关于超长混凝土结构采用加强带取代后浇带的工程实践

因此，考虑徐变后混凝土的极限拉伸值为：εP=1.8×10-4
4 加强带的设置
膨胀加强带分别沿纵、横向每隔40m左右设置一条，宽度2m。设置在温度收缩应力较大的部位，如截面、钢筋变化等部位，其构造措施如图。在加强带两侧设置一层孔径5mm×5mm的钢丝网，并200mm～300mm设一根竖向φ16mm的钢筋予以加固，其上下均应留有保护层，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。
从图1中可以看出，超长混凝土结构使用普通混凝土的温度收缩应力曲线为ABCDE，其应力从两边向中间增长至B、D两点时，σ＞ftk(混凝土抗拉强度标准值)，混凝土开始开裂，释放能量；仅采用小掺量膨胀混凝土进行补偿的超长混凝土结构，能够抵消部分温度收缩应力，其温度收缩应力曲线为FGHNJ，应力从两边向中间随结构长度的延伸而增长，达到G、N两点时，σ≥ftk，开始产生开裂，掺膨胀剂的混凝土达到开裂时的结构长度较普通混凝土延长，到达膨胀加强带部位（K、M）时，由于加强带部位储存较大自由应力（或膨胀力）对其进行补偿，使其应力降低，随后随长度增加重新增长，但最终结构中部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，这就是膨胀加强带的主要作用。
我国混凝土设计规范采用留伸缩缝的方法，是对温度、收缩应力的释放，具有简便易行的优点，但现代的超大型建筑物往往不易做到。一方面，按使用功能和外立面美观要求，希望不设贯通伸缩缝，因为设缝会出现双梁、双柱、双墙，使平面布局受局限。另一方面，设置伸缩缝人为地将结构分割成几部分，也削弱了结构的整体性。在抗震设防地区，伸缩缝还要满足抗震缝的要求，增加了地震时建筑物各块相互碰撞的危险，使整体抗震能力下降，弊大于利。
关于超长混凝土结构采用加强带取代后浇带的工程实践
黑龙江省建筑施工专家委员会
【摘要】 本文以哈尔滨爱建新城人防及地下商业街工程为例，介绍采用膨胀加强带合理取消混凝土后浇带，以控制混凝土变形裂缝的施工措施。
【关键词】 变形裂缝、膨胀混凝土、后浇带、加强带
1 工程概况
哈尔滨爱建新城人防及地下商业街工程，占地面积约14万㎡，最长边约1500多m，宽135m，因混凝土为超长结构，为控制变形裂缝的产生，原设计底板做11道后浇带。
（1）间距。建议具体工程应结合建筑物长度、气候环境特点综合考虑，一般控制在30 m左右。
（2）位置。①小跨梁开间或受力较小的部位，一般可在梁跨1/3处。②平面布置时要注意梁的布置宜平行于后浇带以免梁截断太多。③视具体情况可沿平面曲折通过。
（3）宽度。建议预留的宽度要考虑满足钢筋错开搭接要求。可允许大于1 000 mm。
（3）主要影响的部位及构件是底层和顶部数层梁板构件以及基础梁、挑檐、栏板等外露构件。
（4）梁板裂缝呈现不同分布和特征，梁缝一般垂直于纵向，分布在两侧面，两头细、中间宽、枣核形。单向板缝等间距平行于短边。双向板缝较重于单向板缝，两个方向板缝纵横交错，缝多为贯通，板面缝一般宽于板底缝。
2 防止和减轻超长混凝土结构温度收缩裂缝的设计措施
（4）钢筋。 建议：板钢筋断开，梁上部钢筋、腰筋及板墙钢筋断后错开搭接或必要时先搭后补焊。梁下部钢筋不断，可适当加大配筋。这样既可大大减小梁钢筋全部不断对混凝土收缩形成的约束，又可避免梁钢筋全部断后造成的钢筋搭、焊接困难。
为保证工期和加快施工进度，根据以上原理经我单位多次研究、分析、计算，决定不设混凝土后浇带，用加强带取代后浇带，依靠混凝土的膨胀补偿收缩，从而达到控制混凝土变形裂缝的目的。
3 是否设置后浇带的理论计算
结构出现裂缝与干缩和温差有直接关系。当底板和外墙混凝土采用普通混凝土，且底板和外墙厚度较大时，干缩和温差均较大，易产生裂缝。在这种情况下，通过计算和工程实践表明，后浇带的间距约为30m～40m。但本工程底板混凝土不厚，混凝土中掺加占水泥重量2％左右的HM膨胀剂，理论上可不设后浇带，只设加强带即可，但考虑施工等因素，为确保混凝土不出现裂缝，在实际施工中，我们在非加强带区也掺用占水泥重量0.5%的膨胀剂，以保证混凝土不出现变形裂缝。
5 对墙体裂缝的说明
大量工程实践表明，膨胀混凝土应用于平面结构（基础底板），即使超长结构只以膨胀带代替后浇带也不会出现有害裂缝。但是对墙体而言，即使整体使用膨胀混凝土，也往往会产生裂缝。这是因为：除配筋不太合理，混凝土配合比存在问题，养护不足，分段太长等因素以外，主要与混凝土膨胀量不足有关：1．新浇混凝土的温度下降时产生的收缩，但由于已浇底板的约束，于是产生拉应力。2．由于混凝土截面内的温差，在低温部位产生拉应力见图2，墙体混凝土的干缩由于被刚性大的柱或基础的约束而产生干缩裂缝见图3。
建筑工程中，混凝土结构的裂缝较为普遍，裂缝的类型也很多，但按成因基本可归结为由外荷载和变形引起的两大类裂缝。其中由混凝土收缩和温度变形共同引起的温度收缩裂缝则是实际工程中最常见的裂缝。随着建筑向大型化和多功能发展，超长（即超过温度伸缩缝间距）高层或大柱网建筑不断出现，混凝土强度等级的提高，施工中泵送混凝土工艺的应用，使超长混凝土结构易出现的温度收缩裂缝有逐渐增多的趋势。虽然这类裂缝一般不致影响构件承载力和结构安全，但可能引起渗漏、影响结构的耐久性和整体性。另外由于我国幅员辽阔，不同地区气候环境、温湿度差异很大，现行规范对防止和减轻温度收缩裂缝的设计措施制定的较为原则和局限。因此不少设计人员不太认真考虑抗裂的构造措施。这样一旦出现裂缝不仅影响工程质量，同时在住房商品化、质量纠纷日趋增多的今天也不利于保护自己。
5）压光 待混凝土收水后，初步用长刮尺刮平，用木抹子搓平压实，在初凝前用铁抹子二次压实，局部进行三次抹压，以控制表面龟裂。
6）养护 混凝土的收缩变形主要发生在早期，而混凝土膨胀在水中7d内能达到80%，因此前期养护工作至关重要。对超长混凝土结构的裂缝控制、养护好坏起决定性作用。因此，在混凝土浇筑完后，我们采取了覆盖塑料薄膜后蓄水，在水中养护14d的方案，保证了混凝土水化用水的同时，又能控制混凝土内外温差在25℃以内。
防止和减轻混凝土结构温度收缩裂缝的措施
摘 要
建筑工程中，混凝土结构的裂缝较为普遍。虽然非结构性裂缝不致影响构件承载力和结构安全性，但却会影响结构的耐久性和整体性。根据具体工程设计实践和经验，从注重结构概念设计的角度出发，分析了温度收缩裂缝的基本特点、成因，介绍了对超长混凝土结构如何有效设置后浇带及施工经验，以及其他一些控制和抵抗温度收缩应力的具体设计措施。
为此，在施工中，我们采用混凝土中掺加适量的具有高效减水、微膨胀功能的HM外加剂来抵消混凝土的收缩，进而达到取消后浇带的目的，以改善设置后浇带带来的不足。
2 用加强带代替后浇带的依据
膨胀混凝土在凝结硬化过程中产生适当膨胀，在钢筋和邻位的约束下，在混凝土中建立起一定的自应力（约0.2MPa～0.7MPa），其自应力值按下式计算：
基于上述原因，笔者感到有必要结合某些地区温差大、气候干燥的区域特点，根据多年的工程设计实践和体会，对防止和减轻超长混凝土结构温度收缩裂缝的设计措施提出一些看法。
1 温度收缩裂缝的基本特点
（1）该裂缝由收缩和温度变形共同产生，随环境湿度和温度而变化，随时间而发展。
（2）根据具体工程裂缝出现的时间、发展与变化、以及分布、形状、尺寸等特征,一般可分为以收缩变形为主或以温度变形为主。实际工程中较常见的是以收缩变形为主的温度收缩裂缝，一般发生在混凝土浇筑后一年内。
将以上参数代人公式计算底板混凝土的收缩率：
εy（28）=3.8×10-4
2）加强带限制膨胀率：
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。
3）浇筑 每施工段施工时采用两台混凝土搅拌站配合施工，以保证混凝土同时完成浇筑，使混凝土相连避免产生施工缝。对厚大混凝土承台分层进行浇筑，每层浇筑厚度小于400mm，浇筑连续且保持均匀，
4）振捣 采用φ50插入式振捣器进行振捣，施工中设专人负责合理布点，严格控制振捣间距（不大于400mm）、时间（不少于20S），防止过振、漏振现象发生，必要时局部采取二次振捣。
结语
爱建新城人防及地下商业街工程自2003年4月15日开始浇筑底板混凝土，至今混凝土龄期达400多天，经建设单位、监理单位、施工单位多次联合检查未发现有害裂缝，达到了预期的效果；同时因采取加强带，混凝土一次浇注完成，为该工程节约了大量的人力、物力。
执笔：张辉，张宇，杨松，王宇卿，赵秋晨
工程设计理论计算
1）混凝土配筋收缩率εy(t)，按下式计算
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；
ε0y=εy(∞)—最终收缩（mm/mm），标准状态下ε0y=3.24×10-4；
M1…Mn—考虑各种非标准条件的修正系数；
为此，在施工中我们采取适当提高边墙配筋率至0.8%左右，减少水平筋间距在150mm以下，以增加混凝土的极限拉伸值；在墙的中部或底部的1m范围内的水平筋间距改为80～100mm，形成一道“暗梁”，以平衡收缩应力；此外采取加强淋水养护，墙体保温，延长拆摸板时间等措施，起到控制裂缝的作用。
5 施工ห้องสมุดไป่ตู้量保证措施
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％。底板混凝土由于单面散热（BX702卷材防水三面覆盖）散热较慢，必须考虑徐变。值得说明的是，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。