孫 寧

（商丘師范學院建筑工程學院， 河南 商丘 476000）

近年來，隨著城市化速度不斷提升，為適應新的城市功能，鋼筋混凝土結構正在向大型化和多功能化發(fā)展，超長超寬的混凝土結構隨處可見。這些結構在設計或施工過程中需要設置多條后澆帶或伸縮縫來間接作用引起的應力，以防止結構收縮開裂。因此，在這些超長混凝土結構工程中，能否設置膨脹加強帶替代后澆帶或伸縮縫實現(xiàn)“無縫設計”，成為一個亟待解決的關鍵性技術問題。

1 技術原理

在溫降和收縮等間接效應的作用下，超長混凝土結構與普通混凝土結構具有更大開裂風險。間接應力從結構的兩端向中間逐漸增大，當最大間接應力達到時，混凝土就會開裂，以至形成貫穿性結構裂縫，影響建筑的使用功能及結構的整體抗震性能。為了降低超長混凝土結構的開裂風險，又不額外增加工程建設費用，除了采用補償混凝土技術外，還可以在混凝土結構的適當部位設置限制膨脹率更大的混凝土膨脹加強帶，提供自應力，減弱結構開裂或增大開裂的間距。在滿足工程誤差要求的前提下，將膨脹加強帶的補償原理示意如下：

圖1-1 膨脹加強帶模型作用原理圖

則臨界點F、H、J的應力有下列關系：

其中：n為膨脹加強帶的個數(shù)；為抗拉強度標準值(MPa)；

、￠分別為小摻量、大摻量補償混凝土的限制膨脹率；

為線膨脹系數(shù)（通常取1×10-5/0C）；ch為雙曲余弦函數(shù)；

l為結構的長度(mm)。

2 工程算例

商丘地區(qū)某三層教學樓，平面尺寸為108×17.4 m，為方便使用，建設單位要求無縫設計，該結構長度遠遠超出混凝土結構規(guī)范規(guī)定的長度，屬超長混凝土結構，柱網(wǎng)尺寸為7.2m×7.2m，柱截面尺寸b×h=500㎜×500㎜，梁截面尺寸b×h=250㎜×550㎜，層高H=4.2m，120㎜厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板，各構件采用混凝土強度等級均為C30,采用摻12%UEA（限制膨脹率為ε1= 2.3 ×10-4）補償混凝土,并在中間位置設置膨脹加強帶一處（摻 15%UEA,限制膨脹率為ε2=3.6×10-4, ）。

2.1 混凝土水化熱溫升值

其中：W1、W2分別為水泥用量1065Kg/m3、UEA用量57Kg/m3；

Q1為普通硅酸鹽水泥水化熱,取340 kJ /kg；Q2為UEA的水化熱,取325 kJ /kg；

g為混凝土的密度；c為混凝土的比熱。

則代入上式得Tmax=48.3 ℃，

絕熱狀態(tài)下t時刻的溫升

混凝土中心最高溫度：

考慮到超長混凝土結構，肋梁樓蓋厚度較小屬薄板結構,溫度散熱較快，根據(jù)商丘市某建筑工程有限公司混凝土作業(yè)指導書h￡1m時，各齡期的溫降系數(shù)x如表2.1：

表2.1 各齡期溫降系表

表2.2 混凝土中心溫度值（實測值以每天下午14時測定）（℃）

齡期t時，混凝土中心溫度與外界氣溫之差

混凝土的表面溫度：

表2.3 各齡期構件溫度計算值及外界溫差值（℃）

2.2 混凝土相對收縮量

表2.4 各齡期構件收縮溫差當量值及綜合溫差值

由上表可知在第30天時，綜合溫差為-15.2℃，由式（1-4）

取n=1,即在不動點處設置一條寬3000㎜的膨脹加強帶，與工程實際設計相符。早期施工及硬化階段溫度應力如下：

表2.5 施工及硬化期間溫度應力計算結果表（MPa）

由上表可知，溫度收縮應力均未達到混凝土的抗拉強度標準值，混凝土不會發(fā)生開裂；因此，采用膨脹加強帶作為控制超長結構的溫度收縮應力，減少或避免混凝土開裂是有效可行的。

3 小結

（1）根據(jù)補償混凝土及膨脹加強帶的作用原理，用極限變形的概念研究膨脹加強帶的作用，提出超長混凝土設置膨脹加強帶的計算公式，作為實用的一種方法供超長混凝土結構設計和施工時參考。

（2）利用補償收縮混凝土的特性，采用膨脹加強帶代替后澆帶或伸縮縫，實現(xiàn)連續(xù)澆筑100m左右超長混凝土結構是切實可行的，既有效地降低了超長結構間接應力的問題, 在保證工程質(zhì)量的前提下, 又實現(xiàn)了加快了施工進度,節(jié)省了工程費用。

[1].孫寧；厲玲玲,超長混凝土結構無縫設計研究[J].淮陰工學院學報,2012(2)

[2].魯統(tǒng)衛(wèi)，鄭國峰，韓軍洲,補償收縮混凝土在超長大面積薄板工程中的應用[J].膨脹劑與膨脹混凝土,2005(5)

[3].趙廷華;李西平;付海水,混凝土膨脹加強帶在閘墩混凝土防裂中應用 [J].河南水利與南水北調(diào),2010(8)

[4].曲生華，樊俊江，陳寧等,超長混凝土結構膨脹加強帶補償收縮纖維混凝土的性能研究[J].新型建筑材料,2017(7)

[5].王靜梅，劉文秀,超長混凝土結構取消沉降后澆帶技術的研究與應用[J].施工 技 術,2015(2)