專利名稱：超長鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)無縫設(shè)計施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑施工技術(shù)，特別是現(xiàn)澆鋼筋混凝土無縫設(shè)計施工技術(shù)。
對于連續(xù)式現(xiàn)澆鋼筋混凝土超長結(jié)構(gòu)，為了控制裂縫，設(shè)計上規(guī)定設(shè)置伸縮縫，施工時亦常采用后澆縫，用以釋放混凝土內(nèi)應(yīng)力。如我國國家標準“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范”(GBJ10-89)對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)伸縮縫的最大間距有明確規(guī)定(見表1)。前蘇聯(lián)規(guī)范連續(xù)式結(jié)構(gòu)的伸縮縫間距，處于室內(nèi)和土中者40m。
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)伸縮縫最大間距(m)表1
露天者25m。前聯(lián)邦德國鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)范DIN1045對于伸縮縫間距并無具體規(guī)定，但在設(shè)計實踐中一般取30m。法國一些連續(xù)墻式結(jié)構(gòu)設(shè)計采用30～40m的伸縮縫間距。美國和日本的設(shè)計人員通常根據(jù)自己的經(jīng)驗和計算確定合理的伸縮縫間距。采用伸縮縫和后澆縫，對裂縫控制頗為湊效，但縫的處理麻煩，施工復(fù)雜，結(jié)構(gòu)整體性變差，工期延長。
本發(fā)明的任務(wù)是通過“膨脹加強帶”的技術(shù)取消伸縮縫和后澆縫，砼連續(xù)施工一次成活。這種取消了伸縮縫和后澆縫的設(shè)計施工稱之為“無縫設(shè)計施工法”。
本發(fā)明是根據(jù)構(gòu)筑物的收縮應(yīng)力曲線，在收縮大的部位設(shè)置膨脹加強帶，以較高摻量的膨脹劑或較大水泥用量的膨脹水泥配成大膨脹的砼(其限制膨脹率為4～6%)，以補償砼的收縮應(yīng)力。通過連續(xù)澆注用膨脹加強帶代替原伸縮縫和后澆縫。
膨脹加強帶的設(shè)置與構(gòu)造，見附

圖1和附圖2。附圖1為有防水要求時無縫施工原理圖，其中標有膨脹應(yīng)力曲線1，鐵絲網(wǎng)2，小膨脹率砼3，收縮應(yīng)力曲線4，膨脹加強帶5。附圖2為無防水要求時無縫施工原理圖，其中標有膨脹應(yīng)力曲線1，鐵絲網(wǎng)2，普通砼3，收縮應(yīng)力曲線4，膨脹加強帶5。對于連續(xù)式現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，不要求防水的結(jié)構(gòu)部位，每隔25～30m設(shè)置一條膨脹加強帶。所述帶寬2m，該帶的兩側(cè)掛上密孔鐵絲網(wǎng)，網(wǎng)的孔徑為10mm，目的是阻止砼中的石子通過。該帶中鋼筋配筋率提高20%，該帶中砼采用大膨脹率砼(可用膨脹水泥或膨脹劑配置而成)，其限制膨脹率控制在4～6×10-4的范圍內(nèi)，該帶中砼強度不低于其兩側(cè)砼強度。
對無防水要求的結(jié)構(gòu)，膨脹加強帶兩側(cè)砼為普通砼;對有防水要求的結(jié)構(gòu)，該帶兩側(cè)為小膨脹率砼(補償收縮砼)，其限制膨脹率控制在2～4×10-4。
施工時，先確定膨脹加強帶的位置，并掛上鐵絲網(wǎng)，混凝土從一邊推進，澆到加強帶時改用大膨脹砼，加強帶澆畢，再改用原配比砼，如此連續(xù)澆注，不留伸縮縫或后澆縫，一次施工完畢。
本發(fā)明的理論依據(jù)闡述如下根據(jù)砼伸縮縫間距計算公式(L)=1.5H·ECx·arcosh|aT||aT|-ϵp---(1)]]>式中H-砼板或墻的計算厚度或高度εp-砼的極限拉伸，(×10-4)E-砼的彈性模量，(×104MPa)Cx-地基對砼的約束系數(shù)，(N/mm3)α-砼線膨脹系數(shù)，(10×10-6)T-砼線膨脹系數(shù)，(10×10-6)T-綜合溫度(℃)arcosh-雙曲余弦的反函數(shù)該公式用極限變形計算伸縮縫間距。由上式可見，當｜αT｜→εp時，arcosh→∞，完全無需伸縮縫。這就需要降低溫度或收縮，或提高砼的極限拉伸εp。砼εp值的提高十分困難，故著眼于降低收縮和水化熱溫差，根據(jù)T＝εy/α，混凝土膨脹率εy為1×10-4時，可降低溫度T＝ (1×10－4)/(10×10－6) ＝10℃。
以U型砼膨脹劑(UEA)為例。UEA是中國建筑材料科學研究院研制成功的一種膨脹劑，在水泥中內(nèi)摻10～15%UEA，可獲得不同預(yù)壓應(yīng)力、不同膨脹率的膨脹砼。
設(shè)砼結(jié)構(gòu)物長100m，寬100m，厚2m。結(jié)構(gòu)物澆在素砼面上，水平阻力系數(shù)Cx取1.0N/mm3，砼在14天時的彈模E＝1.5×104，極限拉伸εp＝2.5×10-4(考慮徐變)。砼中心最高溫度60℃，環(huán)境平均溫度30℃。普通砼在14天的收縮值εy＝1.5×10-4，而UEA補償收縮砼在14天的膨脹值為ε2＝2.5×110-4(UEA內(nèi)摻10-12%)。據(jù)式(1)計算伸縮縫最大間距(見表2)。
從對比計算可見，普通砼由于伸縮引起的當量溫差15℃，使綜合溫差達45℃，αT＞εp，當長度超過10.6m時，建筑物就會開裂，而UEA砼由于膨脹作用，可補償砼溫度25℃，使綜合溫差減為5℃，αT＜εp，〔L〕→∞，所以任意長度可不留伸縮縫。
簡言之，膨脹砼由于補償收縮作用而具有抗裂性，通過膨脹加強帶的設(shè)置在帶中建立0.4-1.0MPa預(yù)壓應(yīng)力，從而抵消砼在硬化過程中全部或大部分拉應(yīng)力，改善普通砼內(nèi)部的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)，使結(jié)構(gòu)物中的最大應(yīng)變小于砼的極限延伸值，達到超長鋼筋砼結(jié)構(gòu)裂縫控制之目的。
實施例1某建筑長90m，寬90m，地下二層，地上12層。原設(shè)計從下到上設(shè)“?！弊趾鬂部p，施工十分麻煩。后試用本無縫技術(shù)，把＃字后澆縫改為＃字形膨脹加強帶，地下室底板、邊墻和各層樓板、剪力墻、梁都是連續(xù)澆罐砼，實現(xiàn)無縫施工。地下室經(jīng)三年觀察，不裂不滲。樓墻板經(jīng)一年觀察無裂。該工程膨脹帶是通過摻UEA實現(xiàn)，UEA內(nèi)摻量為14%。
實施例2某高層建筑長75m，寬10m，地上12層，為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，原設(shè)計采用二道后澆縫，后試用UEA砼無縫技術(shù)，在樓板、剪力墻和梁實施，以三道UEA砼膨脹加強帶(其中UEA摻量15%)取代了原二道后澆縫，其它部分用普通砼。已試用一年，經(jīng)檢查砼整體性良好，未發(fā)現(xiàn)收縮裂縫，大大加快施工進度。
表2
>本發(fā)明對于超長鋼筋砼現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工，是一項重大革新，可取消伸縮縫和后澆縫，砼一次澆成，大大加快工期進度，方便施工，砼結(jié)構(gòu)整體性和抗裂性良好。
本發(fā)明在北京、天津、廣州、深圳等地試用，效果良好，技術(shù)經(jīng)濟效益明顯，受到設(shè)計、施工和建設(shè)單位廣泛歡迎。
權(quán)利要求
1.一種超長鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)無縫設(shè)計施工方法，其特征在于根據(jù)構(gòu)筑物的收縮應(yīng)力曲線，在收縮大的部位設(shè)置膨脹加強帶，通過連續(xù)澆注的方式用膨脹加強帶代替以往施工中采用的伸縮和后澆縫，其中所述的連續(xù)澆注為先確定膨脹帶的位置，在2米寬的膨脹帶的兩側(cè)掛上孔徑為小于10mm的金屬絲網(wǎng)，砼從一邊推進，澆到膨脹加強帶時，改用大膨脹砼，該帶澆畢后，再改用原配比砼，如此連續(xù)澆注，所述膨脹加強帶位置的確定為不要求防水的結(jié)構(gòu)部位每隔25～30m設(shè)置一條膨脹加強帶，該帶的兩側(cè)砼為普通砼，對有防水要求的結(jié)構(gòu)部位每隔40～50m設(shè)置一條膨脹加強帶，該帶的兩側(cè)砼為小膨脹率砼，其限制膨脹率控制在2～4×10-4，所述的膨脹加強帶為摻有膨脹劑或膨脹水泥的大膨脹率砼，其限制膨脹率控制在4～6×10-4的范圍內(nèi)，該帶中鋼筋配率要提高20%，其砼的強度不低于其兩側(cè)砼的強度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無縫設(shè)計施工方法，其特征在于所述的砼膨脹劑為U型砼膨脹劑，對于大膨脹率砼而言其摻入量為水泥用量的13～15%，對于小膨脹率砼而言其摻入量為水泥用量的10～12%。
全文摘要
本發(fā)明的超長鋼筋砼結(jié)構(gòu)無縫設(shè)計施工技術(shù)，是根據(jù)構(gòu)筑物的收縮應(yīng)力曲線，在收縮大的部位設(shè)置膨脹加強帶，以較高摻量的膨脹劑或較大水泥用量的膨脹水泥配成大膨脹的砼(其限制膨脹率為4～6％)，以補償混凝土的收縮應(yīng)力通過特殊的施工方法，用膨脹加強帶代替伸縮縫和后澆縫，實現(xiàn)連續(xù)澆注混凝土施工。
文檔編號E04B1/16GK1083887SQ9311713
公開日1994年3月16日 申請日期1993年9月8日 優(yōu)先權(quán)日1993年9月8日
發(fā)明者王棟民, 韓立林, 陳富銀, 顏亨吉, 游寶坤 申請人:中國建筑材料科學研究院