补偿收缩混凝土在超长地下室设计中的应用

摘要：超长地下室结构在混凝土中掺入UEA膨胀剂，分析了采用补偿收缩混凝土进行超长无缝设计的效果，以膨胀加强带取代施工后浇带实现超长结构无缝设计，同时提出补偿收缩混凝土可有效防止混凝土的开裂及自防水。

关键词：补偿收缩混凝土；超长结构；无缝设计；膨胀加强带

Abstract: Basement structure in concrete mixed with UEA expansive agent, was analyzed by using the method of compensating contraction concrete for overlong jointless design effect, with expansion strengthening belt replaced the latter pouring belt for overlong jointless structural design, put forward at the same time the shrinkage compensating concrete can effectively prevent the concrete cracking and waterproof.

Keywords: compensation shrinkage concrete, super-long structure, seamless design, expansion reinforcing band.

中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：

1． 引言

补偿收缩混凝土是指由膨胀剂或膨胀水泥配置的自应力为0.2~1.0MPa的混凝土。多应用于超长混凝土结构及大体积混凝土结构。根据工程结构不同部位的收缩情况，采用设膨胀加强带的方法将整体结构分成若干块，对超长混凝土结构进行叠加复合补偿，达到结构无缝设计目的，实现混凝土连续浇筑施工，使结构达到抗裂防渗的双重效果。

2． 补偿收缩混凝土抗裂防渗机理

补偿收缩混凝土是一种当膨胀受到约束产生的压应力能大致地抵消干缩在混凝土中产生的拉应力的膨胀水泥混凝土。在普通混凝土中加入适量混凝土膨胀剂，在混凝土拌制过程中与水泥、水拌合后经水化反应生成水化硫铝酸钙或氢氧化钙，使混凝土体积膨胀。膨胀混凝土在钢筋和邻位混凝土的约束下，在结构中建立0.2～0.7MPa的预压应力，这一压应力可抵消在硬化过程中产生的收缩拉应力，或使其小于混凝土的极限拉应力，从而防止混凝土的收缩开裂。混凝土膨胀时受到钢筋的约束，钢筋因混凝土膨胀而伸长产生拉应力，混凝土中则相应地产生压应力，由于这种压应力能够抵消导致混凝土开裂的全部或部分拉应力，于是减轻、延迟或避免了混凝土的开裂。

补偿收缩混凝土的膨胀主要发生在潮湿养护14天以前，14天～1年仍有微弱膨胀，1年以后变化不大，说明膨胀安全稳定，这是随时间发展的微积分膨胀，它不会降低强度，相反，可以补偿因温差引起的冷缩，并使混凝土结构内部不断密实。因其膨胀结束后的收缩率比普通混凝土小30～40%，其应变能力比普通混凝土好，在相同条件下，抗渗性比普通混凝土提高1～2倍。

3． 超长地下室结构无缝设计

按照国家规范，在现浇整体式钢筋混凝土结构设计中，需每隔一定距离留设一道伸缩缝，或采取留后浇带措施，在后浇带两侧设止水钢板，等混凝土收缩40~50d后，用补偿收缩混凝土填充。由于普通混凝土存在收缩问题，这一设计规定是合理的。但后浇带施工麻烦，又延长工期，处理不好会留下渗水隐患。所谓“无缝设计”是个相对概念，根据结构情况，可无缝或少缝，此处的“缝”是专指释放收缩应力的伸缩缝或后浇缝，不是指也不包括沉降缝。补偿收缩混凝土无缝设计思路是“抗放兼备，以抗为主”。

超长结构收缩应力集于中部（σmax处），为防裂而在此部位设后浇带。补偿收缩混凝土的膨胀加强带一般设在原后浇带的位置上。根据板的厚度，带宽为2～3米，带两侧设密孔铁丝网，并用钢筋 (φ8@100)加固，目的是防止两侧混凝土流入加强带内。这样就可以实现混凝土连续浇筑。 施工时，带外用小膨胀的补偿收缩混凝土(膨胀率约0.02%，掺10～12％UEA)，浇筑到加强带时，改用大膨胀补偿收缩混凝土(膨胀率约0.04~0.06%，掺14～15％UEA)，其强度等级比两侧高一个等级。浇筑到另一侧时，又改为浇筑小膨胀的补偿收缩混凝土混凝土。如此循环下去，可连续浇注100～120m超长结构。若混凝土供应或施工力量达不到连续作业要求时，底板可采用“间歇式无缝施工法”，加强带一侧改为台阶式。施工缝凿毛清洗干净，用大膨胀补偿收缩混凝土浇入加强带，随后用小膨胀混凝土浇筑带外地段。

对于无防水要求的楼板，考虑可允许出现小于0.3mm裂缝，不影响结构安全。可采用取消后浇带的设计方法。加强带两侧采用小膨胀的混凝土(膨胀率约1～2×10)，加强带本身用大膨胀补偿收缩混凝土。此方法不影响模板周转，加快楼面施工进度。由于楼板厚度小，加强带两侧可用模板隔离。

对于墙体的加强带，由于墙体薄，面积大，养护困难，受到风速和大气温度影响大，容易出现收缩。因此，我们倾向采用后浇式膨胀加强带2m宽，即分段浇注掺小膨胀混凝土(膨胀率约0.02%，掺10～12％UEA)，养护14d后，用大膨胀补偿收缩混凝土(膨胀率约0.04~0.06%，掺14～15％UEA)，回填浇注后浇加强带，其强度等级比两侧高一个等级。此方法与传统后浇带设计一样，要设钢板止水带，所不同之处，后浇加强带的宽度为2m，回填用大膨胀混凝土，回填缝时间为14d，比传统后浇带缩短30多天。

在胶凝材料用量和水胶比相同的条件下，补偿收缩混凝土的28d 强度与普通混凝土相当；在限制充分的状态下，强度高于普通混凝土；无约束试件60d 龄期强度一般比28d 增长15%以上。从过去的研究结果和工程实践来看，我国的膨胀剂配制的补偿收缩混凝土，在中等强度等级（C25～C40）的水平上较适于体现膨胀的有益作用，因此需要注重膨胀与强度的协调问题，不宜过大追求混凝土的富余强度。后浇带和膨胀加强带的部位收缩应力一般比较大，故在强度设计时作适当提高。

补偿收缩混凝土用于超长结构无缝设计，其限制膨胀率（ε2）的设计取值非常重要。限制膨胀率偏小则补偿收缩能力不足，无缝施工难以实现；限制膨胀率过大，对混凝土强度有明显影响。设计中应根据不同的结构部位受约束的程度不同，补偿收缩时需要的膨胀能也不一样，需要明示限制膨胀率取值范围。一般设计取值为：板梁结构≥0.015%; 墙体结构≥0.020%；后浇带及膨胀加强带等部位≥0.025%。需要注意的是，膨胀剂掺量应根据限制膨胀率经过配合比试验确定。

4． 实例分析

•香山湖御景花园含有三层地下室，工程建筑结构安全等级为二级。本地区地震基本烈度为六度，设防烈度为六度。本工程结构形式为框剪结构,抗震等级负三层为四级，其余均为三级。上部结构的嵌固部位为地下室顶板。根据本工程的实际情况，为了减少地下室底板、楼板、顶板留设后浇带而带来的清理困难、减少渗漏的可能性，减轻施工难度，加快施工进度，经过综合比较分析，本工程地下室设计采用无缝设计，采用补偿收缩混凝土技术，在一定的原则下利用膨胀加强带取代后浇带，在该工程中进行混凝土结构自防水和无缝施工。在地下室底板、楼板、顶板部位取消施工后浇带，改用连续式膨胀加强带 (宽2.0m) ，达到结构整体现浇连续无缝施工的目的，加强带间距控制在30~40m。底板、顶板大面积采用小膨胀补偿收缩混凝土（限制膨胀率≥0.015%），膨胀加强带采用大膨胀补偿收缩混凝土（限制膨胀率≥0.025%）。地下室侧墙采用后浇式膨胀加强带，加强带间距控制在30~40m。侧墙大面积采用小膨胀补偿收缩混凝土（限制膨胀率≥0.020%），膨胀加强带采用大膨胀补偿收缩混凝土（限制膨胀率≥0.030%）。目前该工程地下室已经完工，现场观测梁板及墙体无裂缝产生，也无渗水情况发生。本工程局部负一层膨胀加强带布置见图1所示。

图1地下室负一层膨胀加强带布置图

5． 结语

超长地下室无缝设计是采用补偿收缩混凝土技术，以膨胀加强带取代施工后浇带的设计方法。在•香山湖御景花园地下室设计中，正确使用补偿收缩混凝土技术，有效的控制了混凝土的温度应力，有效实现了结构自防水和超长无缝施工的目的，结构达到抗裂防渗的双重效果。同时补偿收缩混凝土能够很好的实现结构的整体性。应用时应因地制宜，根据工程实际情况进行分析设计，不得盲目，在工程中一些受力复杂部位的后浇带是不能取消的，膨胀加强带不能代替沉降后浇带和沉降缝。

参考文献：

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[2] 赵顺增、游宝坤．补偿收缩混凝土应用技术规程实施指南． 北京：中国建筑工业出版社，2009．

[3] 刘如峰．补偿收缩混凝土性能研究及工程应用[J]．中国新技术新产品，2012，28（04）：118~119．

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[5] 游宝坤．补偿收缩混凝土的结构设计[D]．天津大学硕士学位论文，2011．

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