結(jié)構(gòu)工程中的超長鋼筋混凝土無縫施工技術(shù)

武家衛(wèi)

摘 要：下文主要根據(jù)現(xiàn)場施工案例，對鋼筋混凝土工程施工時，摻入一定量的SY-G高效膨脹抗裂劑，配制補償收縮混凝土，運用膨脹加強帶技術(shù)代替后澆帶技術(shù)，進一步控制了混凝土裂縫問題，提升了建筑結(jié)構(gòu)的耐久性，縮短了施工周期。

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土；無縫施工控制；膨脹加強帶；防水性

1 工程實例

此次建筑工程項目采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，項目包括地下室一層，建筑地基基礎(chǔ)尺寸最長為139.9m，最寬為56.1m，地下室底板厚為400mm，地下室底板及側(cè)壁的混凝土采用C35，抗?jié)B等級為P8。

2 地下室施工技術(shù)難點

本工程地下室底板和側(cè)墻中的混凝土均為超長鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，施工技術(shù)要求較高，除必須滿足強度、剛度、整體性和耐久性外，還存在裂縫控制及結(jié)構(gòu)自防水問題。如何控制水泥水化過程釋放的水化熱所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力和混凝土干縮應(yīng)力的共同作用，導(dǎo)致鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的開裂，破壞結(jié)構(gòu)防水封閉性及耐久性，將成為技術(shù)控制的關(guān)鍵。根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，現(xiàn)澆鋼筋混凝土伸縮縫的最大間距為20m～30m，后澆帶處混凝土40d～60d后再澆筑，后澆縫的留置、清理、支模等工序繁多，時間跨度長，施工成本高，且難以保證混凝土整體質(zhì)量，處理不好易成為滲漏的隱患。大量工程實踐證明，留縫并不能較好地解決混凝土構(gòu)造物的開裂問題。當前鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫普遍存在，應(yīng)采取合理措施，有效避免混凝土自身體積變形等因素造成的結(jié)構(gòu)開裂，提高構(gòu)筑物的耐久性，延長使用壽命。

3 后澆帶施工和使用膨脹加強帶連續(xù)

施工綜合效益對比分析現(xiàn)對使用后澆帶施工和使用膨脹加強帶連續(xù)施工兩種方法的綜合效益進行對比分析：

3.1 設(shè)置后澆帶的弊端

第一，影響工程質(zhì)量。后澆帶的澆筑，至少要歷經(jīng)6周以上，有時甚至是直至結(jié)構(gòu)封頂后。在這樣長的時間里，后澆帶將不可避免地落進各種垃圾雜物，鋼筋易出現(xiàn)銹蝕。第二，施工進度延長。按照規(guī)范規(guī)定，后澆帶至少需42天以后，才能用膨脹混凝土回填。第三，工藝繁雜。后澆帶貫穿于整個地下、地上結(jié)構(gòu)，所到之處遇梁斷梁，遇板斷板，給施工帶來很多不便，模板支撐、處理工藝繁瑣。第四，增加水費。后澆帶不封閉，地下室降水就不能停止，增加大量的降水費用。第五，新老混凝土結(jié)合。后澆帶混凝土與先澆混凝土間隔數(shù)月，新老混凝土的結(jié)合非常薄弱，一旦處理不好將嚴重影響結(jié)構(gòu)的整體性和安全性。

3.2 無縫設(shè)計施工的效益

提高了工程質(zhì)量，確保建筑結(jié)構(gòu)的整體性和安全性。大大縮短了工期，加快了施工進度；簡化施工工藝，減少后澆帶處理給施工帶來的麻煩和隱患；節(jié)省降水費用、人員工資和施工管理費用，取消后澆帶兩側(cè)應(yīng)設(shè)的止水帶；建筑物提前投入使用，可為業(yè)主帶來直接和間接經(jīng)濟效益。

4 補償收縮混凝土結(jié)構(gòu)自防水技術(shù)

4.1 無縫設(shè)計的應(yīng)力分析

“無縫設(shè)計”是相對的，根據(jù)工程結(jié)構(gòu)具體情況，可無縫或少縫。這里的“縫”指的是釋放收縮應(yīng)力的后澆帶或永久伸縮縫，不包括沉降縫。其設(shè)計思路是“抗放兼施，以抗為主”。即以摻SY-G高效膨脹抗裂劑的補償收縮混凝土，作為結(jié)構(gòu)材料，其在水化硬化過程中產(chǎn)生膨脹作用，該膨脹由于受到鋼筋和鄰位的約束，能在結(jié)構(gòu)中建立一定的預(yù)壓應(yīng)力，由此來抵抗收縮變形時產(chǎn)生的拉應(yīng)力，防止混凝土開裂。膨脹混凝土用于超長結(jié)構(gòu)無縫施工，其限制膨脹ε2設(shè)計和設(shè)定非常重要。ε2偏小則補償收縮能力不足，無縫施工難以實現(xiàn)；ε2過大，對混凝土強度有明顯影響。經(jīng)大量試驗研究與工程實踐證明，SY-G替代混凝土中的膠凝材料8%至12%，對強度無影響，限制膨脹率適宜，ε2=（2-3×10-4，在配筋率μ=0.2%至0.8%的條件下，可在結(jié)構(gòu)中建立0.2MPa至0.7MPa預(yù)壓應(yīng)力，這一預(yù)壓應(yīng)力值可以抵消混凝土在硬化過程中，因溫度和干縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力，從而防止混凝土收縮開裂。基于這一“抗”的原理，采用SY-G后澆縫的間距延長至60m是安全的，比規(guī)范 20m至30m增加1倍左右。

4.2 無縫設(shè)計的變形分析

我國著名的裂縫專家王鐵夢教授通過對結(jié)構(gòu)物應(yīng)力—應(yīng)變分析與計算，求得了平均伸縮縫間距（或裂縫間距），計算公式如下：

公式中：H—底板厚度或側(cè)墻高度（mm）；E—混凝土彈性模量（MPa）；Cx—基礎(chǔ)的水平阻力系數(shù) N/mm5，配筋混凝土1.0×1.5N/mm5；α—混凝土的線性膨脹系數(shù)，取1.0×10-5；T—為綜合溫差，普通混凝土T=T1+T2，膨脹混凝土=T1+T2-T5（T1—混凝土因水泥水化熱而引起的溫升值、T2—混凝土的收縮當量溫差、T5—膨脹混凝土的膨脹當量溫差）；αT—約束體與被約束體的相對自由溫差變形（mm）；SK—混凝土的極限拉伸值；arcosh—雙曲余弦函數(shù)的反函數(shù)。該公式是用極限變形計算伸縮縫間距。由公式可見，溫差或收縮很重要，一般總是αT大于SK。它們的差距越大，伸縮縫間距越小；差距越小，伸縮縫間距越大。如設(shè)法使約束程度下降，即可增大伸縮縫的間距。如 Cx→0，則L→∞，即在理論上建筑物任意長度均可取消伸縮縫。這就需要降低溫差或減小混凝土收縮，提高混凝土的極限拉伸 SK。然而，提高混凝土的 SK是十分困難的，只有設(shè)法降低混凝土的水化熱和收縮，即控制裂縫原則是αT≤SK，這是“抗”的辦法。工程實踐表明，在混凝土中摻入適量的 SY-G，由于混凝土的膨脹可補償混凝土的冷縮和干縮，可顯著地減少αT，延長伸縮縫的間距。

5 混凝土裂縫控制措施

根據(jù)大量工程實踐經(jīng)驗，地下結(jié)構(gòu)可以使用摻 SY-G高性能膨脹抗裂劑的補償收縮混凝土，通過設(shè)置膨脹加強帶，建立“以抗為主，抗放結(jié)合”的裂縫控制體系，達到裂縫控制及結(jié)構(gòu)自防水目的。選用“連續(xù)式”膨脹加強帶，即整體混凝土連續(xù)澆筑，到膨脹加強帶位置時更換混凝土配合比，膨脹加強帶兩側(cè)為軟接茬，不留施工縫。膨脹加強帶設(shè)置寬度為2m，帶的兩側(cè)分別架設(shè)密孔鐵絲網(wǎng)，并用短筋加固，防止不同配合比的混凝土流入加強帶內(nèi)。施工時，帶外先用C35小膨脹混凝土（摻8%SY-G）澆注；澆至加強帶時，改用C40大膨脹混凝土（摻12% SY-G），澆完后再用小膨脹混凝土澆另一側(cè)底板，如此循環(huán)下去，可連續(xù)澆筑150m左右的超長結(jié)構(gòu)。

6 結(jié)語

在我國《鋼筋混凝土裂縫控制指南》中提出：應(yīng)采取“防、放、抗”的綜合措施，設(shè)計、材料和施工相結(jié)合的裂縫控制方法，其對混凝土材料的選擇和配合比，除達到設(shè)計的強度、抗?jié)B等級外，還應(yīng)具有抵抗裂縫的功能。設(shè)膨脹加強帶方式屬于“抗”，后澆式膨脹加強帶方式屬于“放”，改變結(jié)構(gòu)的約束是“防”。本工程超長地下室的無縫設(shè)計施工正是體現(xiàn)了“抗、放、防”三者的結(jié)合。SY-G 高效膨脹抗裂劑可有效補償混凝土的收縮，防止有害裂縫的產(chǎn)生，并大幅度提高混凝土的抗?jié)B性2～3倍。通過無縫設(shè)計施工，不但可以解決結(jié)構(gòu)整體防水，而且可以加快施工速度。