微膨脹混凝土在超長鋼筋混凝土結構中的工程應用

摘要: 該文探討了微膨脹混凝土在超長鋼筋混凝土結構中的技術問題，并通過工程實例介紹了在設計施工過程中應采用的技術措施及主要的施工工藝要求。

關鍵詞: 膨脹混凝土 超長結構無縫設計UEA膨脹劑。

1 前言

現代建筑正朝著多功能、體形復雜、尺度不斷增大的方向發展，超長建筑物常有出現。為了減少溫度變化對結構的影響，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生矛盾，尤其在地震區，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，建筑師常要求結構工程師不設縫或少設縫。本文就微膨脹混凝土在超長鋼筋混凝土結構設計中采取無縫設計的技術問題進行了探討。

2 無縫設計方法討論

2.1 后澆帶的設計方法

目前在結構設計中常有采用后澆帶，后澆帶主要有三個作用:

a、用后澆帶代替沉降縫。在荷載變化較大部位設置，減小建筑物的不均勻沉降對結構的影響。這是常規的作法，在很多工程中得到應用，并起到了比較好的效果。

b、現澆混凝土凝固時，減少混凝土干縮的影響。在結構區段較大，當現澆混凝土凝固時，容易產生干縮裂縫，因此將樓板劃分成20-40M的區格，用后澆帶分開，采用減少樓板澆灌區格長度的方法以減少混凝土干縮的影響。這對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程大都已完成時，即可將后澆帶灌注混凝土。后澆帶混凝土凝固完成后，后澆帶即應視作不復存在，樓板又成為較長的區段。此時，如果受溫度變化的影響，后澆帶就不能再起任何作用了。因此用后澆帶來代替伸縮縫，很難取得它要起的作用。

2.2 結構樓面混凝土中加UEA膨脹劑的設計方法

a、設計思路 :在結構樓面中用UEA補償收縮混凝土作為結構材料，在硬化過程中產生的膨脹作用，由于鋼筋對混凝土的約束，在結構中建立少量的預壓應力(0.2-0.7Mpa)，這一預壓應力大致可以補償混凝土在硬化過程中產生的溫差和干縮的拉應力，從而防止溫度收縮裂縫，或把裂縫控制在無害裂縫范圍內(小于0.1MM)。

b、梁板的溫度應力分析: 梁板在溫度收縮變形作用下，將沿長度方向產生水平法向應力，其最大值應在截面的中點(圖1a)，當最大值超過混凝土的抗拉強度，在梁板的中點產生第一道垂直裂縫，梁板就分為兩塊，每塊梁板的水平應力就會重分布，每塊梁板中點的最大水平法向應力超過混凝土的抗拉強度，就會產生第二道垂直裂縫(圖1b)，這種裂縫的有序性常可在工程中見到。

c、設計方法:通過上面的應力分析，在設計中，如能預先在梁板中建立一定的預壓應力，來補償在溫度收縮變形作用下產生的水平法向應力，且在最大應力處進行加強，即可控制有序裂縫的出現(圖2)。在長方向間隔40-60M處，設膨脹加強帶2M寬，采用內摻14%-15%UEA的混凝土，其強度等級比兩側混凝土高一等級，其它部位混凝土均內摻10%-12%的UEA。

3 工程實例

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

B、技術措施:該工程總長92m，已遠遠超過規范設置伸縮縫的要求，但由于建筑立面及功能不容許設伸縮縫，且上部結構僅在○A軸以北有，兩邊的荷載、剛度不同，可能產生不均勻沉降。在設計中采取了以下技術措施:

○a在每層結構樓面中內摻水泥重量10%的UEA。

○b沿建筑長度方向約間隔40m左右設置兩道加強帶。

○c考慮到地下室不均勻沉降的影響，在2/0A軸附近設置沉降后澆帶，保證在有上部結構和無上部結構地下室兩塊之間沉降不均勻的情況下，不至于產生過大的裂縫，主體完工后，將沉降后澆帶澆好后，又能發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。加強帶的板筋配置比兩側樓板的鋼筋面積增加50%，且加強帶的混凝土強度等級比兩側提高一個等級。

○e加強帶布置在框架跨度三分之一范圍內。如遇次梁時，根據梁斷面的大小，也配置適量加強鋼筋。

○f地下室長近90M，也需要解決溫度收縮的問題。在筆者以前設計的工程中，地下室側壁，內摻UEA膨脹劑，但由于在施工中側壁拆模早，濕水養護不好，拆模一段時間后，發現局部有豎向細收縮裂縫出現。因此，在此工程中，地下室底板及壁板采用內摻12%UEA膨脹劑的補償收縮混凝土一次性澆筑，并加強側壁濕水養護措施，主體完工后，仔細檢查，沒有發現收縮裂縫，達到預期效果。

C、施工工藝:

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

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

○c對內摻UEA膨脹劑的混凝土，濕水養護是消除收縮裂縫的重要措施。因此在混凝土剛初凝時，應及時的用草袋覆蓋濕水養護兩周。

該工程自付使用至今已有一年多，未發現任何有害裂縫，特別是屋面結構也采用微膨脹混凝土設計施工，經暴雨沖刷及陽光曝曬，亦未發現滲漏水現象。

D、其他工程:

現將筆者在近幾年中，設計或參與設計的超長鋼筋混凝土結構應用微膨脹混凝土的工程列于表1

4 小結

微膨脹混凝土在超長鋼筋混凝土結構工程應用的設計方法是以UEA補償收縮混凝土為結構材料，間隔40-60M設置加強帶，不設縫連續澆筑超長鋼筋混凝土結構的一種新技術，使用微膨脹混凝土，其優點是除能解決建筑功能、建筑立面及屋面防水處理困難等問題，還可以縮短工期，減少施工難度，整體防水好，節省工程費用。同時在設計中還應注意以下問題。

A、超長鋼筋混凝土結構如可能有不均勻沉隆，在基礎設計中協調基礎沉降的同時，應采用后澆加強帶的辦法處理。

B、屋頂女兒墻或通長檐板，除與屋面同部位設置加強帶外，還應采取適當的構造措施將其分段，增加縱向細而密的溫度分布鋼筋，此部位最容易出現溫度收縮裂縫。

C、加強屋面的保溫隔熱措施。除保溫層適當加厚外，還應采用有效的隔熱方法，例如，在屋面上設架空層，以減少太陽輻射對混凝土屋面板的直接影響。

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

實際工程千變萬化，不是一種方法所能解決的，必須由設計人因地因時制宜，針對不同的結構特點靈活運用，綜合運用幾種方法，才能得到較好的解決方案。