膨胀加强带在超长防水混凝土结构连续无缝施工中的应用

摘 要：现代建筑物越来越多的采用超长混凝土结构形式。膨胀加强带作为实现超长混凝土结构无缝施工和控制裂缝的主要手段得到了广泛的应用。笔者从工程应用入手，阐述了在超长筏形基础混凝土施工中采用膨胀加强带的应用原理及施工操作要点。

关键词：超长混凝土结构；膨胀加强带；无缝施工

膨胀加强带作为实现混凝土结构无缝施工，控制混凝土结构产生裂缝的主要手段，在地下室结构中施工中，已得到了越来越广泛的应用。按照其浇筑时间的不同，膨胀加强带可分为：间歇式、连续式、后浇式。间歇式加强带施工时，一侧混凝土浇筑完成7d后，可浇筑加强带混凝土及另一侧混凝土；连续式膨胀加强带施工时，加强带混凝土与混凝土梁板同时浇筑；后浇式加强带即在加强带两侧混凝土浇筑完成14d后再浇筑膨胀加强带。笔者依托工程，对连续式膨胀加强带在工程中的实际应用进行了研究。

1 工程概况

某商住楼建筑采用院落式组合，总建筑面积约79000m2，地下室面积16000m2。各塔楼部位均采用筏形基础，单个筏基底板长达100m，宽23m，板厚1000mm。本工程地下车库防水等级为一级，混凝土强度等级C35，抗渗等级要求达到S8。

为了消除混凝土收缩对结构的不利影响，确保筏基混凝土的抗渗性能，保证工程的施工质量，同时又能达到缩短工期，节约成本的目的，设计在筏基之中设置了3条膨胀加强带，并与两侧混凝土同时浇筑。

2 基本原理

2.1 地下室结构自防水机理

要实现结构自防水，混凝土本身需满足两个条件：①混凝土配合比合理，易振捣密实，且混凝土能够达到设计的抗渗等级；②不允许出现裂缝，尤其是贯穿性的裂缝，否则即使混凝土本身抗渗达到S12以上，一旦出现裂缝，结构的防水能力也是零。单就混凝土的抗渗等级而言是非常容易达到的，但要保证混凝土不出现裂缝就需要从结构设计、混凝土配合比设计、原材料选用、浇筑、振捣、混凝土养护等多方面综合考虑，才能收到良好效果。

裂缝形成原因比较复杂，但主要有以下三种：①混凝土干缩，即混凝土失水后产生收缩，这可以通过改善混凝土的配合比来减小影响，如尽量减小水灰比；②混凝土沉实过程中，在其上表面产生裂缝，或混凝土失水过快产生裂缝，这可以通过改善浇捣工艺和养护条件来减小影响；③混凝土自然收缩，这在混凝土水化过程中产生。

混凝土在水泥水化凝结过程中，会产生温度和收缩变形，并在混凝土中产生附加的拉应力。混凝土结构越长，产生的温度和收缩变形越大，在混凝土中产生的附加应力也越大。当拉应力超过混凝土的抗拉强度时，就会在混凝土中产生裂缝。为防止这种裂缝的出现，超长结构工程设计中可以通过以下两种途径来减小影响。一种途径是在施工过程中靠设置后浇带来释放收缩应力。但后浇带处混凝土需待主体结束，两边混凝土收缩基本稳定后方可浇筑，会造成工期延长，而后浇带的清理、浇筑混凝土非常麻烦，处理不好会成为渗漏隐患，且影响到结构的整体性。另一种途径是采用微膨胀补偿收缩混凝土来限制裂缝的产生，就是在混凝土中掺入膨胀剂。

2.2 微膨胀混凝土及膨胀加强带的应用

在混凝土中掺加适量的膨胀剂，通过与水泥的化学反应，可使混凝土产生适量膨胀，在钢筋和邻位限制下，在混凝土中建立0.2～0.6MPa的预压应力，能抵消部分混凝土收缩时产生的拉应力，将混凝土最终收缩应力控制在一定范围内，从而防止混凝土开裂。同时水化反应生成的钙矾石晶体，属针状、棒状晶体，可填充、切断、堵塞混凝土内的毛细孔，使混凝土的抗渗能力大大提高，从而达到混凝土结构自防水的目的。

相对于普通后浇带通过留置较长时间来释放收缩应力，膨胀加强带的采用除了能将化学膨胀能转化为施加给构件的预压应力来抵消混凝土内部早期收缩应力，起到补偿收缩的作用之外，还可以实现混凝土的连续无缝浇筑施工，而省去后浇带的清理及钢筋加固连接工作，在一定程度上可降低成本、缩短工期。另一方面，膨胀加强带实现结构自防水，可减少甚至取消外防水措施，不仅经济，而且不会因为后期施工缝清理不彻底带来钢筋锈蚀，又可避免因为后浇带填缝不好留下的渗漏隐患，保证了工程质量。这也是膨胀加强带一个比较突出的优点。

在本工程筏基结构施工中，采用微膨胀混凝土以及设置膨胀加强带的方式来限制裂缝的产生。一般部位掺水泥用量6～8%的UEA膨胀剂，水养护14d的混凝土限制膨胀率0.02%；膨胀加强带掺水泥用量12～15%的UEA膨胀剂，水养护14d的混凝土限制膨胀率0.035%，限制干缩率小于0.03%。同时混凝土中还掺入0.9kg/m3的XD-F聚丙烯纤维，以控制混凝土开裂。

3 混凝土施工控制

3.1 膨胀加强带的设置

膨胀加强带以垂直于筏基长边的方向按28m的间距较均匀地布置于筏基上，其混凝土等级比一般部位提高一级，为C40/S8。

为防止两侧混凝土流入膨脹加强带范围内，在2m宽的加强带两侧布置5mm的密孔钢丝网，将带内混凝土与带外混凝土分隔开。钢丝网垂直布置在上下层钢筋之间，两端分别绑扎在上下层钢筋上，并每隔300mm设一根竖向钢筋予以加固。其上下按设计要求留出混凝土保护层。钢丝与钢丝网、上下水平钢筋及竖向加固筋必须绑扎或焊接牢固，不得松动，以免浇筑混凝土时被冲开，引起两种混凝土混合，影响加强带的效果。

3.2 钢筋保护层厚度的控制

钢筋保护层厚度对提高混凝土结构耐久性和抗渗性极为重要，施工中必须采取措施保证钢筋位置的准确，确保钢筋保护层厚度不应小于设计的要求。留设保护层应以相同配合比的细石混凝土制成垫块，严禁钢筋垫钢筋或将钢筋用铁钉、铅丝直接固定在模板上，以防止水沿钢筋浸入。

3.3 混凝土及膨胀加强带的浇筑

防水混凝土施工时，必须严格控制水灰比，混凝土进场好后做坍落度试验，不合格者严禁使用。混凝土浇筑按设计的膨胀加强带分区后，分层、连续施工，每层厚度控制在300mm左右。

膨胀加强带部位在施工过程中应严加保护，膨胀带范围内严禁落入杂物和积水。带内的混凝土浇注与带外两侧的混凝土浇注分层同时进行，高程一致后再同时振捣，避免一侧混凝土浇筑过高，侧压力过大冲破密孔钢丝网，造成两种混凝土混合，影响膨胀加强带效果。

混凝土振捣后，先用长刮尺按标高刮平，再用抹子反复搓压，使其表面密实。由于混凝土在浇筑和振捣中，上涌的泌水和浮浆会随着混凝土坡面流到坑底，并随混凝土向前推进，因而在支模时，就应在混凝土浇筑前进方向两侧模底部留孔排出泌水和浮浆。排除泌水和浮浆后，及时进行二次抹压收光处理，使收水裂缝闭合。

3.4 防水混凝土的养护

在浇筑后，如混凝土养护不及时，混凝土内部的水分将迅速蒸发，会使水泥水化不完全。而水分蒸发会造成毛细管网彼此连通，形成渗水通道，同时混凝土收缩增大，出现龟裂，抗渗性急剧下降，甚至完全丧失抗渗能力。若养护及时，防水混凝土在潮湿的环境中或水中硬化，能使混凝土内的游离水分蒸发缓慢，水泥水化充分，水泥水化生成物堵塞毛细孔隙，因而形成不连通的毛细孔，提高混凝土的抗渗性。本工程中，对筏基防水混凝土采用“保温、保湿、蓄热”的方法进行养护。混凝土浇筑完成后12h内即开始进行养护，采用塑料薄膜加麻袋覆盖保温、保湿的养护措施，养护时间不小于14d。

4 结 语

工程实践表明，与后浇带相比膨胀加强带有如下特点：①构造简单，施工方便，周期短；②材料用量较少，易于控制工程造价，经济性好；③保持结构的整体性，有利于结構抗震。

另一方面，设置膨胀加强带位置时，应注意尽量避开板或墙的厚度变化处，使膨胀加强带两侧板或墙厚度一致，以减少因不均匀收缩影响膨胀加强带的施工质量。

参考文献

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[3]王铁梦著.工程结构裂缝控制（第一版）[M].北京：中国建筑工业出版社，1997.

[4]窦艳玲.膨胀加强带计算理论及现场试验研究[D].青岛：青岛理工大学，2009.

作者简介：许多涛（1981-），男，工程师，从事建筑施工管理工作。