膨胀加强带的应用及技术原理[1]

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1、膨胀加强带的应用及技术原理房屋受到温度变化和混凝土收缩等因素的影响，会使房屋产生变形、开裂甚至破坏。 为了防止房屋破坏，通常采用变形缝将房屋分成几个独立变形的部分，使各部分能独立变形、互不影响。但是，在实际工程中，设置变形缝会使结构复杂，施工困难，材料用量较多，工程造价增加；并且在地震力作用下，各个部分相互碰撞，易造成震害， 不但引起结构局部破坏，还使建筑装饰材料也造成破坏，增加了震后修复工作。在超长混凝土结构中设置膨胀加强带，不但有利于解决温度变化和混凝土收缩等因素对房屋结构安全的影响，而且具有如下优点：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）

2、保持结构的整体性，有利于结构抗震。因此，膨胀加强带在超长混凝土结构应用方面已产生较大的效应。1 技术原理由于普通混凝土存在收缩导致开裂破坏，结构设计一般是以设置临时性收缩变形缝的方法释放大部分收缩应力，经过一段时间后再以较大膨胀量的混凝土回填此缝。膨胀加强带的技术原理是在带内混凝土中掺加适量膨胀剂，通过水泥水化产物与膨胀剂的化学反应，使混凝土产生适量膨胀，在钢筋和临位混凝土的约束下，在钢筋混凝土中产生一定的预压应力，使结构的收缩拉应力得到大小适宜的补偿，从而达到防止混凝土结构开裂破坏的目的。加强带设置在混凝土收缩应力发生最大的地方，通常是房屋长度方向的中间，对于超过普通混凝土伸缩缝设置距离过长

3、的且要求连续无缝施工的混凝土结构，可以在适当部位设置多条膨胀加强带。 大量的工程实践证明，采用膨胀加强带，可以连续施工超长混凝土结构不留缝而不裂，减少了分缝处理带来的麻烦，大大缩短了工期，取得了显著的经济效益。2 工程概况某科技楼工程总长78 m ，宽75 m ，地下室底板厚度0. 5 m ， 侧墙高 6 m ，厚0. 3 m ，混凝土设计强度等级C35 ， 抗渗等级 S10 ； 地下室顶板厚 0. 2 m ， 混凝土强度等级为C30 。由于本工程为大型民用建筑，质量要求十分严格，而且要求尽量缩短工期，以求尽快投入使用；又鉴于该工程地下室底板属超长超厚钢筋混凝土结构，如果采用常规的方法施工，估

4、计会遇到许多技术难题。因此，根据工程情况和施工技术要求，本工程采用超长连续无缝施工，在整个平面上设计“ 十” 字形膨胀加强带。3 膨胀加强带做法膨胀加强带的做法主要有三个要点：1） 带宽 2. 0 m ，带的两侧布置5 mm 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（或内外层）钢筋之间，两端分别绑扎在上下层（或内外层）钢筋上。2） 带内增设 10 % 15 % 的水平温度钢筋，均匀布置在上下层（或内外层）钢筋上，水平温度钢筋垂直于膨胀加强带长度方向进行分布，两端各伸出膨胀加强带2. 0 m ，并固定在上下层（或内外层）钢筋上。3） 带内采用设计强度等级比相邻非加强带

5、混凝土强度等级高一级的混凝土进行浇筑，外掺适量膨胀剂。本工程膨胀加强带的做法如图1 所示，带内混凝土外掺12 %（占胶凝材料总质量）膨胀剂，比带外混凝土膨胀剂掺量高2 %（带外混凝土膨胀剂掺量为10 % ） 。4 施工要点4. 1 配合比4. 1. 1 原材料1） 水泥：强度等级不小于325 ，本工程采用的水泥强度等级为425 ；2） 砂：中粗砂，细度模数2. 62. 9 ，含泥量小于1 % ；3） 石子： 5 mm 31. 5 mm 连续级配碎石或碎卵石，含泥量小于1 % ；4） 粉煤灰：二级分选粉煤灰；5） 防水剂：江西武冠材料股份有限公司产WG-HEA 高效抗裂防水剂。4. 1. 2 H

6、EA 泵送混凝土要求1）坍落度：出机坍落度16 cm 18 cm ，经 1 h 后为 14 cm 16 cm ，以满足泵送要求；2） 凝结时间： 4 h6 h ；3） 限制膨胀率：水养14 d ，膨胀率大于0. 03 % ；4. 1. 3 HEA 设计参数胶凝材料总质量：B = C + HEA + FA （ C 为水泥、 HEA 为防水剂、 FA 为粉煤灰）。HEA 掺量：HEA = HEA / B = 12 %。混凝土配合比经过试配合格后才能使用，并按JCJ 55-2000普通混凝土配合设计技术规程标准执行。4. 2 混凝土的拌制与质量控制施工单位和混凝土搅拌站对使用的输送和计量设备进行检查

7、，确保施工期间的正常使用，进场的原材料进行严格的把关，必须符合国家有关标准，现场加强管理，有明确的生产记录，并对混凝土质量控制要求如下：1） 各种原材料必须符合有关标准，并检验合格后才能入库。2） 定期校验计量设备，水泥、粉煤灰、 用水量、HEA 、 减水剂计量误差不得超过 1 % ，石子不得超过 2 % 。3） 投料顺序为：砂、石、水泥、HEA 、粉煤灰、水，搅拌时间应比普通混凝土延长30 s 60 s 。4） 由于砂、石材料的含水率经常变化，因此拌和混凝土应以坍落度为准，施工现场严禁更改配合比所设计的含水量。5） 现场应按国家有关规定留取混凝土试块。4. 3 混凝土的浇筑与养护4. 3.

8、1 混凝土的浇筑混凝土的浇筑采用连续施工方式施工。施工时， 按计划开始从一侧浇筑混凝土，分层梯式前进，每层混凝土振捣密实，不得漏振或过振。加强带外混凝土采用小膨胀混凝土浇筑，当浇筑到加强带时采用上述配合比的混凝土施工，浇筑至另一侧时又改用小膨胀混凝土浇筑，如此循环下去，直至连续浇筑完毕。4. 3. 2 混凝土的养护混凝土的收缩变形主要发生在早期，因此前期的养护工作至关重要。在混凝土初凝前，用木压子抹压表面，以防出现裂缝。 其养护时间从混凝土初凝后开始，采用蓄水或盖麻袋浇水，保湿保温养护14 d ，既保证混凝土水化用水又控制混凝土内外温差在25 以内。混凝土的养护是保证混凝土质量的最重要的措施之

9、一，养护期间必须有专人负责，杜绝出现干燥情况，确保混凝土硬化的顺利进行。5 结语在超长混凝土结构中采用膨胀加强带，可以连续施工超长混凝土结构而不留缝，减少了分缝处理带来的麻烦，大大缩短了工期，体现了构造简单、施工方便的设计理念。用膨胀加强带代替后浇带的施工技术措施（一）膨胀加强带混凝土的设计膨胀混凝土的试配， 重点解决超长无缝混凝土施工中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。 根据省建筑科学研究院有关科研人员的建议，原基础 C30混凝土内掺 6% 8% 的 JM-添加剂不变，只需将加强带部位混凝土提高到C

10、35，再加大JM-III 掺量，即提高到 10% 12% ，产生的膨胀就足以补偿结构的收缩，相应达到控制混凝土变形裂缝的目的。（二）膨胀加强带的具体做法在加强带两侧设置一层孔径5mm 5mm 的钢丝网，并于200mm 300mm设一根竖向 16mm 的钢筋予以加固，其上下均应留出不小于2.5cm 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。四、在施工中应注意的事项（一）严格控制进场原材料的质量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，并需符合质量要求。2.黄砂级配符合要求的中

11、砂，含混量 3。3.石子粒径严格控制，含泥量 1。4.水：饮用水。（二）严格控制生产工艺1.严格控制混凝土配合比，必须做到逐盘计量，各种原材料必须控制在计量误差范围以内，计量装置要定期检查。2.装料顺序：石子水泥 外加剂 砂水。3.严格控制搅拌时间；先干搅1分钟，再加湿拌2分钟。4.严格控制混凝土出机坍落度；出机坍落度控制在200 20mm 。5.加强带设置操作要细致，加强带两边放置的孔径5mm 钢丝网要固定好。（三）混凝土浇筑要求1.浇注温度：混凝土最低浇筑温度应 5；夏季施工一般不宜超过35。2.浇筑速度：根据现有设备的搅拌能力、初凝时间( 8小时 )来确定混凝土浇筑速度，且保证在初凝前实

12、施混凝土的第二次浇注，以确保新旧混凝土无接茬、无施工缝。3.浇筑顺序 :以后浇带为中心，从两侧逐步向后浇带方向浇筑，最后再浇筑膨胀带混凝土。4.加强带的 C35混凝土与带外两侧的C30混凝土应基本同时浇注，高程一致后再同时振捣。（四）混凝土的振捣要求1.插入式振动棒采用垂直振捣，行列式排列，做到” 快插慢拔 ” 。2.由于泵送混凝土的自由流淌，形成混凝土的分层浇注。在振捣上一层时，应插入下一层中 50100mm ，以消除两层中间的接缝，上一层混凝土的自然形成厚度不能超过振动棒长的 1.25 倍。3.振捣时间：泵送混凝土的振捣时间不宜过长，一般为810秒，以防止石子下沉造成混凝土结构不均匀。4.

13、混凝土浇到面层时，表面应抹平压实，以提高混凝土的密实度。（五）加强养护1.采取切实可靠的保温、保湿养护措施养护7d 以上；混凝土浇注完毕收水后应及时覆盖一层塑料布密封保湿，塑料布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，冬期施工或气温变化较大的施工季节，为保证混凝土保持一定的硬化膨胀速度，或防止混凝土表面温差过大而造成开裂，在塑料布上覆盖两层草袋进行保湿养护，保证混凝土表面温度 0。2.混凝土侧墙采用塑料布和草袋覆盖保湿养护，草袋要与侧模固定严密，以使形成不透风的养护层。每日定期喷水保证足够的湿度，侧墙板拆模时间保证不少于5天，拆模后应继续定期喷水，不得对侧墙板施加任何形式的外力

14、。3.混凝土顶板下部和塑料布难以覆盖处，应喷洒二次养护剂进行养护。一、工程概况昆山中医院门诊楼地上五层，地下一层，建筑面积约2 万 m2，与住院部、医技楼相连接。门诊楼地下室东西向长60m ，南北向长 49.16m，底板厚 0.6m，与住院部地下室相连通。混凝土标号为C35 ，在拟建建筑物与老楼连通处设计有一条后浇带。根据原设计规定，后浇带需待两边的混凝土收缩基本稳定（至少60 天）以后才能用膨胀混凝土浇筑，这样就会延长工期，而且后浇带的清理、灌缝非常麻烦，处理不好常常会出现有害裂缝，还可能渗水，给结构带来隐患。因此经我院基建技术人员与监理、施工方讨论研究决定， 采用补偿收缩混凝土无缝技术，这

15、样可以加快施工进度，缩短工期，提高结构的整体性，降低工程成本。二、理论分析在混凝土中掺加适量的膨胀剂和聚丙烯工程纤维，通过与水泥的化学反应，使混凝土产生适量膨胀，在钢筋和邻位限制下，在钢筋混凝土中建立0.2 0.7MPa的预应力，可大致抵消混凝土收缩时产生的拉应力，防止混凝土开裂。同时，水化反应生成的钙钒石晶体属针状、棒状晶体，填充、切断、堵塞混凝土毛细空，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和控制有害裂缝的目的。下面从收缩应力角度对超长无缝施工裂缝控制进行分析：就该地下室底板、顶板及墙板而言，其特点是厚度（或高度）H远小于长宽尺寸 L，当 H/L0.2 时，板在温度收缩变形

16、作用下，离开端部区域，底板全截面受拉应力较均匀。在承台及梁柱约束下，将出现水平方向应力x。从工程实践可知， x是设计主要控制应力，是引起垂直裂缝的主要应力，其最大值max出现在板底截面的中点处。研究表明，补偿收缩混凝土在硬化过程中产生膨胀作用，在钢筋和邻位限制下，钢筋受拉，混凝土受压，当钢筋拉应力与混凝土压应力平衡时，则有：Acc= Ass= AsEs2而配筋率 As/( Ac+ As) As/ Ac /(1- )则 c=Es2/(1- )式中， c混凝土预压应力（ MPa ） Ac 混凝土截面积s钢筋拉应力（ MPa ） As钢筋截面积Es钢筋弹性模量（ MPa ）钢筋配筋率（）2混凝土的限制膨胀率（即钢筋伸长率）从上式可见， c与 2成正比关系，而限制膨胀率随膨胀剂的掺量增加而增加，所以，我们可以通过调整膨胀剂的掺量， 来使混凝土获得不同的预压应力。根据水平方向应力曲线，我们设想在max处给予较大的膨胀压