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膨胀加强带代替后浇带技术在高层住宅中的应用

时间:2015-07-03 18:06

□中国建筑第五工程局有限企业  伍满红 黄坤 赵帅 郑丽森

 

摘要:本文依据补偿收缩混凝土理论,结合某高层住宅工程实例,阐述了采用膨胀加强带代替后浇带实现超长结构无缝施工的可行性、施工方法及效果。在超长结构施工中,采用膨胀加强带代替后浇带,不仅简化了施工工艺,缩短了工期,降低了施工成本,同时还解决了后浇带处容易产生裂缝及渗漏的质量问题,减少了维修费用,具有良好的经济效益,可为类似工程的设计和施工提供参考。

 

1.工程概述

某住宅工程为框架剪力墙结构,地下1层,地上33层,住宅长72.2 m,宽19.4 m,总建筑面积30539.24㎡。工程基础落在粉细砂层上,天然地基承载力特征值为200 kPa,不能满足设计要求地基处理采用400长螺旋泵压素混凝土桩(复合地基承载力特征值为600 kPa),复合地基筏板基础筏板厚1400 mm,地下室顶板厚300 mm,地上部分楼板厚120 mm。原图纸设计从基础筏板至屋面设置伸缩后浇带(如图1)。通过采用膨胀加强带代替后浇带技术,在保证施工质量的前提下,简化了施工工艺,加快了施工进度,降低了工程造价。

图1 住宅工程伸缩后浇带平面布置图

2.可行性分析

2.1理论支撑

(1)根据住建部2009年6月颁布的《补偿收缩混凝土应用技术规程》(JGJ/T 178-2009)第2.0.7条说明,膨胀加强带是通过在结构预设的后浇带部位浇筑补偿收缩混凝土,减少或取消后浇带和伸缩缝、延长构件连续浇筑长度的一种技术措施,可分为连续式、间歇式和后浇带三种。因为补偿收缩混凝土膨胀产生的自应力(化学预应力)能够抵消普通混凝土结构由收缩产生的拉应力,故可以取消为了释放收缩应力而设置的伸缩缝或后浇带。根据第4.0.3条规定,大体积、大面积及超长混凝土结构的后浇带可采用膨胀加强带的措施[1]

(2)根据住建部2010年8月颁布的《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)第8章规定,当采取膨胀补偿带的施工方法时,伸缩缝的最大间距可适当增大[2];董爱国等[3]的研究表明,膨胀加强带部位掺膨胀剂的混凝土中储存的较大自由应力能够对普通混凝土进行补偿,使其应力降低,使得最终结构中最大应力值小于混凝土的抗拉标准强度标准值,即σ≤ftk,保证超长混凝土结构不开裂这就是膨胀加强带代替后浇带实现超长结构无缝施工的原理。

(3)工程设计理论计算

混凝土配筋收缩率εy(t),按下式计算:

       εy(t) =εy0M1M2?Mn(1-e-bt)

式中εy(t)—任意时间的收缩(mm/mm);

       b—经验系数,一般取0.01;养护较差时取0.03;

       t—由浇灌时至计算时,以天为单位的时间值;

       εy0=εy(∞)—最终收缩(mm/mm),标准状态下εy0=3.24×10-4;

       M1?Mn—考虑各种非标准条件的修正系数;

将以上参数代公式计算底板混凝土的收缩率:

       εy(28)=3.8×10-4

加强带限制膨胀率:

εx(t)= 3.33t /(1.87+t )×10-4a1a2??a9

式中 t-为龄期(d);

        a1a2?? a9——为偏离标准条件影响系数;

将上述参数代入公式,可计算出加强带限制膨胀率为:

εx(14)=4.2×10-4

同时计算得|aT|<εP,|εx-εy|<εP,所以混凝土不会开裂。

在计算混凝土膨胀加强带时,公式中混凝土极限拉伸值除考虑配筋率影响外,还需考虑混凝土徐变的影响。偏于安全选取普通混凝土的松弛系数为0.5,也就是混凝土的极限拉伸值,在考虑徐变的条件下增加了50%。需要说明的是,膨胀混凝土的受拉徐变比普通混凝土高30%,由于已偏于安全,未予考虑。

因此,考虑徐变后混凝土的极限拉伸值为:εP=1.8×10-4

2.2实例支撑

目前,国已有多成功采用膨胀加强带代替后浇带施工的案,如广州的白云宾馆(33层剪力墙结构,长70 m)、北京的昆仑饭店(30层剪力墙结构,长114 m)以及国家大剧院、水立方等大型建筑,均取得了较好的效果。可见,采用膨胀加强带代替后浇带施工在实践上是可行的。

3.加强带设置

膨胀加强带是一种旨在提高混凝土结构抗裂性能的技术措施。施工中采用膨胀加强带的目的是代替后浇带,进一步简化施工工艺,所以一般设置在后浇带的位置为了有效发挥膨胀效果,增加长度方向的膨胀量值,其宽度应比后浇带更宽一些膨胀加强带是一种“抗”的措施,在连续施工的混凝土结构中,为提高其抵御收缩应力的能力,会增设一些附加钢筋。

该工程膨胀加强带的设置由设计单位计算核定,设置在原设计后浇带的位置(如图2),宽度为2m,具体做法详见图3。实际施工效果如图4和图5

图2 膨胀加强带位置

图3 膨胀加强带做法

  

4 加强带采用钢丝网隔离

5 加强带处钢筋加强

(1) 在加强带的两侧布置5mm的密孔钢丝网,将带内混凝土与带外混凝土分隔开,钢丝网垂直布置在内外层钢筋之间,两端分别绑扎在内外层钢筋上。

(2) 经设计单位核定,楼板加强带内增设8@200水平温度钢筋,垂直于膨胀加强带长度方向进行分布,两端各伸出膨胀加强带1m。剪力墙加强带内的水平钢筋满足要求无需加强。

(3) 加强带范围混凝土采用设计强度等级比相邻非加强带混凝土高一级的混凝土进行浇筑,内掺CMA膨胀剂。带内加强带混凝土标号为C35,内掺10%的CMA,带外1m范围内混凝土标号为C35,内掺6%的CMA。

4.实施过程及效果

4.1实施过程

(1)施工方法

本工程中,在进行包含加强带的流水段混凝土浇筑时,项目部先与搅拌站沟通,要求搅拌站混凝土供应及时以保证现场加强带的连续浇筑。首先浇筑加强带部位,带内采用CMA纤维增韧抗裂剂参量为10%的混凝土。混凝土浇筑过程中,注意振捣到位,振捣棒快插慢拔,不能漏振也不要过振,并督促工人进行至少三次抹平压光。带内混凝土浇筑完毕后再浇筑带外1米范围内的混凝土,CMA纤维增韧抗裂剂参量为6%,混凝土浇筑过程中须严格把控CMA参量不能少于设计参量。最后进行其它剩余部位施工。在施工过程中,还需要注意控制混凝土入模温度,最好选择温度较低时间段进行混凝土浇筑,降低混凝土内部温度,减少温度应力导致混凝土开裂的风险。

(2)混凝土的养护

补偿收缩混凝土浇筑完成后,应及时对暴露在大气中的混凝土表面进行潮湿养护,养护期不得少于14天。常温施工时可采取覆盖塑料薄膜并定时洒水、铺湿麻袋等方式进行养护。在冬期施工时,表面不得直接洒水,可采用塑料薄膜保水,薄膜上部覆盖岩棉被等保温材料。

4.2实施效果

(1)工程质量

通过对工程结构封顶后6个月内的连续观测,未发现结构裂缝和渗水漏水现象,混凝土强度满足要求。实践证明,采用膨胀加强带代替后浇带的施工方法,能够保证工程的施工质量,是一种可行的施工方法。

(2)工期对比

根据图纸原设计要求,伸缩后浇带需浇筑满两个月后方可封闭,而采用膨胀加强带代替后浇带后,混凝土可以实现连续浇筑施工,建设工期可大大缩短。初步统计,本工程缩短工期约30d左右。

(3)经济效益

膨胀加强带与板同时浇筑,大大简化了施工工艺,不仅省去了后浇带单独支模、清理的过程,节省了工期,降低间接成本,还可实现施工的安全文明。经综合测算,由于采用加强带工艺,本工程节约成本约30万元。

参考文献:

[1]  JGJ/T 178-2009,补偿收缩混凝土应用技术规程[S].

[2]  GB50010-2010,混凝土结构设计规范[S].

董爱国,白伟,张志强.工程采取加强带取代后浇带的理论依据与实践[J].辽宁建材.2005.

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