带代替后浇带.docx

抗裂膨胀加强带代替后浇带的施工工艺摘要 随着现代建筑业的快速发展，超高和超长现浇钢筋混凝土结构的建筑已经成为一种趋势，按照规范和标准要求超长结构施工中必须设置后浇带，采用抗裂膨胀加强带取代后浇带尽早浇筑后浇带混凝土,可以提高施工速度并能保证施工质量，带来许多便利。本文主要介绍抗裂膨胀加强带取代后浇带的原理和施工技术要点。关键词 超长结构 膨胀加强带 原理 优点1 引言在超长、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天后再浇筑膨胀混凝土。这种常规后浇带施工，工序繁多，时间跨度长，施工成本高，具有较多的施工缝，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混凝土添加膨胀剂具有补偿收缩的原理，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 抗裂膨胀加强带的介绍抗裂膨胀加强带代替后浇带连续浇筑钢筋混凝土结构施工是一种新的施工工艺，由于连续浇筑，结构中不存在施工缝，所以又称为“无缝施工技术”。抗裂膨胀加强带施工原理为在带内混凝土中掺加比带两侧混凝土多适量的膨胀剂，通过水泥水化产物与膨胀剂的化学反应，使混凝土产生适量膨胀，在钢筋和临位混凝土的约束下，在钢筋混凝土中产生一定的预压应力，使结构的收缩拉应力得到大小适宜的补偿，从而达到防止混凝土结构开裂破坏的目的。3 抗裂膨胀加强带在施工中的应用北京某工程主体结构南北长266m（整体工程南北总长414m），东西宽184m；总建筑面积24.36万。建筑物共地下5层，单层面积约4.9万；基础底标高26.00m，建筑高度为30m。管廊结构总长约为153m，总宽24m，基础底标高为17.70m。由于此结构属于超长结构，设计院设计了采用膨胀加强带代替后浇带来解决结构由于沉降不均匀或内部受力产生裂缝的办法。主要原因如下：后浇带在当今工程施工中是解决超长结构出现裂缝的主流办法，因为设计简单便可以解决结构沉降、裂缝问题，虽然后浇带解决了能够很好的解决超长结构的沉降、裂缝问题，但后浇带的设置仍然存在以下缺点：1 施工工艺复杂。后浇带施工需要待两侧结构浇筑完成60天后才能施工，并且后浇带施工时需要将两侧混凝土剔凿到位、清理干净，并且再此期间可能存在二次支模的可能性。浇筑后浇带时往往结构已经封顶，混凝土需要通过倒运才能浇筑到后浇带，施工非常麻烦。2 施工成本高。由于后浇带浇筑时间较两侧晚，拆模较晚，或者需要二次支模，需要耗费材料周转或投入费；并且浇筑时还需要对后浇带两侧混凝土剔凿、湿润以及混凝土的倒运、养护等共需要较多人工费。3 工程质量。后浇带的施工使结构增加了两道施工缝，此处增加了渗水的隐患；并且后浇带浇筑时间比较慢，有可能存在与两侧混凝土接茬不好，留下一定的安全隐患。工程后浇带布置示意图3.1 抗裂膨胀加强带的设置抗裂膨胀加强带的尺寸、位置和配筋同原设计，加强带两侧设置快易收口网并支撑牢固，保证加强带内部混凝土不与两侧混凝土掺混，具体的构造做法如下图：抗裂膨胀加强带处构造做法3.2 抗裂膨胀加强带代替后浇带依据抗裂膨胀加强带中掺入UEA膨胀剂，是一种高性能、低掺量、低碱含量的硫铝酸盐类混凝土膨胀剂，可直接在钢筋混凝土中掺入使用。膨胀剂的好处：水化反应活性高，反应期短，在钢筋约束条件下，微膨胀在混凝土中建立0.20.7Mpa的预压应力，大致补偿混凝土硬化时收缩产生的拉应力，从而改善混凝土结构的内部应力状态，提高抗裂能力。再者膨胀剂内无氯离子，对钢筋无腐蚀作用,至少需要养护14天。1 超长无缝施工的基本原理无缝施工基本原理图如图所示在收缩应力最集中的地方设置膨胀加强带，来抵消混凝土收缩应力。添加膨胀剂后，混凝土在硬化过程中产生膨胀作用，在钢筋或邻位作用下，钢筋受拉，混凝土受压，假设两者受力平衡则有：Ac*c= As*s= As*Es*配筋率p= As/(Ac+ As)所以As/ Ac=p/(1-p);则c=p*Es*/(1-p)式中，c混凝土预压应力（MPa），As钢筋截面积，Es钢筋弹性模量（MPa），混凝土的限制膨胀率%，Ac混凝土截面积，s钢筋拉应力（MPa）。从上式可以看出c与成正比关系，而限制膨胀率随膨胀剂的增加而增加，所以我们可以通过控制膨胀剂的掺量来使混凝土获得不同的预压应力。掺加量按E/(C+E+F),其中E膨胀剂，C水泥，F粉煤灰或矿粉。假设通过试配和试验后浇带两侧添加量8%（限制膨胀率为0.015-0.020%），膨胀带内掺加12%（限制膨胀率为0.025-0.030%），如上图所示，中间加强带内控制率高于两侧，所以，添加膨胀剂可以最低增加混凝土的膨胀率4*10-4。2 抗裂分析由于基础底板混凝土为大体积混凝土，由于夏天最易产生裂缝，以夏天底板混凝土施工进行抗裂分析：混凝土配合比如下：材料名称水泥砂碎石水高性能减水剂膨胀剂粉煤灰矿渣粉每m3用料（kg）255739105416210.45298301）混凝土各龄期的收缩值y(t)=3.2410-4(1-e-bt)M1M2M10。y(t)非标准状态下任意龄期（d）的收缩变形值；b经验系数，取0.01；e常熟，取2.718；t混凝土浇筑后计算的天数（d），。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=1.42，m7=1.25（此处取值为温度较高，湿度较小）。y(15)=3.2410-4(1-e-0.0115)1.421.25=0.80510-4若t取无穷大，则y最大可取5.71510-4钢筋混凝土的收缩值y(s)=ks*y(t) ks=1/（1+p*Es/ Ec）其中p钢筋配筋率Es钢筋弹性模量，取2.0*105MPaEc钢筋弹性模量，取3.25*105MPa所以钢筋混凝土的最大收缩量y(s)=ks*y(t)=5.71510-40.57=3.2610-42）混凝土极限拉伸值pa=0.5ft(1+P/d)10-4其中ft混凝土的抗拉设计强度（N/mm2），取1.8；P截面配筋率，例如配筋率为0.2%，则P取0.2,本工程为1.22；d钢筋直径，本工程取2.5即钢筋直径为25。所以本工程的混凝土极限拉伸值为pa=0.5*1.71（1+1.22/2.5）10-4=1.3410-4考虑混凝土的徐变影响，徐变使混凝土的极限延伸增加，一般增加值取0.5，则混凝土最终极限拉伸：p=(1+0.5)1.27104=2.01104。3）混凝土最终变形值D=1y(s)1单位混凝土添加膨胀混凝土后收缩补偿量，取4.0104。所以D=4-3.26=0.74104所以Dp(混凝土极限拉伸值),混凝土将会产生裂缝。4 抗裂膨胀加强带施工工艺1 混凝土质量控制1）混凝土配合比最终确定前首先进行试配，试配时要严格按照试配要求掺料，特别是膨胀剂用量，试配结果必须经过设计确认。2）混凝土原材料（如水泥、沙子）和膨胀剂必须具有合格证和相应检测报告。3）严格控制混凝土原材料的用量，每次浇筑混凝土严格控制混凝土坍落度和混凝土配合比是否符合设计要求。4）浇筑混凝土时严格控制浇筑区域，派专人旁站，避免两侧混凝土浇筑在膨胀带内。3 混凝土浇筑1）抗裂膨胀加强带处混凝土最后浇筑，浇筑时间控制在膨胀带两侧混凝土初凝之前。2）进行此处浇筑时，一定要加强对膨胀带与两侧接触位置的振捣质量控制，使两侧混凝土较好的融合，避免裂缝的出现。3）混凝土坍落度偏低时严禁自行加水，需让搅拌站设计人员现场添加非缓凝型泵送剂溶液，待搅拌均匀后再进行浇筑。4）混凝土底板或楼板浇筑完毕后，在其表面采用木抹子反复搓压，减少表面龟裂现象，在混凝土临近终凝前，再搓压一遍。4 混凝土养护混凝土浇筑后要及时进行养护，因为对于膨胀混凝土养护直接影响混凝土的收缩裂缝。因此夏天浇筑初凝后及时覆盖一层麻袋片，防止水分流失，并且安排专人洒水养护，保持混凝土面湿润。冬季浇筑混凝土后，及时采用覆盖一层塑料薄膜+两层草帘被的养护方式，保证混凝土的水分和温度。5 抗裂膨胀加强带优点5.1 工程质量好通过我们以前的后浇带施工经验和实例，地下室经常性出现渗水的地方多为后浇带施工处，为防止渗漏，我方经常在施工风处多加一层卷材附加层，且效果不是很好。这个工程采用加强带施工方法后，施工完成至今在后浇带处极少没有出现渗水现象。5.2 施工便利，缩短工期由于本工程设计后浇带浇筑混凝土要较本层顶延后60天，而抗裂膨胀加强带的直接浇筑混凝土施工可以缩短一段时间的工期，由于存在后浇带施工存在交叉施工的现象，本项目使用此方式大约节约工期45天左右。5.3 经济效益1 根据本工程特点、市场价格和分包签订合同每平米综合单价大约为680元，此处只大约按照周转材料费来计算，每平米约为180元。后浇带建筑面积共为3600m2，所以此处共节约180*3600*1.2=777600元。2 管理费。由于此施工工艺节约工期45天左右，现场管理人员每月工资按7000元考虑，项目共20人，节约约7000*20*1.5=210000元3 施工水电费、生活水电费。两项共大约计算共节约200000元左右。所以此工程采用抗裂膨胀加强带以后共可节约118.76万元。6 总结通过抗裂膨胀加强带在实际工程的应用，可以很好地加快施工进度，便于与施工，更能避免和解决工程中的一些质量问题，能够很好地取代后浇带来解决超长结构的收缩应力。7 结束语由于抗裂膨胀加强带可以保证施工质量、便于施工等，且抗