摘要: 該文探討了微膨脹混凝土在超長(zhǎng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的技術(shù)問(wèn)題，并通過(guò)工程實(shí)例介紹了在設(shè)計(jì)施工過(guò)程中應(yīng)采用的技術(shù)措施及主要的施工工藝要求。

關(guān)鍵詞: 膨脹混凝土 超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)無(wú)縫設(shè)計(jì)UEA膨脹劑。

1 前言

現(xiàn)代建筑正朝著多功能、體形復(fù)雜、尺度不斷增大的方向發(fā)展，超長(zhǎng)建筑物常有出現(xiàn)。為了減少溫度變化對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，往往要求布置溫度伸縮縫。但這常與建筑立面外理，建筑功能及屋面防水發(fā)生矛盾，尤其在地震區(qū)，伸縮縫的寬度須符合防震縫的要求，更使立面處理等增加困難。因此，建筑師常要求結(jié)構(gòu)工程師不設(shè)縫或少設(shè)縫。本文就微膨脹混凝土在超長(zhǎng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采取無(wú)縫設(shè)計(jì)的技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了探討。

2 無(wú)縫設(shè)計(jì)方法討論

2.1 后澆帶的設(shè)計(jì)方法

目前在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常有采用后澆帶，后澆帶主要有三個(gè)作用:

a、用后澆帶代替沉降縫。在荷載變化較大部位設(shè)置，減小建筑物的不均勻沉降對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。這是常規(guī)的作法，在很多工程中得到應(yīng)用，并起到了比較好的效果。

b、現(xiàn)澆混凝土凝固時(shí)，減少混凝土干縮的影響。在結(jié)構(gòu)區(qū)段較大，當(dāng)現(xiàn)澆混凝土凝固時(shí)，容易產(chǎn)生干縮裂縫，因此將樓板劃分成20-40M的區(qū)格，用后澆帶分開(kāi)，采用減少樓板澆灌區(qū)格長(zhǎng)度的方法以減少混凝土干縮的影響。這對(duì)控制混凝土早期干縮裂縫，起到很好的作用。

c、用后澆帶代替伸縮縫。通常在混凝土干縮過(guò)程大都已完成時(shí)，即可將后澆帶灌注混凝土。后澆帶混凝土凝固完成后，后澆帶即應(yīng)視作不復(fù)存在，樓板又成為較長(zhǎng)的區(qū)段。此時(shí)，如果受溫度變化的影響，后澆帶就不能再起任何作用了。因此用后澆帶來(lái)代替伸縮縫，很難取得它要起的作用。

2.2 結(jié)構(gòu)樓面混凝土中加UEA膨脹劑的設(shè)計(jì)方法

a、設(shè)計(jì)思路 :在結(jié)構(gòu)樓面中用UEA補(bǔ)償收縮混凝土作為結(jié)構(gòu)材料，在硬化過(guò)程中產(chǎn)生的膨脹作用，由于鋼筋對(duì)混凝土的約束，在結(jié)構(gòu)中建立少量的預(yù)壓應(yīng)力(0.2-0.7Mpa)，這一預(yù)壓應(yīng)力大致可以補(bǔ)償混凝土在硬化過(guò)程中產(chǎn)生的溫差和干縮的拉應(yīng)力，從而防止溫度收縮裂縫，或把裂縫控制在無(wú)害裂縫范圍內(nèi)(小于0.1MM)。

b、梁板的溫度應(yīng)力分析: 梁板在溫度收縮變形作用下，將沿長(zhǎng)度方向產(chǎn)生水平法向應(yīng)力，其最大值應(yīng)在截面的中點(diǎn)(圖1a)，當(dāng)最大值超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度，在梁板的中點(diǎn)產(chǎn)生第一道垂直裂縫，梁板就分為兩塊，每塊梁板的水平應(yīng)力就會(huì)重分布，每塊梁板中點(diǎn)的最大水平法向應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度，就會(huì)產(chǎn)生第二道垂直裂縫(圖1b)，這種裂縫的有序性?？稍诠こ讨幸?jiàn)到。

c、設(shè)計(jì)方法:通過(guò)上面的應(yīng)力分析，在設(shè)計(jì)中，如能預(yù)先在梁板中建立一定的預(yù)壓應(yīng)力，來(lái)補(bǔ)償在溫度收縮變形作用下產(chǎn)生的水平法向應(yīng)力，且在最大應(yīng)力處進(jìn)行加強(qiáng)，即可控制有序裂縫的出現(xiàn)(圖2)。在長(zhǎng)方向間隔40-60M處，設(shè)膨脹加強(qiáng)帶2M寬，采用內(nèi)摻14%-15%UEA的混凝土，其強(qiáng)度等級(jí)比兩側(cè)混凝土高一等級(jí)，其它部位混凝土均內(nèi)摻10%-12%的UEA。

3 工程實(shí)例

A、工程概況:寧波鎮(zhèn)海莊市街道同心村商住樓，總工程面積2.8萬(wàn)m2，其中地下室面積0.55萬(wàn)m2，地上十八層，地下一層，結(jié)構(gòu)形式為全現(xiàn)澆框架剪力墻結(jié)構(gòu)(圖3)，基礎(chǔ)采用Φ600、Φ900鉆孔灌注樁。

B、技術(shù)措施:該工程總長(zhǎng)92m，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)規(guī)范設(shè)置伸縮縫的要求，但由于建筑立面及功能不容許設(shè)伸縮縫，且上部結(jié)構(gòu)僅在○A軸以北有，兩邊的荷載、剛度不同，可能產(chǎn)生不均勻沉降。在設(shè)計(jì)中采取了以下技術(shù)措施:

○a在每層結(jié)構(gòu)樓面中內(nèi)摻水泥重量10%的UEA。

○b沿建筑長(zhǎng)度方向約間隔40m左右設(shè)置兩道加強(qiáng)帶。

○c考慮到地下室不均勻沉降的影響，在2/0A軸附近設(shè)置沉降后澆帶，保證在有上部結(jié)構(gòu)和無(wú)上部結(jié)構(gòu)地下室兩塊之間沉降不均勻的情況下，不至于產(chǎn)生過(guò)大的裂縫，主體完工后，將沉降后澆帶澆好后，又能發(fā)揮它抵抗溫度收縮的作用。

○d為提高鋼筋與混凝土的握裹力，減少收縮裂縫，采用冷軋變形鋼筋。加強(qiáng)帶的板筋配置比兩側(cè)樓板的鋼筋面積增加50%，且加強(qiáng)帶的混凝土強(qiáng)度等級(jí)比兩側(cè)提高一個(gè)等級(jí)。

○e加強(qiáng)帶布置在框架跨度三分之一范圍內(nèi)。如遇次梁時(shí)，根據(jù)梁斷面的大小，也配置適量加強(qiáng)鋼筋。

○f地下室長(zhǎng)近90M，也需要解決溫度收縮的問(wèn)題。在筆者以前設(shè)計(jì)的工程中，地下室側(cè)壁，內(nèi)摻UEA膨脹劑，但由于在施工中側(cè)壁拆模早，濕水養(yǎng)護(hù)不好，拆模一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)局部有豎向細(xì)收縮裂縫出現(xiàn)。因此，在此工程中，地下室底板及壁板采用內(nèi)摻12%UEA膨脹劑的補(bǔ)償收縮混凝土一次性澆筑，并加強(qiáng)側(cè)壁濕水養(yǎng)護(hù)措施，主體完工后，仔細(xì)檢查，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)收縮裂縫，達(dá)到預(yù)期效果。

C、施工工藝:

○aA~F六區(qū)依次澆筑內(nèi)摻10%UEA膨脹劑的C40混凝土，在膨脹加強(qiáng)帶兩側(cè)用密孔鐵絲網(wǎng)并用φ8的立筋加固，防止混凝土流入加強(qiáng)帶中。待A~F六區(qū)澆筑完畢兩周后，即可用內(nèi)摻15%UEA膨脹劑的C45混凝土澆筑加強(qiáng)帶。分界處混凝土可先用內(nèi)摻15%UEA膨脹劑的C45混凝土原漿濕潤(rùn)，然后再澆筑加強(qiáng)帶，并用木抹槎平使其接縫嚴(yán)密。

○b為防止混凝土的早期干縮裂縫，并使混凝土樓面平整，在澆筑過(guò)程中振搗密實(shí)后，即用木抹對(duì)混凝土表面進(jìn)行搓平收壓三遍，基本以原漿收平，對(duì)局部粗骨料暴露過(guò)多的混凝土表面，可用相應(yīng)的混凝土原漿覆蓋，再收平壓實(shí)。

○c對(duì)內(nèi)摻UEA膨脹劑的混凝土，濕水養(yǎng)護(hù)是消除收縮裂縫的重要措施。因此在混凝土剛初凝時(shí)，應(yīng)及時(shí)的用草袋覆蓋濕水養(yǎng)護(hù)兩周。

該工程自付使用至今已有一年多，未發(fā)現(xiàn)任何有害裂縫，特別是屋面結(jié)構(gòu)也采用微膨脹混凝土設(shè)計(jì)施工，經(jīng)暴雨沖刷及陽(yáng)光曝曬，亦未發(fā)現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象。

D、其他工程:

現(xiàn)將筆者在近幾年中，設(shè)計(jì)或參與設(shè)計(jì)的超長(zhǎng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用微膨脹混凝土的工程列于表1

4 小結(jié)

微膨脹混凝土在超長(zhǎng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)工程應(yīng)用的設(shè)計(jì)方法是以UEA補(bǔ)償收縮混凝土為結(jié)構(gòu)材料，間隔40-60M設(shè)置加強(qiáng)帶，不設(shè)縫連續(xù)澆筑超長(zhǎng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的一種新技術(shù)，使用微膨脹混凝土，其優(yōu)點(diǎn)是除能解決建筑功能、建筑立面及屋面防水處理困難等問(wèn)題，還可以縮短工期，減少施工難度，整體防水好，節(jié)省工程費(fèi)用。同時(shí)在設(shè)計(jì)中還應(yīng)注意以下問(wèn)題。

A、超長(zhǎng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)如可能有不均勻沉隆，在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中協(xié)調(diào)基礎(chǔ)沉降的同時(shí)，應(yīng)采用后澆加強(qiáng)帶的辦法處理。

B、屋頂女兒墻或通長(zhǎng)檐板，除與屋面同部位設(shè)置加強(qiáng)帶外，還應(yīng)采取適當(dāng)?shù)臉?gòu)造措施將其分段，增加縱向細(xì)而密的溫度分布鋼筋，此部位最容易出現(xiàn)溫度收縮裂縫。

C、加強(qiáng)屋面的保溫隔熱措施。除保溫層適當(dāng)加厚外，還應(yīng)采用有效的隔熱方法，例如，在屋面上設(shè)架空層，以減少太陽(yáng)輻射對(duì)混凝土屋面板的直接影響。

D、對(duì)屋面板的配筋適當(dāng)加大，但鋼筋直徑不宜大，而使其間距較密。能夠起到良好的作用。

實(shí)際工程千變?nèi)f化，不是一種方法所能解決的，必須由設(shè)計(jì)人因地因時(shí)制宜，針對(duì)不同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)靈活運(yùn)用，綜合運(yùn)用幾種方法，才能得到較好的解決方案。