UEA膨胀剂无缝设计及应用

1、超长钢筋混凝土结构UEA膨胀剂无缝设计及应用 1 前言 后浇带是一种扩大伸缩间距和取消结构永久伸缩缝的有效措施， 它是施工期间保留的临 时性温度收缩变形缝， 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。 这是一种： 抗放兼备、 以放为主的设计原则。 因为普通混凝土存在收缩开裂问题， 后浇带的 设置就是把大部分约束应力释放，然后以膨 胀混凝土填缝，以抗衡残余收缩应力，这种设 计已列入规范而广泛使用。 后浇带的清理与凿毛， 给填缝施工带来麻烦， 延长工期， 有时影响总体结构的设计。 因 此，取消后浇带， 采用无缝设计， 在混凝土内掺膨胀剂的新方法， 广泛应用于高层建筑地下 防

2、水工程、各种水工结构和超长钢筋混凝土结构。 2 无缝设计的含义和理论依据 2.1 所谓无缝设计是个相对概念，根据结构情况，可无缝或少缝。它不包括沉降缝。它 指的是释放收缩应力的后浇带，其设计思路是：抗放兼备、以抗为主的原则。也即用UEA 补偿收缩混凝土作为结构材料， 在硬化过程中产生的膨胀作用， 由于钢筋和邻位约束， 在结 构中建立少量预压应力 6。 考虑结构强度的安全，膨胀不能太大，且在硬化14d基本结束。经研究，UEA替代水泥 量1012%范围内，对强度不影响，其膨胀率 2=（23） X 10-4 ,在配筋率u =0.20.8 % 下，可在结构中建立 0.20.7Mpa预压应力，这一预压应

3、力大致可以补偿混凝土在硬化过程 中产生温差和千缩的拉应力， 从而防止收缩裂缝， 或把裂缝控制在无害裂缝范围内。 基于这 一以抗为主的原理，采用UEA混凝土时，后浇带的间距可延长至 60m是安全的，比规范20 40m 增加 1 倍左右，这是无缝设计的少缝含义，已成功应用于结构设计中。 2.2从材料上来讲 UEA膨胀剂在水化过程中以形成钙矶石为膨胀源，这种膨胀结晶是稳 定的水化物，具有填充毛细孔和切断毛细管的作用，使大孔变小孔，使混凝土孔隙率降低， 从而增加混凝土的密实性，提高混凝土本身的抗渗能力。 2.3 随着我国建筑超长、超大的发展，超长建筑物设置后浇带以防止结构收缩开裂成为 必要措施。然而，

4、它给结构设计和施工带来一定麻烦，后浇带的清理凿毛问题，工期延长， 模板周转、降水和施工管理费都增加。若取消后浇带，就具有明显的技术经济意义。 工民建的整体式基础， 箱形基础的底板， 车间混凝土地面、 地下隧道、 涵管等结构底板 和墙体的特点是，其厚度远小于长、宽方向尺寸，当H/Lft，则形成第二批裂缝。这种裂缝有序 性常可在工程中见到。 所以后浇带作为建筑物中控制裂缝的主要措施之一。 从以下法向应力 公式可见 b mx=-EoacT（1-1/cosh 3 ）?S（1） cosh 双曲余弦函数 Cx地基对混凝土的约束系数（N / mm2） H混凝土结构的厚度 （mm） L混凝土结构的长度（mm）

5、 Ec混凝土的弹性模量（1 x 104MP a ） a C混凝土的线膨胀系数（1 X 10 -5/C） T综合温差（C） S应力松驰系数 只有在较短的间距（L）范围对削减温度收缩应力（E。a。T）起显著作用，超过一定长度， 即使设后浇带也没有意义。按理论计算，削减b max有效间距为2060m=下面谈到的膨胀 加强带间距应设此范围内。 2.4研究表明，UEA混凝土在硬化过程中产生膨胀作用，在钢筋和邻位约束下，钢筋受 拉，而混凝土受压，当钢筋拉应力与混凝土压应力平衡时，则 Ac? b c=As? b s=As?Es? & 2 = As/Ac b c=卩?Es? & 2（2） 式中b c混凝土预压

6、应力（MPa ） b s钢筋预拉应力（MPa ） As、Ac分别为钢筋截面积和混凝土截面积（mm2） 卩一一配筋率（） Es钢筋弹性模量（MPa ） 3 2混凝土的限制膨胀率（也是钢筋伸长率）（% ） 由（2）式可见，b c与& 2成正比关系，而限制膨胀率& 2随UEA的掺量增加而增加， 所以，我们通过调整UEA掺量，可使混凝土获得不同的预压应力。 根据水平法向力 b x分布曲线，我们设想在b max地方给予较大的膨胀应力b c,而在 两侧给予较小的膨胀应力， （见图 2），全面地补偿结构的收缩应力，控制有序裂缝的出现。 这就是取消后浇带的粗浅理论依据。 3 无缝设计方法 3.1 在设计中,如

7、何实现图 2的补偿收缩应力曲线呢 ?请参看图 3 的无缝设计示意图。 在应力集中的 bmax处，设膨胀加强带，其宽度 2m,带的两侧铺设密孔铁丝网，并用 立筋（$ 8100加固，目的是防止混凝土流入加强带。施工时，带外用掺1012% UEA的小 膨胀混凝土（膨胀率约23X 10-4），浇注到加强带时， 掺1415% UEA的大膨胀混凝土（膨 胀率约46X 10-4），其强度等级比两侧高 C0.5等级。到另一侧时，又改为浇注掺1012% UEA混凝土。如此循环下去，可连续浇注100200m超长结构。 由于混凝土供应或施工力量达不到连续作业要求时， 底板可采用图 4 的间歇式无缝施工 法，加强带一

8、侧改为台阶式。 施工缝凿毛清洗干净，用掺1415% UEA的混凝土浇入加强带， 随后用小膨胀混凝土浇注带外地段。 3.2对于无防水要求的楼板，考虑可允许出现小于0.3mm裂缝，不影响结构安全。可采 用如图5的取消后浇带的设计方法。 与图3区别在于加强 带两侧采用掺810%UEA的无收 缩混凝土（膨胀率约12X 10），加强带本身用 1415% UEA大膨胀混凝土。此方法不影响 模板周转，加快楼面施 工进度。由于楼板厚度小，加强带两侧可用模板隔离。 3.3 对于墙体的加强带， 由于墙体薄， 面积大， 养护困难， 受到风速和大气温度影响大， 容易出现收缩。因此，我们倾向采用后浇加强带（2m宽）即分

9、段浇注掺1012% UEA混凝土， 养护14d后，用掺1415% UEA混凝土回填浇注后浇加强带。 此方法与传统后浇带设计一样， 要设钢板止水 带（见图6），所不同之处，后浇加强带的宽度为2m,回填用大膨胀混凝土， 回填缝时间为14d,比传统后浇带缩短 30多天。 4 工程应用实例 4.1长沙百联东方广场由我院设计。主楼高 100m,沿街裙房高26.8m，裙房5层，地下 2 层。采用人工挖孔桩。负二层为车库和设备用房，负一层为商场。负二层总面积12000 多 m2底板板面标高-9.40m，负一层板面标高-5.50m。地下室底板全长 203m,宽44m 104m= 抗浮设计水位为-4.0m。塔楼

10、负二层底板1.0m厚，裙房负二层底板 0.7m厚。与桩帽相联结。 外壁厚负二层400mm负一层300mm 4.2为解决地下室防水问题和加快施工速度，我院设计中采用了 UEA补偿收缩砼无缝施 工技术。整个地下室长、宽方向未设伸缩缝。底板横向设 6 条、纵向设 2条膨胀加强带 （见 图7），间距控制在3040m范围内。整个底板采用结构自防水。竖壁及负一层、土0.00 楼 板采用后浇膨胀加强带，其位置对应底板膨胀加强带的位置。带宽均为2m。砼强度等级： 带外C30掺10% UEA加强带内C35掺14% UEA抗渗等级S&底板采用连续浇注，竖壁 及 负一层、 0.00 楼板带外养护 15d 后再浇捣后

11、浇膨胀加强带。 加强带增设12加强钢筋长4m,间距同受力钢筋间距，按左右间隔交替布置形成6m 宽应力过渡段。 非加强带与加强带的接触面采用铁丝网隔离, 并用 $ 8100立筋加固。 外侧 竖壁后浇膨胀加强带及外侧竖壁水平施工缝做钢板止水带。 4.30.00 以上设有 3 处抗震伸缩缝,突出部分交接处设 1 条,横向设 2条。但每段还 是超长，楼面采用后浇带的方法，后浇带用掺10% UEA混凝土，待楼面混凝土浇捣后45 60 天浇注后浇带。 4.4 长沙百联东方广场地下室工程竣工 3 年来，未出现渗漏点，防水效果很好。 5 结语 UEA无缝设计是以UEA补偿收缩混凝土为结构材料，以加强带取代后浇带连续浇筑超长 钢筋混凝土结构的一