后澆帶技術在房屋建筑工程施工中的應用分析

白俊紅，謝鑫，魏首相

（中國建筑第二工程局有限公司，北京 101100）

1 引言

國外針對混凝土不同階段的溫度、體積及應力變化關系開展了一系列試驗。陳碩輝等[1]對混凝土拉應變能力進行研究分析時，通過建立混凝土拉應變模型完成極限抗拉強度計算，但多局限于控制變形縫間距，未能尋求替代變形縫的有效技術方案。國內研究領域采取補償收縮混凝土、建立后澆帶優化模型、控制后澆帶鋼筋配筋率等技術方案。施文鐘等[2]建立一種偏拉桿件模型，將后澆帶所在跨的跨距變化量設為Δt，建立約束拉力T的計算公式，并結合工程實例采用調節鋼筋合力點位置的方式進行后澆帶工藝優化。但現有研究成果未對后澆帶施工措施做出明確規定，本文針對影響后澆帶效用發揮的因素進行比較分析，結合測算結果提出一種規范化的后澆帶施工技術方案，為超長混凝土結構住宅建筑施工提供借鑒。

2 后澆帶設置形式

2.1 設置間距

在混凝土結構施工中設置后澆帶的主要目的在于盡早釋放混凝土結構的收縮應力，通過控制后澆帶設置間距能夠有效抑制混凝土結構的收縮應力，保證后澆帶有效發揮作用。在建筑工程施工環節，需要計算后澆帶的適宜間距范圍，具體方法為：已知混凝土彈性模量為E，混凝土線膨脹系數為α，綜合降溫差為T，鋼筋混凝土的極限拉伸量為ε，地基水平阻力系數為C，底板厚度為H，采用式（1）計算后澆帶設置間距L：

2.2 接縫形式

后澆帶是建筑施工過程中設置的臨時變形縫，其接縫形式的選擇將影響滲徑及界面結合質量兩項關鍵指標，典型后澆帶接縫形式如圖1 所示。根據超長混凝土結構特征，當支模環節模板厚度較薄時，可采用平直縫；當結構梁高度≤600 mm時，可采用階梯縫形式；當梁體高度較大時，可設置企口縫。

圖1 后澆帶接縫形式

3 后澆帶處理技術

3.1 封閉時間

混凝土通常在澆筑后約24 h 上升至最高溫度，待15～30 d后溫度恢復至環境溫度，在此過程中混凝土收縮量約為混凝土凝結初期體積的20%，約6 個月達到80%，并且在1 年內基本完成收縮[3]。由此可判斷，后澆帶封閉時間與結構收縮速率成正比，可降低混凝土結構出現裂縫的概率，但封閉時間過長也將影響施工作業進度、造成材料浪費問題，因此，整合研究結果與工程經驗，擬將混凝土收縮量達到30%的時間節點定為后澆帶封閉時長，并做好混凝土收縮值的精確估算。

3.2 混凝土材料

混凝土溫度變化、收縮變形產生的拉應力是引發混凝土結構出現裂縫的主要原因，其中，混凝土溫度應力可通過早期養護進行調節，混凝土收縮則劃分為自生性、塑性、碳化、干燥4 種基本類型，需根據混凝土收縮應力計算結果進行后澆帶的合理布置，抑制結構開裂問題。整合現有研究結果與經驗數據，將標準條件下的混凝土養護齡期設為t，在養護過程中產生的收縮應變為εy，混凝土極限收縮變形量為εy0，經驗系數為b，修正系數M=M1，M2，…，Mn，則混凝土收縮量的計算公式為：

與此同時，在后澆帶施工過程中常摻入適量膨脹劑，用于保證新、舊混凝土接縫界面的黏結強度及結合效果。其中，限制膨脹率作為膨脹劑選型中的第一特性指標（其指標特性見表1），其參數的合理計算將有效抑制膨脹混凝土的開裂現象。

表1 混凝土摻膨脹劑的限制膨脹率%

針對標準狀態下混凝土摻膨脹劑進行測試分析，待測齡期的試件長度為L1，試件初始長度為L，試件基準長度為L0，其限制膨脹率為εr；針對非標準狀態下的混凝土摻膨脹劑進行測試分析，不同影響因素的影響系數設為β=β1，β2，…，βn，其限制膨脹率為εr（t）。膨脹混凝土在兩種狀態下限制膨脹率的計算公式分別為：

4 后澆帶施工技術應用要點

4.1 后澆帶框架設置

以某高層住宅建筑的超長混凝土結構施工項目為例，該項目中建筑主體結構采用C30 混凝土，后澆帶采用C35 鋼筋混凝土框架。根據上述關于后澆帶設置影響因素的分析與計算結果，結合項目實際結構參數、混凝土材料等，采用一種兩側分別設有縱向附加鋼筋的構造形式（見圖2），在新、舊混凝土接縫界面處選用瓦楞形接縫，且后澆帶選用C35 混凝土、兩側均為C30 混凝土。

圖2 后澆帶構造形式

在后澆帶框架試件的設置上，選擇一種5 榀單層（層高1.7 m）、單跨（跨度3 m）框架試件；梁、柱界面尺寸分別為150 mm×300 mm 和200 mm×250 mm，其中，梁兩端伸出柱長分別為600 mm 和200 mm，用于保護水平荷載對梁柱節點產生的不良影響；地梁尺寸為300 mm×450 mm、兩端伸出距離超出柱長約600 mm，便于在上方設置壓梁進行框架結構的有效固定。在試件混凝土、后澆帶混凝土材料性能控制上，需滿足表2 條件。

表2 每榀框架試件與后澆帶混凝土強度數值

4.2 后澆帶混凝土澆筑

在正式澆筑混凝土前，需做好后澆帶中灰塵、碎石、雜物的清理，剔除表面軟弱土層，沿后澆帶兩側在混凝土表面鑿出凹痕，待清理后灑水使表面保持濕潤，并且表面涂抹界面劑進行養護。在混凝土澆筑環節，確保后澆帶及兩側混凝土的強度等級存在一定差異，分別選用C35、C30 混凝土進行后澆帶及周圍混凝土的澆筑作業，并根據混凝土養護齡期摻入適量微膨脹劑，安排專人控制好混凝土溫度、抑制后期收縮變形問題，確保后澆帶溫度比兩側稍低。

4.3 后澆帶收縮與沉降

在混凝土澆筑結束后，需對后澆帶收縮情況建立動態監測機制，通常在混凝土澆筑結束后的2 個月左右可確認其完成約30%的收縮變形，此時即可安排后澆帶部位的封閉澆筑作業，避免因混凝土收縮應力過大引發主體結構開裂問題。在沉降量觀測環節，選擇在主體結構封頂后進行后澆帶澆筑作業，借此便于釋放不同層高建筑物間的沉降差，配合沉降量觀測等技術措施的應用，確保將沉降差控制在允許范圍內，及早完成后澆帶混凝土的封閉澆筑施工。

4.4 后澆帶支撐與底板施工

針對后澆帶跨內的梁模板進行支撐架構的架設，應保證一次安裝完成，在后澆帶混凝土施工前對兩側結構設置臨時支撐，避免因混凝土澆筑產生的承載力超出極限值。該項目中選用混凝土臨時支撐結構方案，選擇在后澆帶兩側的梁、板下方按8.1 m 跨度增設雙排構造柱，構造柱截面尺寸為250 mm×250 mm，將構造柱與后澆帶邊緣距離控制在5 m 以內，沿地下室底板向上進行構造柱的設置，確保下層梁板荷載滿足設計強度值要求。在上層側面梁模板支架施工環節，應確保完成構造柱模板的搭設，實行混凝土同步澆筑作業，借此保證后澆帶兩側受力均勻，便于后期拆模，有效抑制沉降量。在底板后澆帶施工環節，預先完成側模支撐結構的假設，選用鋼筋作為樓板骨架，在后澆帶封閉澆筑環節采取砌筑磚墻方式進行保護，并選用水泥砂漿配合膠合板進行后澆帶連接部位的保護處理，保證混凝土澆筑質量達標。

4.5 混凝土養護與防水作業

在后澆帶混凝土成型前落實精細化養護管理措施，在混凝土局部覆蓋土工布、灑水養護7～14 d，在養護期間沿混凝土施工區域周圍架設圍欄，防范出現人為踩踏等問題。待后澆帶兩側混凝土齡期達到2 個月后，選用C35 膨脹混凝土澆搗密實，拆模后在混凝土表面將養護液涂抹均勻，并落實不少于28 d 的養護作業，確保混凝土達到設計強度。為做好高層建筑超長結構混凝土施工的防水措施、規避地下室滲水問題，需選取底板、外墻處的后澆帶與兩側混凝土接縫部位設置規格為30 cm×0.3 cm 的鋼板止水帶，將止水帶外露部分長度控制在約15 cm，并結合后澆帶通長進行鋼板尺寸的科學設計，必要時可采用鋼筋混凝土抗壓板抑制底板后澆帶的沉降量；同時，做好外墻處后澆帶的防水措施，優化擋土板材質、規格及配筋設計，并選取防水卷材鋪貼在擋土板表面，將兩側露出長度均控制在約50 cm，最后選取聚氨酯涂料均勻涂抹在防水卷材表面，增強防水、防滲效果。

5 結語

本文對后澆帶設置間距、后澆帶接縫選型、封閉時間控制、混凝土材料性能指標等影響后澆帶施工效果的因素進行分析與優化，引入一種單層單跨后澆帶框架進行結構固定處理，并圍繞后澆帶混凝土澆筑、收縮與沉降量控制、支撐結構與底板施工、混凝土養護及防水作業等層面進行施工技術要點的梳理，最終形成一種適應高層住宅建筑混凝土結構后澆帶施工的規范化技術方案與工藝流程。經工藝試驗與質量檢查后，確認該施工技術方案具備較高的使用價值，可有效抑制結構變形、沉降等質量問題，未來還可聚焦多層框架結構、空間結構等領域進行深入研究。