李丹丹

摘 要：通過對(duì)補(bǔ)償收縮混凝土的研究，在超長混凝土結(jié)構(gòu)中使用補(bǔ)償收縮混凝土膨脹加強(qiáng)帶代替后澆帶，可以有效的防止裂縫的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)超長混凝土結(jié)構(gòu)的無縫施工技術(shù)。

關(guān)鍵詞：補(bǔ)償收縮混凝土；超長混凝土結(jié)構(gòu)；無縫施工

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.088

1 引言

通過建筑學(xué)者的研究和工程師對(duì)大量混凝土工程的工程實(shí)踐，結(jié)合混凝土結(jié)構(gòu)的材料性能，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，裂縫問題是不可避免的。而混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件中出現(xiàn)的裂縫在一定的范圍內(nèi)也是可以接受的，只要采取有效的措施來控制裂縫的的危害。鋼筋混凝土規(guī)范也明確規(guī)定[1]：在不同環(huán)境條件下，允許鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)存在一定寬度的裂縫。引起鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的原因很復(fù)雜，是由設(shè)計(jì)、施工、材料、環(huán)境及管理等眾多因素相互影響的綜合性問題，控制裂縫的產(chǎn)生要采取綜合的辦法，從設(shè)計(jì)方面、材料方面、施工方面的措施等綜合研究，相互配合，從而采取有效的措施來控制裂縫的產(chǎn)生，使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在使用過程中盡可能的不出現(xiàn)裂縫，或裂縫的數(shù)量和寬度在規(guī)范允許的范圍內(nèi)，避免有害裂縫的產(chǎn)生，確保工程質(zhì)量。

隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)的加速，超長混凝土結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代工程建設(shè)中的應(yīng)用越來越廣泛，平面尺寸超長，寬度超寬，面積超大的建筑迅速出現(xiàn)，特別是一些大城市隨著交通問題和停車問題的日趨嚴(yán)重，地鐵的建設(shè)和地下停車場的建設(shè)逐漸增多，超長混凝土地下結(jié)構(gòu)對(duì)裂縫的控制更加嚴(yán)格。超長混凝土結(jié)構(gòu)為了防止裂縫的產(chǎn)生，更好的適用于地下建筑，一般采取不設(shè)縫或少設(shè)縫的無縫施工技術(shù)措施。在超長混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用方面我國已經(jīng)有大量的工程實(shí)踐案例，中國建筑材料科學(xué)研究院發(fā)明的《超長鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)無縫設(shè)計(jì)與施工方法》（專利號(hào)931171126）提出了用補(bǔ)償收縮混凝土代替后澆帶的無縫施工技術(shù)。

用補(bǔ)償收縮混凝土代替后澆帶的無縫施工技術(shù)設(shè)計(jì)思路是“抗放兼施，以抗為主”，通過補(bǔ)償收縮混凝土中的膨脹劑產(chǎn)生的膨脹作用，使得混凝土受到鋼筋和鄰位外界的約束，產(chǎn)生一定的預(yù)壓應(yīng)力，該預(yù)應(yīng)力可以抵消由于混凝土收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力，防止混凝土構(gòu)件產(chǎn)生裂縫。“無縫”只是相對(duì)的，是指結(jié)構(gòu)的少縫或無縫，如鋼筋混凝土構(gòu)件設(shè)置的后澆帶。

2 補(bǔ)償收縮混凝土膨脹加強(qiáng)帶

通過對(duì)超長鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)無縫施工技術(shù)的研究我們發(fā)現(xiàn)在眾多超長混凝土結(jié)構(gòu)施工方式中采取無縫施工技術(shù)是最為廣泛的一種方法，無縫施工技術(shù)采取的是用摻加適量膨脹劑的混凝土膨脹加強(qiáng)帶代替后澆帶，來達(dá)到預(yù)防混凝土開裂的目的。膨脹加強(qiáng)帶是指通過在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)設(shè)的后澆帶部位澆筑由膨脹劑或膨脹水泥拌制的補(bǔ)償收縮混凝土，來達(dá)到延長構(gòu)件連續(xù)澆筑長度，防止混凝土構(gòu)件出現(xiàn)裂縫。通過國內(nèi)外學(xué)者的大量研究和試驗(yàn)，補(bǔ)償收縮混凝土能夠避免或者大大減少混凝土構(gòu)件的開裂，并具有良好抗?jié)B性能的特點(diǎn)。摻加在補(bǔ)償收縮混凝土中的混凝土膨脹劑是在膨脹水泥的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的一種混凝土外加劑，在施工現(xiàn)場中直接摻加在硅酸鹽水泥中即可拌制成膨脹混凝土。補(bǔ)償收縮混凝土在膨脹加強(qiáng)帶中的使用重點(diǎn)要注意其膨脹劑的摻量和限制膨脹率，在實(shí)踐工程中，超長混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員和施工人員通過大量試驗(yàn)并結(jié)合具體工程來配制補(bǔ)償收縮混凝土。

2.1 混凝土膨脹劑

混凝土膨脹劑在超長混凝土結(jié)構(gòu)中的使用起到了至關(guān)重要的作用，混凝土膨脹劑的類型較多，我國使用比較廣泛?；炷僚蛎泟┌椿瘜W(xué)成分可以分為五類：氧化鈣類、硫鋁酸鈣類、硫鋁酸鈣-氧化鈣類、氧化鎂類、氧化鐵類。國內(nèi)外絕大多數(shù)生產(chǎn)硫鋁酸鈣類膨脹劑，它以8%～12%摻入水泥中（等量取代水泥），形成鈣礬石（C3A·3CaSO4·32H2O）膨脹結(jié)晶。我國主要生產(chǎn)和使用的也是硫鋁酸鈣類膨脹劑。該膨脹劑在摻加過程中它等量取代水泥進(jìn)行混凝土的攪拌，一般情況下的摻量以8%～12%摻入水泥中，形成鈣礬石膨脹結(jié)晶。通過與水泥其他成分反應(yīng)，而生產(chǎn)鈣礬石晶體，鈣礬石的最大特點(diǎn)是會(huì)產(chǎn)生體積膨脹。該膨脹會(huì)全部抵消或部分抵消混凝土硬化過程中的收縮，同時(shí)混凝土膨脹受到鋼筋的約束，對(duì)鋼筋產(chǎn)生拉應(yīng)力，在混凝土中產(chǎn)生壓應(yīng)力，相當(dāng)于預(yù)應(yīng)力混凝土的特性，可以很好的防止鋼筋混凝土構(gòu)件的開裂。

將膨脹劑按內(nèi)摻法（替代等量膠凝材料）摻入混凝土或水泥砂漿中，由膨脹能建立起的預(yù)壓應(yīng)力可大致抵消混凝土在硬化過程中產(chǎn)生的收縮拉應(yīng)力，使混凝土趨于致密及不裂或少裂，達(dá)到防滲漏目的。

2.2 補(bǔ)償收縮混凝土

補(bǔ)償收縮混凝土是指在施工現(xiàn)場摻加了各種膨脹劑拌制的混凝土，通過在混凝土水化過程中膨脹劑發(fā)生膨脹來抵抗混凝土的收縮，達(dá)到防止混凝土開裂的目的。用來補(bǔ)償混凝土的收縮而拌制的補(bǔ)償收縮混凝土的自應(yīng)力值較小，其自應(yīng)力值大小一般有兩種情況：一用于補(bǔ)償因混凝土收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力時(shí)，為0.2～0.7MPa；二用于后澆帶、膨脹加強(qiáng)帶和接縫工程的填充時(shí)，為0.5～1.0MPa。在這兩種情況下使用的補(bǔ)償收縮混凝土混凝土，由于自應(yīng)力很小，故在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中一般不考慮自應(yīng)力的影響。為了使得補(bǔ)償收縮混凝土發(fā)揮補(bǔ)償收縮的性能，在膨脹劑的選擇上和膨脹劑的摻加量上要根據(jù)工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和膨脹劑的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范來綜合考慮，同時(shí)也要根據(jù)具體工程來確定混凝土的限制膨脹率，確保補(bǔ)償收縮混凝土的補(bǔ)償收縮性能，保證工程質(zhì)量。

補(bǔ)償收縮混凝土對(duì)于提高能混凝土構(gòu)件的防水抗?jié)B性能，應(yīng)用非常廣泛，一般情況下宜用于混凝土結(jié)構(gòu)自防水工程，混凝土結(jié)構(gòu)接縫的填充，采取連續(xù)施工的超長混凝土結(jié)構(gòu)，和易產(chǎn)生裂縫的大體積混凝土結(jié)構(gòu)等工程中。

補(bǔ)償收縮混凝土的質(zhì)量除應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》GB50164的規(guī)定外，還應(yīng)符合設(shè)計(jì)所要求的混凝土的強(qiáng)度等級(jí)要求、以及滿足膨脹要求的限制膨脹率、膨脹劑的摻量的要求，和符合結(jié)構(gòu)使用要求的抗?jié)B等級(jí)和耐久性等技術(shù)指標(biāo)。

3 補(bǔ)償收縮混凝土在超長結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

3.1 超長混凝土結(jié)構(gòu)無縫施工的意義

超長混凝土無縫施工技術(shù)是在混凝土中摻加一定量的膨脹劑補(bǔ)償收縮混凝土作為結(jié)構(gòu)材料，通過其在水硬化過程中產(chǎn)生膨脹作用，該膨脹由于受到結(jié)構(gòu)鋼筋等的約束，而產(chǎn)生一定的預(yù)壓應(yīng)力，來抵抗混凝土由于溫度和收縮變形產(chǎn)生的拉應(yīng)力，防止混凝土結(jié)構(gòu)的收縮裂縫或把裂縫控制在無害裂縫的范圍內(nèi)。其特點(diǎn)是

（1）以“膨脹加強(qiáng)帶”而取消后澆帶與伸縮縫，補(bǔ)償收縮混凝土能連續(xù)澆筑施工，提高混凝土結(jié)構(gòu)的整體性，對(duì)有整體防水要求的地下混凝土結(jié)構(gòu)，提高了其防水性能。

（2）后澆帶一般需經(jīng)過42d以后才能進(jìn)行混凝土澆筑，采用補(bǔ)償收縮混凝土無縫施工技術(shù)，減少了施工中對(duì)后澆帶的處理這一繁瑣的施工環(huán)節(jié)，減化了施工程序，加快模板周轉(zhuǎn)，縮短了建設(shè)工期，降低了工程造價(jià)。

（3）通過大量的實(shí)踐研究，采用補(bǔ)償收縮混凝土膨脹加強(qiáng)帶，

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可以很好的防止混凝土結(jié)構(gòu)的溫度裂縫和收縮裂縫，增強(qiáng)了混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性和使用年限。

3.2 超長混凝土結(jié)構(gòu)無縫施工應(yīng)用

超長混凝土無縫施工技術(shù)是用膨脹加強(qiáng)帶代替后澆帶，預(yù)防混凝土的開裂。在廣大建筑學(xué)者的共同努力和施工技術(shù)人員的不斷探索中，無縫施工技術(shù)越來越多的成功應(yīng)用到各建筑工程中。無縫施工技術(shù)的成功使用可以有效地避免按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)置的伸縮縫，提高超長混凝土結(jié)構(gòu)的整體性、耐久性、防水防滲性及抗震性，同時(shí)也可以縮短工期，降低工程造價(jià)。

國內(nèi)對(duì)超長混凝土結(jié)構(gòu)的分析研究從王鐵夢(mèng)在20世紀(jì)50年代提出了有條件取消伸縮縫，以及“抗放兼施，以抗為主”的設(shè)計(jì)原則，到吳中偉、游寶坤等研制了一系列混凝土膨脹劑，成功的應(yīng)用到工程實(shí)際，并取得了良好的效果。這一階段超長混凝土結(jié)構(gòu)無縫施工技術(shù)的施工，主要依靠對(duì)混凝土材料和施工技術(shù)的研究分析，采取一定的措施進(jìn)行控制。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，超長混凝土結(jié)構(gòu)收縮模型的建立，大型結(jié)構(gòu)有限元程序的應(yīng)用，超長混凝土結(jié)構(gòu)在收縮和溫度作用下的受力特點(diǎn)的分析計(jì)算，設(shè)計(jì)者可以有的放矢的進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和配筋。從而使超長混凝土結(jié)構(gòu)的使用更加廣泛。

海南省政府辦公大樓為超長混凝土結(jié)構(gòu)，主體結(jié)構(gòu)軸線總長度158m、總寬度38m，地下室底板軸線總長度158m、總寬度41m，地下建筑面積5866m2，在施工過程中采取總長度方向上無縫施工和預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)，有效地控制了裂縫的產(chǎn)生。

合肥“新地中心”建筑面積約70萬m2，地下室單層面積約6萬m2，長278m，寬213m，整個(gè)地下室采用補(bǔ)償收縮混凝土無縫施工技術(shù)，不設(shè)置永久伸縮縫。在超長地下室設(shè)計(jì)過程中，考慮大體積混凝土水化熱的影響，降低地下室地板和外墻厚度；在施工過程中，綜合考慮混凝土原材料、環(huán)境溫差及膨脹劑的所產(chǎn)生的收縮變形、溫度變形和徐變的影響，計(jì)算分析了膨脹加強(qiáng)帶的設(shè)置間距和限制膨脹率的取值。通過合理的設(shè)置膨脹加強(qiáng)帶，結(jié)合有效的結(jié)構(gòu)措施和施工措施，成功的實(shí)現(xiàn)了該超長地下室的無縫設(shè)計(jì)。

4 小結(jié)

通過大量工程實(shí)踐，補(bǔ)償收縮混凝土在超長混凝土結(jié)構(gòu)的有效使用，超長構(gòu)件不設(shè)置施工縫，提高了混凝土結(jié)構(gòu)的整體性和耐久性，縮短了建設(shè)工期，降低了工程造價(jià)。在施工過程中應(yīng)根據(jù)規(guī)范要求來配置補(bǔ)償收縮混凝土，強(qiáng)化施工環(huán)節(jié)，保證超長混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]王鐵夢(mèng).工程結(jié)構(gòu)裂縫控制[M].中國建筑出版社，1997.

[2]葉金宜，王俊等.海南省政府辦公大樓超長混凝土結(jié)構(gòu)無縫施工技術(shù)[J].施工技術(shù)，2010.