膨胀加强带在垃圾坑裂缝防治中的应用

发表时间:2020/8/6   来源:《建筑实践》2020年8期   作者:蒋首柱 邹甲甲
[导读] 简述了膨胀加强带替代传统后浇带的理论依据,通过工程实践对膨胀
        摘要:简述了膨胀加强带替代传统后浇带的理论依据,通过工程实践对膨胀加强带在垃圾坑裂缝防治中的应用及其技术要点进行了探讨,并从工程质量、经济效益、工期三方面对其实施效果进行分析论述,以推广该施工工艺的应用。
    关键词:原材料,膨胀加强带,施工工艺
    1 工艺简介
        广东省潮州市湘桥区潮州市市区环保电厂垃圾坑净尺寸长52.7m,宽29.2m。坑底标高-9.0m,坑顶标高+24.0m,净高33m。垃圾坑大部分底板厚度1.5m,局部板厚2.0m,池壁厚度0.8m。垃圾坑基坑大部分设计标高-8.5m,局部-9.0m。
        该工程由中冶南方都市环保工程技术股份有限公司设计,采用设置膨胀加强带(以下简称加强带)无缝施工,共设置二道加强带,宽度为2.0m。具体是利用EA混凝土补偿收缩的原理,采用大体积混凝土中掺加适量的具有高效减水、微膨胀功能的复合防水剂来抵消混凝土的收缩,用膨胀加强带替代传统的后浇带施工工艺,实现了超长钢筋混凝土垃圾坑的无缝施工。
    2 理论依据
        垃圾坑结构的突出特点就是厚度H远小于长或宽尺寸L,容易出现有序开裂的现象。如果可以在裂缝位置施加一定的压应力使,即可控制这种有序开裂。
        膨胀混凝土可以实现这一功能,膨胀剂可使混凝土在硬化过程中产生膨胀作用,在钢筋的邻位约束下,钢筋受拉,而混凝土受压,当钢筋拉应力与混凝土压应力平衡时,则:σc=ρ·Es·εγ(其中σc为混凝土预压应力,ρ为配筋率,Es钢筋弹性模量,εγ混凝土的限制膨胀率。)
        预压应力σc与限制膨胀率εγ呈正相关,而εγ随膨胀剂掺量的增加而增加,因此在实践中可以通过调整膨胀剂的掺量来使混凝土获得不同程度的预压应力。全面地补偿混凝土的收缩应力,实现有序裂缝的控制。
    3 工程实例应用
    3.1 工程概况
        垃圾坑持力层为强风化花岗岩,承载力特征值为fak=500kPa,局部采用预应力管桩,基坑内布置有抗拔锚杆。垃圾坑净尺寸长52.7m,宽29.2m。坑底标高-9.0m,坑顶标高+24.0m,净高33m,布置有纵横2道膨胀加强带,宽度为2.0m,将池体底板分隔为4个区域,采用商品混凝土浇筑。
    3.2 膨胀加强带施工工艺要求
        施工时,膨胀加强带之外区域采用C35的EA抗裂型混凝土,同时掺入0.9Kg/m3的聚丙烯纤维(内掺3%的QS抗裂减缩防水剂,膨胀率约为0.02%)。浇筑到加强带时,则采用大膨胀混凝土(掺AEA-IV高性能膨胀剂,掺量8~10%,膨胀率约为0.04%~0.05%),同时,加强带内的混凝土强度比加强带外高一个强度等级。浇筑顺序为:膨胀加强带混凝土浇筑要滞后于两侧混凝土。现场可连续浇筑完成超长结构的垃圾坑。
        由于墙体结构厚度薄、面积大、养护困难,又受风速和大气温度影响大,容易出现收缩裂缝。因此,采用后浇带并按传统方法设置钢板止水带,分段浇筑加强带两侧的墙体混凝土,养护7d~14d后,再浇筑后浇带混凝土。
        由于钢筋混凝土结构的长大化和复杂化,取消后浇带的超长无缝钢筋混凝土结构施工必须根据结构特点灵活运用,不能盲目处理:
        1)沉降缝不能取消;
        2)具有沉降性质的后浇带也不能取消。


    3.3 混凝土试配及原材料质量控制
        1)底板混凝土膨胀剂(采用QS抗裂减缩防水剂)掺量为水泥用量的3%,加强带采用低碱高效混凝土膨胀剂AEA-IV,掺量为水泥用量的9%,商品混凝土搅拌站应当在施工总承包方和监理方的监督下严格按照设计配合比进行配制生产,浇筑时,项目部派专人驻站监督。对每一批外加剂进行检验,确保产品质量100%合格并按规定进行试验检测。
        2)混凝土缓凝时间要求8h~10h,坍落度控制在160mm左右。
        3)要求膨胀剂供应商现场指导混凝土试配、混凝土搅拌站生产、强度检验和现场浇筑施工的全过程。
        4)在保证混凝土强度等级的前提下,掺加适量的粉煤灰,以减少水泥用量,降低水灰比,减少水化热。
        5)当在炎热天气浇筑时,要关注加入的缓凝剂,不得与膨胀剂出现发泡或其他化学反应。★
    3.4 施工质量保证措施
        1)严格按程序由各专业工种签署《混凝土浇筑令》,特别是各专业的预埋件、预留孔洞和套管的安装,以避免中途发生返工耽误或停工,这也是现场经常出现的问题。
        2)做好混凝土供应计划,提前2天下达供应任务书,保证生产和运输的及时连续。特别是各种外加剂必须严格按照配合比掺加,派专人驻站监督,现场监理旁站监督。
        3)底板混凝土的浇筑采用斜面分层、分层分段连续浇筑到顶的施工方法。相邻浇筑带混凝土施工时间间隔必须保持在混凝土初凝之前,避免出现冷缝。
        4)底板混凝土振捣密实后,采用木方条刮平表面。在混凝土接近终凝前,再安排泥水工进行二次压实,局部进行三次抹压。
        5)在终凝前60min左右,用木抹抹压两遍。浇筑后12h内加以覆盖和浇水养护,养护时间不少于14d,严禁缺水、灰白干燥甚至曝晒。对于养护比较困难的外墙,可以采取在混凝土终凝24h后松动模板螺母2~3丝,在顶端模板与混凝土缝隙处设置橡胶花管,洒水养护3d~7d,拆模后挂麻袋片继续浇水养护。
    3.5 实施效果
    1)工程质量
        实现了底板混凝土浇筑的连续施工,无裂缝发生。目前,垃圾坑超长无缝结构底板及外墙体未发现渗漏现象。
    2)经济效益
        垃圾池按要求设计膨胀加强带,省去了保护后浇带而砌筑的砖模及上面盖板等防护;同时省去后浇带清理,后浇带处钢筋加强部分亦省略,明显降低了工程造价。初步估计节省施工成本约5万元。
    3)工期对比
        该工程采用超长无缝混凝土施工工艺后,与后浇带工艺相比明显缩短了工期,仅用了154天时间就完成了33m的垃圾坑施工,缩短工期约46天。
    4 总结
        超长无缝混凝土结构施工是以AEA补偿收缩混凝土等为结构材料,采用膨胀加强带替代传统后浇带的连续建筑施工工艺。在该工程中,垃圾池底板采用膨胀加强带取代后浇带,简化了施工工序,缩短了工期,降低了工程成本,是一次成功的工程实践,证明膨胀加强带施工工艺是实用有效的。
    参考文献:
[1]李宏奎. 大型地下无伸缩缝混凝土结构温度应力分析[D]. 大连理工大学, 2015.
[2]王栋民, 游宝坤. 超长钢筋混凝土结构无缝设计施工方法——补偿收缩混凝土的最新应用: 吴中伟院士从事科教工作六十年学术讨论会论文集, 2004[C].
[3]中华人民共和国住房和城乡建设部. GB 50010-2010 混凝土结构设计规范[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2015.
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