超長鋼筋砼結構
間歇式無縫施工技術
第五工程****四公司
牛永勝摘要：本文結合工程例項，從裂縫產生的原因、裂縫控制、砼設計與施工等各個環節，探索以膨脹加強帶替代後澆縫，採用間歇式無縫施工法，完成了超長砼結構各部的施工，並驗證了其效果。
關鍵詞：超長砼結構膨脹加強帶間歇式無縫施工法
工程概況
貴陽鐵路分局綜合大樓位於貴陽市棗山路分局院內，占地2100m2，建築面積35160m2，地下二層，裙房五層及主樓二十三層，集辦公、商場、停車場為一體的高層建築，該建築的超長鋼筋砼結構，均位於地上五層以下，其平面如下（圖1）
1、工程特點：
（1）主樓與裙房基礎底板相連，未設沉降縫，底板厚550mm，地下室邊牆厚300~400mm，高9.6m，周長200m，防水砼共計1300m3。
（2）該工程地下二層及地上裙房五層的普通砼現澆樓（層）面積共計1.4萬m2，樓板厚250 mm，150mm，配筋為雙層雙向，柱距6.75m和7.
50m，梁柱節點處鋼筋密集，砼澆築困難。
（3）防水工程為三元乙丙防水方案與結構自防水相結合。
由於結構超長，按規範規定有防水要求的底板及側牆，需留後澆縫，裙樓各層普通砼需留後澆帶，但實踐證明後澆縫清縫困難，砼回填質量難保證，在回填後將出現不同程度的滲漏現象，效果欠佳。在2023年我們施工貴鐵分局綜合樓底板及側牆時，改用膨脹加強帶替代後澆帶採用間歇式無縫施工法施工，通過一年的觀察，無一處滲漏現象，取得了理想的效果。
2、技術依據及施工方法
間歇式無縫施工的技術依據，可以從砼裂縫寬度限制及裂縫的間隔控制來闡明。
2.1裂縫的寬度限制
現代試驗研究裝置的出現，證實了即使尚未受荷的鋼筋砼結構，由於其內部存在變形約束應力（主要由鋼筋與砼對溫差應變不相同引起）可以引起肉眼不可見（裂寬小於0.05mm）的「微觀裂縫」，巨集觀裂縫只是微觀裂縫擴充套件的結果。因此，裂縫是砼固有性質，砼有裂縫是絕對的，無裂縫是相對的，所謂無縫設計，只是相對裂縫小於有害裂縫寬度而已。
但在施工中必須正確區分承載力不足引起的受力裂縫和溫度收縮等變形引起的非受力裂縫，對於前者如產生剪下裂縫，則不論縫寬大小均應處理，而且一般是先加固後處理裂縫，對於後者及因彎曲和軸拉引起的受力裂縫，則按照《砼結構設計規範》（gbj10-39）3.3.4的規定執行。
對於有防水要求的地下室底板及邊牆，在水壓不高(10m以下)的情況下，允許產生0.1~0.2mm的裂縫。
以物理概念分析，水分子的直徑約為0.3×10-6mm，可穿過任何肉眼可見的裂縫，故從理論上講防水結構是不允許有裂縫的，但實際情況不是這樣。首先，在細裂縫開始雖有滲漏，水通過後與水泥結合，形成氫氧化鈣，濃度不斷增加，生成膠凝物質膠合了裂縫，同時，氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳作用形成白色碳酸鈣結晶，使原裂縫封閉，裂縫仍然存在，但滲漏停止了，這種裂縫自癒現象是穩定的，不影響持久使用，根據試驗資料0.
1~0.2mm的裂縫的一般可自癒，超過此限需堵漏處理。
2.2裂縫間隔控制
砼裂縫合理的間隔是超長砼結構設定後澆縫或膨脹加強帶的依據，目前取值辦法主要有：
(1)查《鋼筋砼高層建築結構設計與施工規程》(jbj3-91)表3.1.3及《砼結構設計規範》(gbj10-89)表6.
1.1中規定的伸縮縫最大距離選用，但是以上判斷是以調查資料為依據的，由於影響裂縫的因素很多，也較複雜，規範把結構長度看成控制開裂的唯一因素，並認為溫度應力與長度成線性比例關係，忽略了一些重要條件(如砼坍落度、砂及石子含泥量、水泥品種和結構型別)導致有些結構已滿足了規定甚至小於規範要求長度，但還是產生了嚴重的裂縫，而另一些結構超過規定長度卻沒有開裂。
(2)通過砼裂縫間隔計算來取值，根據王鐵夢《建築物的裂縫控制》書中提出的砼裂縫間隔計算公式：
[ ler ]=1.5 arccosh
式中δt為廣義應變，為砼的降溫冷縮應變εt和失水乾縮應變εy之和，εp是砼極限拉應變，它與砼結構的配筋率、鋼筋直徑、砼的抗拉強度及齡期有關，並應考慮徐變的影響。由於砼是脆性材料，抗拉應變較小，故通常情況下|δt|>εp，從而可計算出砼裂縫間隔值來供超長結構施工設定後澆帶或無縫施工膨脹加強帶的間隔選用。
從上式中可知|δt|>εp趨於相等時，裂縫間隔趨於無窮大，無需設定後澆帶或膨脹加強帶。要達到上述條件，就需降低砼溫差和乾縮，為了減少砼收縮使δt與εp差值減少，在有防水要求的基礎底板及邊牆中，一般在水泥中摻10%~12%uea微膨脹劑拌製而成的補償收縮砼，其極限膨脹率ε2＝（2～4）×10-4在砼內部鋼筋和周邊約束條件下，在結構中產生的預壓應力，可抵消砼硬化過程中產生0.2～0.
7mpa的乾縮和水化熱冷縮出現的拉應力，實現裂縫間隔趨大，並可減免裂縫，uea作用機理見圖(2)。另外由於砼水化過程中生成的鈣釩石(c3a3 caso432h2o)起到填充堵塞毛細孔縫的作用，其抗滲能力比普通砼高1~2倍，故對防水結構也很利圖(2)
本工程間歇式無縫施工採用的加強帶距離，就是通過上述砼裂縫間隔計算，結合規範伸縮縫允許的最大距離，結合工程實際，進行綜合分析確定的。
2.3間歇式無縫施工工法
用uea砼在後澆的縫設計施工原理，是在收縮應力較大的區段(砼裂縫間隔處)給予較大的膨脹應力。本工程以膨脹加強帶替代後澆縫，通過調整加強帶砼uea摻量和加大頻寬，由於膨脹作用，可使帶內及其兩側附近的砼不會出現裂縫，只要在帶外兩側大麵砼區段內無有害裂縫發生，則無縫施工即可告成，具體作法見圖（3）：
加強帶uea砼加強帶uea砼
ε2=(4～5)×10-42=(4～5)×10-4
圖（3）
從圖（3）可以看出，有無防水要求的無縫加強帶施工方法完全相同，帶內砼強度等級提高乙個等級，採用在水泥內摻(14～15%)uea大膨脹砼澆築，加強帶兩側用φ2雙層鐵絲網隔開，並用φ20鋼筋加固，不同是在於無防水要求時，兩側砼為普通砼，有防水要求時兩側砼為水泥中為摻(10～12)%uea小膨脹砼澆築，間歇式施工方法如下：
(1)施工有防水要求的底板及邊牆時，加強帶間距為35～45m，先按施工方案，要求劃分砼澆築路線，然後可按圖（3）所示的順序澆築砼，如此迴圈可連續施工，如受施工條件限制或劃分流水段，則可先澆到縫一側，在下次澆築砼前將施工縫處砼殘渣鑿除，清理乾淨並充分潤濕，先澆加強帶uea砼，再澆另一側uea砼。
(2)施工無防水要求的地下室頂板時，考慮到邊牆對其的約束，加強帶間距取35～40m，地上部分框架結構樓板取40～45m，全部採用間歇式無縫施工法，，間歇時間不小於5d，以利於加強帶兩側砼完成降溫和收縮，加強帶新澆砼應緩凝3～4h，以利於對兩側形成有效壓力，防止裂縫發生。
3、施工技術措施
(1)儘量減少水泥用量，幫浦送砼的高流動性及可幫浦性要求，往往會增加水泥用量，隨著水泥用量的增加，水化熱的增加砼收縮變形也會增加，因此必須控制幫浦送砼水泥用量，一般水泥用量不宜超過350kg/m3，亦可採用低水化熱水泥。
(2)控制水灰比。在砼中水化反應的用水量只有(20～25)%，如果用水量過大，這些水分蒸發後在砼內部形成大量毛細孔，增加砼收縮量，同時也不利於砼抗滲，通常用減水劑和幫浦送劑來解決。
(3)選擇級配好的山砂和碎石，選用粒徑偏大的碎石(5～40mm)和較低的配砂率。
(4)採用合理的樓板施工方法。由於幫浦送砼坍落度較大(14～16cm)僅用振動棒振動很難使砼達到密實，應在初次抹平2～3小時內用平板振動器二次振搗，再用木抹搓平砼表面，達到消除砼表面乾縮裂縫的效果。
(5)做好砼養護工作，在砼終凝後進行養護，對於牆體應在模板拆除後用噴霧器專人灑專人養護，對於平板則用草墊覆蓋澆水養護。
(6)防止結構早期受力，對於牆體應在7天後拆除支撐及模板，對於平板則應在28天後拆除底模。
4、結束語
(1)本工程以膨脹帶替代後澆帶，採用間歇式無縫施工法，完成了有防水要求的基礎底板施工面積2200m2，邊牆周長200m，完成無防水要求的樓板七層，共15000m2，均未見有害裂縫，實踐證明我們採取的技術是可行的，並被貴陽多處工程所推廣。
(2)本工程採用間歇式無縫施工法，不但可減少大量的後澆縫清理工作，大大減少質量隱患，保證防水質量，有利於提高結構的整體性，抗震性，還便於施工，同時可縮短工期，提高工效，經濟效益明顯。
（3）間歇式無縫施工技術目前處於半理論半經驗階段，除採取上述技術措施外尚應加強施工過程控制，加大質量把關，確保達到設計目標。
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