超长结构膨胀加强带连续无缝施工方案

XXXX项目膨胀加强带无缝施工方案编制单位：河北建设集团保定项目部编制日期：2016年6月13日目录1、工程概况_______________________________________________ 12、工程特点及施工难度_______________________________________ 13、补偿收缩混凝土无缝施工的理论依据 ___________________________ 1 3.1补偿收缩混凝土裂缝控制的基本原理______________________________ 1 3.2无缝设计的理论依据之一：应力分析______________________________ 23.3无缝设计的理论依据之二：变形分析______________________________ 34、主要施工技术措施________________________________________ 3 4.1膨胀加强带的设置___________________________________________ 34.2加强带的施工_______________________________________________ 45、混凝土配合比设计________________________________________ 7 5.1对原材料的要求 _____________________________________________ 75.2补偿收缩混凝土配合比设计要求 _________________________________ 76、混凝土的施工 ____________________________________________ 8 6.1原材料计量________________________________________________ 8 6.2混凝土搅拌________________________________________________ 8 6.3混凝土浇筑________________________________________________ 8 6.4 混凝土养护 ________________________________________________ 9 6.5施工缝、防水节点和施工缺陷的处理措施__________________________ 9 6.6质量检查 _________________________________________________ 102、工程特点及施工难度本工程为超长的钢筋混凝土结构，结构及工程条件复杂，施工技术要求较高。

除必须满足强度、刚度、整体性和耐久性外，还存在超长结构裂缝控制及结构防水问题。

所以，如何控制混凝土硬化期间由于水泥水化过程释放的水化热所产生的温度应力和混凝土干缩应力的共同作用，导致钢筋混凝土结构的开裂，破坏结构防水封闭性及耐久性，将成为设计、施工技术的关键。

为提高该工程超长钢筋混凝土结构的抗裂防渗能力，建议采用FEA高性能低碳混凝土膨胀剂配制成补偿收缩混凝土进行无缝施工，根据中国建筑材料科学研究院的《超长钢筋混凝土结构无缝设计和施工方法》专利技术（专利号93117132.6），将伸缩后浇带改为膨胀加强带，达到节约工期及裂缝控制的目的。

3、补偿收缩混凝土无缝施工的理论依据3.1补偿收缩混凝土裂缝控制的基本原理钢筋混凝土结构产生裂缝的原因复杂，就材料而言，混凝土水化硬化过程中产生的干缩、冷缩、化学减缩、塑性收缩等是主要原因。

采用FEA高性能低碳混凝土膨胀剂拌制的补偿收缩混凝土是结构抗裂和自防水的理想材料，膨胀剂在水化过程中形成大量钙矾石晶体，使混凝土产生适度膨胀，在钢筋和邻位的约束下产生0.2～0.7MPa 的预压应力，这一预压应力可大致抵消混凝土在硬化过程中产生的收缩应力，从而使结构不裂或把裂缝控制在无害裂缝(有防水要求,缝宽小于0.2mm)的范围内。

补偿收缩混凝土的工作原理：当砼膨胀时，砼中的钢筋对它的膨胀产生限制作用，钢筋本身也因与砼一起膨胀而产生拉应力σs ，同时砼中产生相应的压应力σc 。

当钢筋拉应力与混凝土压应力平衡时，则A c ·σc ＝A s ·σs ＝A s ·E s ·ε2设 μ＝A s ／A c 则σc ＝μ·E s ·ε2式中：σc --混凝土预压应力，MPa ； As--钢筋截面积； μ--配筋率，％； A c --混凝土截面积； Es--钢筋弹性模量，MPa ； ε2--混凝土的限制膨胀率(也即钢筋伸长率)％。

由上式可见，σc 与ε2成正比例关系，而限制膨胀率随膨胀剂掺量的增加而增加，所以，可以通过调整膨胀剂的掺量，使混凝土获得不同的预压应力。

FEA 高性能低碳混凝土膨胀剂使混凝土塑性收缩能量被分散到每立方米上千万条具有抗拉强度较高而弹性模量相对较低的纤维单丝上，从而极为有效地增强了混凝土的韧性，抑制了微细裂缝的产生和发展。

同时，无数的纤维单丝在混凝土内部形成的乱向撑托体系可以有效阻碍骨料的离析，阻止了粗细集料的沉降，减少了混凝土表面的析水，阻碍了沉降收缩裂缝的形成。

3.2无缝设计的理论依据之一：应力分析“无缝设计”是相对的，根据工程结构具体情况，可无缝或少缝。

这里的“缝”指的是释放收缩应力的后浇带或永久伸缩缝，不包括沉降缝。

其设计思路是“抗放兼施，以抗为主”。

即以掺FEA 高性能低碳混凝土膨胀剂的补偿收缩混凝土作为结构材料，其在水化硬化过程中产生膨胀作用，该膨胀由于受到钢筋和邻位的约束，能在结构中建立一定的预压应力δC ，由此来抵抗收缩变形时产生的拉应力，防止混凝土开裂。

必须指出，钢筋或邻位的约束（或限制）对于补偿收缩混凝土而言是至关重要的因素。

补偿收缩混凝土用于超长结构无缝施工，其限制膨胀（ε2）设计和设定非常重要。

ε2偏小则补偿收缩能力不足，无缝施工难以实现；ε2过大，对混凝土强度有明显影响。

经大量试验研究与工程实践证明，替代混凝土中的胶凝材料，s σc对强度无影响，限制膨胀率适宜，ε2＝（2.0～3.0）×10－4，在配筋率μ＝0.2%～0.8%的条件下，可在结构中建立0.2～0.7MPa预压应力，这一预压应力值可以抵消混凝土在硬化过程中因温度和干缩产生的拉应力，从而防止混凝土收缩开裂，或把裂缝控制在无害裂缝范围内（小于0.2mm）。

基于这一“抗”的原理，采用后浇缝的间距延长至60m是安全的，比规范20～40m增加一倍左右。

这是无缝设计概念中的“少缝”含义，已成功应用于结构设计中。

3.3无缝设计的理论依据之二：变形分析根据我国著名的水泥混凝土专家，中国工程院院士吴中伟教授关于补偿收缩混凝土的基本理论和观点，防止混凝土开裂，有如下判据：│ε2－（St＋Sd－C T）│≤S K（1）式中ε2——限制膨胀率；St ——冷缩率；Sd ——干缩率；C T ——受拉徐变率，徐变C T对补偿收缩防止开裂是有利因素；S K ——极限延伸率。

满足上述判据，就不必设伸缩缝，否则应设伸缩缝。

当不掺时，规范规定约30m设一道伸缩缝，以避免收缩应力从自由端沿长向积累，引起中段开裂。

我国著名的裂缝专家王铁梦教授通过对结构物应力—应变分析与计算，求得了平均伸缩缝间距（或裂缝间距），计算公式如下。

详见（《工程结构裂缝控制》一书）［L］＝1.5 arcosh|αT|/（|αT|－S k）（2）式中H ——底板厚度或侧墙高度（mm）；E ——混凝土弹性模量（MPa）；Cx ——基础的水平阻力系数N／mm3，配筋混凝土1.0×1.5N／mm3；α——混凝土的线性膨胀系数，取1.0×10－5；T ——为综合温差，普通混凝土T＝T1＋T2，补偿收缩混凝土T＝T1＋T2－T3（T1—混凝土因水泥水化热而引起的温升值；T2—混凝土的收缩当量温差；T3—补偿收缩混凝土的膨胀当量温差）；│αT│——约束体与被约束体的相对自由温差变形（mm）；S K——混凝土的极限拉伸值；arcosh——双曲余弦函数的反函数。

该公式是用极限变形计算伸缩缝间距。

这表明王铁梦的裂缝间距计算公式在极限状态下其本质同吴中伟的防止混凝土开裂的判据公式完全一致。

由上式可见，温差或收缩很重要，一般总是│αT│大于S K。

它们的差距越大，伸缩缝间距越小；差距越小，伸缩缝间距越大。

如设法使约束程度下降，即可增大伸缩缝的间距。

如│αT│S K，则L ∞，即在理论上建筑物任意长度均可取消伸缩缝。

这就需要降低温差或减小混凝土收缩，提高混凝土的极限拉伸S K。

然而，提高混凝土的S K是十分困难的，只有设法降低混凝土的水化热和收缩，即控制裂缝原则是│αT│≤S K，这是“抗”的办法。

工程实践表明，在混凝土中掺入适量的FEA高性能低碳混凝土膨胀剂，由于混凝土的膨胀可补偿混凝土的冷缩和干缩，可显著地减少│αT│，从而可延长伸缩缝的间距。

4、主要施工技术措施4.1膨胀加强带的设置《补偿收缩混凝土应用技术规程》JGJ/T178-2009规定，用于后浇带和膨胀加强带的混凝土设计强度等级应比两侧混凝土提高一个等级，并应在其两侧用密孔钢丝网将带内混凝土与带外混凝土分开。

补偿收缩混凝土的限制膨胀率取值如用途限制膨胀率水中14d 水中14d转空气中28d用于补偿混凝土收缩≥0.015 ≥-0.030用于后浇带、膨胀加强带和工程接缝填充≥0.025 ≥-0.0204.2加强带的施工膨胀加强带浇筑方式有连续式、间歇式和后浇式三种，《补偿收缩混凝土应用技术规程》JGJ/T178-2009规定外包剪力墙要求采用后浇式膨胀加强带，14天后回填。

本工程沉降后浇带必须待主楼的主体结构施工全部完成后，且主楼的沉降接近稳定标准，方可浇灌后浇带。

伸缩后浇带改为膨胀加强带，底板、楼板膨胀加强带浇筑方法见下图。

《补偿收缩混凝土应用技术规程》JGJ/T178-2009规定膨胀加强带一般设在原设计留有后浇带的部位，收缩应力比较集中，需要采用自应力大的补偿收缩混凝土对两侧混凝土进行强化补偿。

加强带宽2米，加强带以外用小膨胀混凝土（底板、楼板膨胀率3/万，外墙膨胀率4/万），浇筑到加强带时，用大膨胀混凝土（膨胀率5/万），其强度等级比两侧高5MPa，到另一侧时又改为小膨胀混凝土。

本工程膨胀加强带浇筑方式参考如下：本工程沉降后浇带做法及膨胀加强带浇筑方法如下：连续式膨胀加强带1-补偿收缩混凝土；2-密孔铁丝网；3-膨胀加强带混凝土后浇式膨胀加强带1-补偿收缩混凝土；2-施工缝；3-钢板止水带；4-膨胀加强带混凝土混凝土表面凿毛间歇式膨胀加强带1-补偿收缩混凝土；2-密孔铁丝网；3-膨胀加强带混凝土5、混凝土配合比设计5.1对原材料的要求（1）水泥本工程所用水泥应符合《通用硅酸盐水泥》（GB175-2007）的规定。