膨胀混凝土加强带在超大面积楼板施工中的应用

陈军昌

(中国市政工程西北设计研究院有限公司,甘肃兰州 730000)

1 工程概述

该工程是某市 2008年重点工程,集购物、娱乐和高档住宅为一体的大型民用建筑,也是我公司近两年来承接的最大的民用建筑,总建筑面积 8×104m2。整个建筑由两座塔楼和裙房组成,有一层地下室,二层以下每层建筑面积为13 000m2,平面长 122m,宽 106 m。地下室底板到一层楼板,均设置 4条呈井字形的温度应力后浇带,后浇带宽度均为 800mm。由于该工程地下一层为大型超市,对防水要求较高,地下室底板采用结构混凝土自防水和底板下附加柔性防水,一层楼板上敷设排水和消防等管道,楼板上有 900mm厚的覆土,一层楼板采用结构自防水和结构板上附加柔性防水,地下室底板和一层楼板的防水等级为一级,混凝土抗渗等级均为 P6。

该工程质量目标为争创省级建筑施工金奖,而且甲方要求工期较紧。为保证施工质量和施工进度,我公司在进行大量调查研究的基础上,经设计、甲方和监理等相关单位同意,确定在地下室底板和一层楼板采取膨胀混凝土加强带替代温度应力后浇带的连续浇筑施工方案。

2 后浇带在施工中存在的问题

(1)留在结构板的温度应力后浇带,至少施工完结构板两个月后才能进行施工。在这段时间内,后浇带中将不可避免地落进各种各样的垃圾和杂物,由于该工程结构板后浇带钢筋较密,使得清理工作非常困难。

(2)后浇带贯穿整个地下、地上结构,所到之处遇梁断梁,遇板断板,给施工带来诸多不便,影响施工进度。

(3)后浇带在浇筑混凝土前,需将两侧混凝土凿毛,在凿毛地下室底板后浇带混凝土时,很容易将地下室底板防水层损坏,施工难度较大,而且新旧混凝土的粘结强度很难保证。设置施工后浇带的初衷是防止混凝土裂缝的产生,如果后浇带处理不好却人为地在每条后浇带处造成两条贯通裂缝,结构板的防水质量难以保证。

为解决上述问题,我公司在该工程中突破了传统的施工方法,采用比浇筑混凝土高一强度等级的膨胀混凝土加强带,设置在结构板混凝土收缩应力最大的部位,补偿结构板混凝土的收缩,增加混凝土的密实度,提高连续浇筑混凝土的强度及抗裂、防渗性能的超大面积混凝土整体浇筑技术。

3 用加强带代替温度应力收缩后浇带的理论依据

在混凝土内掺加适量膨胀剂而成的补偿收缩混凝土,通过水泥的化学反应,膨胀混凝土在凝结硬化过程中产生适当膨胀,在钢筋和邻位混凝土的约束下,在混凝土中产生一定的自应力(约 0.2～0.7MPa),其混凝土膨胀自应力值按下式计算:

σc为混凝土膨胀自应力(MPa);μ为截面的配筋率(0.23%,该工程一层以下楼板板厚 250 mm,配筋为双层双向Ⅱ级 12@200钢筋);Es为钢筋的弹性模量(取 2×105MPa);ε2为限制膨胀率

由式(1)得:

当 σc=0.2MPa时,ε2=4.35×10-4

当 σc=0.7MPa时,ε2=15.23×10-4

根据我国大量试验结果,ε2=(2.5～4)×10-4,其补偿收缩效果较好。通过严格的施工工艺,保证混凝土的干缩率不大于 3×10-4。按照式(1)计算结果以及现浇混凝土结构温度后浇带设置要求进行设置加强带,加强带混凝土产生的膨胀应力就足以补偿结构混凝土的温差收缩应力,相应达到控制混凝土变形裂缝的目的。

4 膨胀加强带施工技术措施

4.1 膨胀混凝土的配制

膨胀混凝土的试配,重点在于解决膨胀剂掺量控制和降低混凝土水化热问题。在结构中建立一定的预压应力,这一预压应力可补偿混凝土在硬化过程中产生温差和干缩的拉应力。在施工时,将加强带部位混凝土强度等级提高一级,达到 C35(原设计梁板混凝土强度为 C30/P6,带内的比带外的强度提高 5MPa是为提高膨胀加强带的抗拉强度,防止混凝土在最易开裂的部位开裂。),再加大AEA膨胀剂掺量,由原来的 8%(带外混凝土膨胀剂掺量)提高到 12%等量替换水泥(带内掺量比带外混凝土提高 4%,从而提高最易开裂部位的混凝土的膨胀率,消除该部位混凝土内的拉应力,避免开裂。),水泥选用水化热较低、干燥收缩小的粉煤灰水泥(42.5R)。另外,混凝土中掺入膨胀剂后,混凝土的工作性能大大改善,减小了混凝土的自收缩。

4.2 膨胀加强带的具体做法

加强带要求设置在混凝土收缩应力发生最大部位,一般也就是长度方向的中间位置。根据式(1)的计算结果和现浇混凝土结构温度后浇带设置要求,在楼板的长向和短向方向上每间隔 30m设置一条加强带,带宽1.5m。加强带处的钢筋按原楼板配筋设置,不再增设钢筋。加强带上下层钢筋之间设置网格尺寸为 3mm×3mm的钢丝网片,两端分别绑扎在上下层钢筋上,将带内与带外分隔开,以免引起两种混凝土混合,影响加强带的效果。

5 施工要点

5.1 严格控制原材料的质量

(1)水泥和外加剂等原材料进场必须有出厂合格证和进场检验报告,并符合质量要求。

(2)砂级配要求良好,含泥量≤3%。

(3)石子粒径严格控制,含泥量≤1%。

(4)施工用水采用饮用水。

5.2 施工质量保证措施

(1)为保证混凝土浇筑的连续性,间隔时间不能超过混凝土的初凝时间。

(2)施工中采用振动棒加平板振动器进行振捣,做到不漏振,不过振。初凝到终凝前用木抹压抹二遍,终凝前用竹扫帚将混凝土表面扫毛。

(3)采取切实可靠的保温、保湿养护措施。混凝土浇筑完毕收水后应及时覆盖草袋保湿,草袋要搭接严密,不得有混凝土裸露现象,防止混凝土早期失水过快,保持一定的硬化膨胀速度和防止混凝土表面温差过大。由于混凝土成型后在 20～40 h温度达到最高,然后开始降温,因此采用草袋覆盖养护的时间不能少于 48 h。2 d后可以进行洒水养护,养护不少于 14h,每天洒水 2次,如果遇炎热天气,每天必须保证洒水养护不少于 3次。

(4)混凝土顶板下部和草袋难以覆盖处,设置水管喷淋。

5.3 施工注意事项

(1)膨胀剂可以与其它的混凝土外加剂复合使用,但必须经过试验确定外加剂的品种和掺量,不得滥用。膨胀剂不宜与氯盐外加剂复合使用。

(2)膨胀剂主要用于具有限制膨胀条件的混凝土,或兼有抗渗要求的混凝土。若用于无限制膨胀混凝土反而会降低混凝土强度。

(3)粉状膨胀剂应与混凝土及其它原材料有序投入搅拌机中,膨胀剂重量按施工配合比投料,重量误差小于 ±2%,不得少掺或多掺。考虑混凝土的匀质性,其搅拌时间比普通混凝土长 30 s。

(4)由于该工程地下室底板和一层楼板混凝土均要求抗渗,因此每 1m3混凝土中水泥用量不少于 320 kg。

6 结束语

按照施工前编制的施工方案和技术交底,并严格执行,实现了大面积楼板混凝土的连续施工。

(1)本工程一层以下结构已完工近半年的时间,经过有关单位检查,一层楼面以及地下室底板未出现裂缝,说明AEA膨胀混凝土加强带在超大面积楼板施工中应用是成功的。

(2)混凝土中掺加膨胀剂,通过合理的配合比和施工工艺,有效地提高了混凝土的抗裂、抗渗能力,同时也确保了混凝土浇筑的连续性,实现了现浇混凝土结构板的整体性。

(3)由于掺入膨胀剂的混凝土水泥水化时需较多的水,故混凝土成型后要及时用草袋覆盖并浇水养护,保持其湿润状态,同时适当增加养护时间(不少于 14 d),如养护不好,将功亏一篑,起不到膨胀作用。

[1]《建筑施工手册》编写组.建筑施工手册(第四版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2003

[2]毛鹤琴.建筑施工[M].北京:中国建筑工业出版社,1997

[4]中国建筑标准设计研究所等编著.全国民用建筑工程设计技术措施(结构)[M].北京:中国建筑工业出版社,2003

[5]徐定华,冯文元.混凝土材料实用指南[M].北京:中国建材工业出版社,2005

[6]GB 50119-2003混凝土外加剂应用技术规范[S]