胡玉贵
(临汾市建筑工程质量监督站,山西 临汾 041000)
城市在快速扩张的同时,也推动了基础建设工程的飞跃发展,大量高层建筑、大型工程不断开工建设,也使建筑的钢筋混凝土结构规模扩大,形式趋于复杂。基于《混凝土结构设计规范(GB 50010—2010)》要求,混凝土结构必须设置施工缝以避免裂缝等质量问题的产生。由此,后浇带施工技术得到广泛应用,但从施工现状来看,后浇带施工技术的应用还存在一些现实问题。因此分析后浇带施工技术的建筑工程应用具有重要的显示意义。
在建筑工程中,设计后浇带基本是遵循“抗放兼施,先放后抗”的原理。现阶段,建筑工程采用了大量的钢筋混凝土设计来提升建筑的强度和寿命,而混凝土本身在外界环境、温度应力作用下容易出现裂缝等质量问题,尤其是温度应力,会在一定程度范围内的混凝土结构中产生巨大的影响。在减少伸缩缝设置、避免混凝土结构裂缝的背景下,后浇带技术实现了将混凝土结构的分段施工,是每一个施工段的混凝土结构完全独立抵抗温度应力带来的变形,最后通过将所有分段混凝土结构浇筑成一个整体,抵抗整体结构中剩余温度应力,达到控制混凝土裂缝的目的。这种临时性的施工缝根据作用的不同可以划分为三种类型:
(1)沉降型后浇带:利用后浇带解决建筑不均匀沉降所带来的高度差,包括不良地基沉降问题、建筑塔楼与裙房的沉降问题等。
(2)温度应力后浇带:利用后浇带设计,缓解混凝土结构中的温度应力对建筑结构的影响。
(3)收缩变形后浇带:利用后浇带设计,缓解混凝土浇筑后出现的收缩变形对建筑结构的影响。
(1)横穿后浇带的纵向钢筋:此类后浇带大多位于楼板和梁交接处,通过后浇带的设计,来避免此类结构在短期内出现变形缝,并利用纵向钢筋来位于固定后浇带两侧的混凝土,避免混凝土出现过渡变形。纵向钢筋如果采用完全断开的方式设计,那么后浇带周围的结构相互独立,互不影响,后浇带也不会对结构的形变产生作用。如果采用非断开的方式设计,钢筋会约束两侧混凝土的形变,导致混凝土形变区域刚度中心化,不符合后浇带设计的目的。因此,大多数建筑工程采用了如图1所示的钢筋设计方式。
图1 后浇带钢筋设计方案
(2)钢筋配筋设计:后浇带中钢筋的合理设计能够一定程度上控制混凝土裂缝的产生。对于后浇带处的纵向附加钢筋而言,在设计时应确保其满足公式要求:
式中:As-受拉钢筋的面积;Ac-后浇带区域混凝土截面积。
因此,通过钢筋配筋,应确保混凝土的拉应变最大值(εpa)应满足公式要求:
通过以上可以推算出后浇带区域钢筋的配筋比率,从而满足建筑工程的施工质量要求。
(1)宽度:根据建筑工程大量实践来看,后浇带宽度会影响其作用。宽度过窄,将不利于后浇混凝土的温度应力释放,导致混凝土出现裂缝。因此,通常后浇带的宽度应当以1000mm最佳。
(2)设置间距:根据后浇带施工技术应用的目的来看,旨在释放相邻区域混凝土结构的温度应力,并抵抗后浇带浇筑后的抗侧刚度。因此,根据不同的建筑结构类型,后浇带在设计时不能完全依靠过往的施工经验来设置间距(L),应重视混凝土收缩、抗侧刚度等参数的影响,具体如式(3)所示:
式中:E-混凝土弹性模量;α-混凝土的膨胀系数;H-底板或者板前的混凝土厚度。
(3)设置位置:基于后浇带的作用来看,后浇带应当设置在整个混凝土结构温度应力最大的区域,以确保混凝土结构能够完全将应力、收缩变形进行释放,并减少对其他建筑构件的影响。因此通常在建筑工程中,后浇带设置在靠近支座的1/3跨度处。
(1)封闭时间:根据混凝土结构的温度应力释放进度来看,通常在30h左右混凝土浇筑后的温度达到最高,在6个月左右时间完成接近80%的收缩变形。从原理角度来看,后浇带封闭时间越晚,越有利于混凝土应力的释放,但长时间未封闭后浇带,势必增大施工成本和维护费用,因此,通常结合混凝土的实际情况,在其收缩接近30%左右的时间完成后浇带的封闭,大约在混凝土浇筑30d左右。
(2)混凝土等级:根据工程建筑施工要求,后浇带混凝土的等级可以采取与混凝土结构相同的等级,也可以提高一个强度等级,以提高后浇带混凝土的抗裂性能。
某住宅建筑工程二期项目,建筑面积为141878m2,地下两层,地上12层,建筑面积125573m2,均为剪力墙结构。由于工程施工区域不良地基影响,工程后期可能存在不均匀沉降问题。因此在地下室施工过程中,设计沉降后浇带和伸缩后浇带两种。
由于考虑本工程可能存在建筑不均匀沉降原因,设计沉降后浇带。并结合温度应力变化要求,设计收缩后浇带。前者在上部主楼结构顶板混凝土浇筑14d后采用高于两侧混凝土强度一级的混凝土浇筑;后者在其两侧混凝土结构浇筑后60d采用与两侧混凝土强度等级相同的混凝土浇筑。
结合本工程特点,在后浇带模板施工过程中,采用木枋和多层板作为顶部后浇带低模板,多层板厚度为18mm,木枋尺寸为40mm×50mm,间距为150。整个后浇带浇筑施工所需的模板按照整体制作而成,并对后浇带的模板接缝采用独立的支撑体系,减少模板拆除时对接缝处的影响,整个施工示意图如图2所示。
图2 后浇带成品
在后浇带保留期,为了避免后浇带内混入异物、雨水等影响后期施工质量,本工程对保留期的后浇带进行了封闭处理,底板及顶板后浇带两侧砌筑120宽,120高,内抹20mm厚1:2水泥砂浆的挡水砖带,砌体用M10蒸压标准砖,砂浆用MU5,挡水砖带上用18mm厚胶合板封闭。
严格按照本工程设计要求进行后浇带浇筑后,应确保混凝土严格按照把稳保湿的要求进行养护,养护周期不低于4周,且混凝土的强度达到100%要求才可以完成模板的拆除施工,由于本工程后浇带施工采用独立模板支架设计,因此在后浇带混凝土强度满足要求后,为避免受力发生变化,模板依次按照柱模板、梁侧模、楼板底模以及梁底模的顺序进行拆除。
综上所述,后浇带施工技术能够显著改善建筑工程混凝土结构的抗裂性能,减少施工缝的设计,是推动建筑工程施工质量提升的重要技术手段。后浇带施工技术在高层建筑、超大混凝土施工建筑中被大量采用,取得了不俗的应用效果。相关学者应重视后浇带施工技术的研究,并深入研究钢筋、设计形式、浇筑时间、混凝土配比对后浇带的影响,完善后浇带施工技术应用标准,推动建筑工程的超高层、超长混凝土浇筑施工的发展。