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1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.超长钢筋混凝土结构UEA无缝设计施工游宝坤 李光明 王栋民 方瑞良（中国建筑筑材料科科学研究究院 北京京10000244）摘要 介绍了了以补偿偿收缩混混凝土为为结构材材料、以以加强带带取代后后浇带连连续浇筑筑超长钢钢筋混凝凝土结构构的设计计施工方方法。关键词 U型型混凝土土膨胀剂剂 无缝设设计 混凝凝土补偿偿收缩原原理The ppapeer iintrroduucess a neww deesiggn aand metthedd off ellimiinat
2、tingg baack-fillledd joointts ffor supperllongg reeinfforcced conncreete strructturee, aand givves itss thheorretiicall baasiss annd aappllicaatioon rresuultss inn ennginneerringgs. Thee meethood iis iinittiattivee booth in Chiina an abrroadd, aand conncerrns thee deesiggn ccirccle greeatlly.Keywoor
3、dss:UEEA; shrrinkkagee-coompeensttingg cooncrretee; jjionntleess dessignn;UEEA exppanssivee sttrenngthheniing zonne. 一、 前言后浇缝是一一种“抗放兼兼备，以以放为主主”的设计计原则。因因为普通通水泥混混凝土存存在收缩缩开裂问问题，后后浇缝的的设置就就是把大大部分约约束应力力释放，然然后以膨膨胀混凝凝土填缝缝，来抗抗衡残余余收缩应应力。这这种设计计已列入入规范而而广泛使使用。然然而、后后浇缝的的清理与与凿毛也也给填缝缝施工带带来了一一定麻烦烦，延长长工期有有时影响响总体结结构的设
4、设计。能能否取消消后浇缝缝？这是是设计者者向我们们提出的的挑战问问题。我院研制成成功U型型混凝土土膨胀剂剂（UEEA）后后，在结结构自防防水方面面取得了了突破，119922年（UUEA）补补偿收缩缩混凝土土防水工工法）列列为国家家级工法法（YJJGF222-992），已已在全国国推广。与与此同时时、根据据UEAA混凝土土补偿收收缩原理理，我们们在19990年年进行取取消后浇浇带的研研究，后后在工程程上从小小到大实实践。科科研成果果首次发发表11后受受到许多多设计、施施工部门门的关注注。至今今已有不不少设计计院采用用了这一一无缝设设计新方方法。不不但在地地下、水水工结构构上应用用，而且且也在上上
5、部楼面面、屋面面应用。本本文既是是阶段成成果的总总结。二、 无缝设计的的含义和和理论依依据所谓“无缝缝设计”是个相相对概念念，根据据结构情情况，可可无缝或或少缝（不不包括沉沉降缝）。它它指的是是释放收收缩应力力的后浇浇缝。其其设计思思路是“抗放兼兼备，以以抗为主主”的原则则，也即即利用UUEA补补偿收缩缩混凝土土作为结结构材料料在硬化化过程中中产生的的膨胀作作用，由由于钢筋筋和临位位约束，在在结构中中建立少少量预压压应力c。考虑结构强强度的安安全，膨膨胀不能能太大，且且在硬化化14天天基本结结束。经经研究，UUEA替替代水泥泥量100122范围围内，对对强度不不影响，其其膨胀率率2=23104
6、，在配配筋率0.200.8下，可可在结构构中建立立0.220.7Mppa预压压应力，这这一预压压应力大大致可以以补偿混混凝土在在硬化过过程中产产生温度度和干缩缩的拉应应力，从从而防止止收缩裂裂缝，或或把裂缝缝控制在在无害裂裂缝范围围内（小小于0.1mmm）。基基于这一一“抗”原理，采采用UEEA混凝凝土时，后后浇缝的的间距延延长至550m是是安全的的，比规规范200400m增长长1倍左左右，这这是无缝缝设计的的“少缝含含义”，已成成功应用用于结构构设计中中。随着我国建建筑发展展，钢筋筋混凝土土结构超超长1000m、水水平面积积超1万万m2以上比比比皆是是。楼层层数十层层，设置置后浇带带以防止止
7、结构收收缩开裂裂成为必必要措施施。然而而，它给给结构设设计和施施工带来来一定麻麻烦，工工期延长长，模板板周转、降降水和施施工管理理费都增增加，能能否取消消后浇缝缝，这具具有技术术经济意意义。工业与民用用建筑的的整体式式基础、箱箱形基础础的底板板、车间间混凝土土地面、地地下隧道道、涵管管等结构构的底板板和墙体体的特点点是，其其厚度（高高度）远远远小于于长、宽宽方向尺尺寸，当当H/LL0.22时，板板在温度度收缩变变形作用用下，离离开端部部区域，全全截面受受拉应力力较均匀匀。在地地基约束束下，将将出现水水平法向向力x；从从工程实实践可知知x是设设计主要要控制应应力，是是经常引引起垂直直裂缝的的主要
8、应应力，其其最大值值在中间间界面xx=0处处，见图图1。当当法向应应力maxx超过混混凝土抗抗拉强度度ft时时，在中中部出现现第一条条垂直裂裂缝，一一分为二二，每块块板的水水平应力力重新分分布为x，。如x，ftt则形成成第二批批裂缝。这这种裂缝缝有序性性常可在在工程中中见到。所所以，后后浇缝成成为建筑筑控制裂裂缝的主主要措施施之一。法法向应力力公式如如下maxEaaT（111/coss（L/22）式中ccx1/2/HHE，其其中cxx为水平平阻力，HH为板厚厚，E为为混凝土土弹性模模量。 只只在较短短的区间间L范围围内对削削弱温度度收缩应应力EaaT起显显著作用用，超过过一定长长度，即即使设置
9、置后浇缝缝也没有有意义。按按理论计计算，削削减maxx有效间间距为220660m。下下面谈到到的膨胀胀加强带带间距应应设在此此范围内内。 研究究表明，UUEA混混凝土在在硬化过过程中产产生膨胀胀作用，在在钢筋和和临位约约束下，钢钢筋受拉拉，而混混凝土受受压，当当钢筋拉拉应力与与混凝土土压应力力平衡时时，则AccAssAAsEss2设Ass/Acc则cEEs2 （11）式中，cc为混凝凝土预压压应力（MMpa）；As钢钢筋截面面面积；为配筋筋率（）；AAc为混混凝土截截面面积积；Ess为钢筋筋弹性模模量（MMpa）；2为混凝凝土的限限制膨胀胀率，也也即钢筋筋伸长率率（）。由式（1）可可见，c与2
10、成正比比关系，而而限制膨膨胀率2随UEEA掺量量增加而而增加，所所以，我我们通过过调整UUEA掺掺量，可可使混凝凝土获得得不同的的预压应应力。根据水平法法向力x分布布曲线，设设想在maxx地方给给予较大大的膨胀胀应力c，而而在两侧侧给予较较小的膨膨胀应力力，控制制有序裂裂缝出现现。这就就是取消消后浇缝缝的理论论依据。三、 无缝设计方方法在设计中，如如何实现现图2的的补偿收收缩应力力曲线呢呢？请参参看图33的无缝缝设计示示意图。在应力集中中的maxx处，设设膨胀加加强带，其其宽度22m,带带的两侧侧敷设密密孔铁丝丝网片，并并用立筋筋(8550)加加固，目目的是防防止混凝凝土流入入加强带带。施工工
11、时，带带外用掺掺1012%UEAA的小膨膨胀混凝凝土（膨膨胀率约约233/万），浇浇筑到加加强带时时，掺114115的的大膨胀胀混凝土土（膨胀胀率约446/万），其其强度等等级比两两侧高CC0.55等级。到到另一侧侧时又改改为浇筑筑掺量110112%UUEA的的小膨胀胀混凝土土。如此此循环下下去，可可连续浇浇筑10002200超长结结构。在混凝土供供应量或或施工力力量达不不到连续续作业要要求时，可可采用图图4的“间歇式式无缝施施工法”，加强强带一字字改为台台阶式。施施工缝凿凿毛清洗洗干净后后，用掺掺1415的大膨膨胀混凝凝土浇入入加强带带，随后后用小膨膨胀混凝凝土浇筑筑带外地地段。对于无防水水
12、要求的的楼板，可可考虑允允许出现现小于00.3mmm裂缝缝，不影影响结构构安全。可可采用如如图5的的取消后后浇缝的的设计方方法。与与图3区区别在于于加强带带两侧采采用掺88100UEEA的无无收缩混混凝土（膨膨胀率约约122/万），加加强带本本身用114115UUEA大大膨胀混混凝土。此此方法不不影响模模板周转转，将加加快楼面面施工进进度由于于楼板厚厚度小，加加强带两两侧可用用木板隔隔离。墙体的加强强带见图图3。由由于墙体体薄，面面积大，养养护困难难，受风风速和大大气温度度影响大大，容易易出现收收缩裂缝缝。因此此，我们们倾向采采用后浇浇加强带带（2mm宽）即即分段浇浇筑掺110112UUEA的
13、的混凝土土，养护护14天天后，用用掺144155的UUEA混混凝土回回填。此此方法与与传统后后浇缝设设计一样样，要设设钢片止止水带（见见图6），不不同之处处是后浇浇加强带带宽度为为2米。回回填用大大膨胀混混凝土，回回填缝时时间为114天，比比传统后后浇带缩缩短300多天。四、 无缝设计的的注意事事项由于钢筋混混凝土结结构的大大型化和和复杂化化，取消消后浇缝缝的无缝缝设计必必须根据据结构特特点灵活活运用，沉沉降缝不不能取消消，对于于具有沉沉降性质质的后浇浇缝也不不能取消消。UEEA加强强带的性性质是以以较大膨膨胀应力力补偿温温差（包包括干缩缩）收缩缩应力集集中的地地方，所所以，它它可以取取消后浇
14、浇带。加加强带的的间距控控制在440660m。 实践表明明，对于于受大气气温度和和风速影影响较小小、保温温保湿养养护可操操作性好好的地下下室、水水池、隧隧道等防防水结构构的底板板和高层层建筑的的楼板，可可采用图图3的无无缝设计计，对于于边墙，由由于薄而而且暴露露面大，里里面养护护困难，易易受风速速和温差差影响，我我们倾向向于用图图6的后后浇加强强带。 这种设设计比较较保险。 关于剪力力墙的配配筋构造造设计应应注意以以下问题题：（1）当柱柱子剪力力墙连在在一起时时，由于于柱子的的截面和和配筋率率都比墙墙体大得得多，往往往在相相连部位位出现过过大的应应力集中中而开裂裂。为分分散应力力，应该该在此处
15、处加强水水平筋81102200，其其长10000mmm，2200mmm插入入柱子中中8000mm插插入墙体体中。（2）墙体体易裂原原因是多多方面的的，但我我们发现现墙体受受力钢筋筋过多，而而作为抗抗裂的水水平构造造筋偏低低，按规规范剪力力墙最小小配筋率率为0.200.255。工工程实践践表明，由由于墙体体一般拆拆模早，养养护困难难，受温温差和干干缩影响响大，水水分蒸发发速率大大，容易易开裂，为为了控制制温差和和干缩引引起的垂垂直裂缝缝，墙体体的水平平构造钢钢筋的配配筋率不不应小于于0.55；并并使用螺螺纹钢筋筋，钢筋筋间距不不宜过大大，采用用1016mmm钢筋筋和1550mmm间距比比较合理理
16、的。墙墙体厚度度在30005500mmm。从从构造上上提高混混凝土的的极限抗抗拉强度度可有效效提高抗抗裂作用用。我们们认为，UUEA补补偿收缩缩混凝土土的抗裂裂防渗功功能要与与水平构构造钢筋筋的设计计相适应应，共同同承担抗抗衡收缩缩应力。UUEA混混凝土作作结构自自防水，可可省去外外防水作作业。因因此，适适当增加加水平构构造钢筋筋和墙的的厚度在在技术经经济上是是合理的的。（3）此无无缝设计计新技术术是基于于对UEEA混凝凝土性能能的研究究和工程程应用的的成果。采采用本技技术时，须须用中国国建筑材材料科学学研究院院研制的的UEAA产品。五、 工程实例在设计北京京西客站站中，大大面积采采用UEEA
17、结构构防水和和无缝设设计，主主楼3336m1022m，东东西楼1179mm1044m，取取消了880的的后浇缝缝。北京京城建设设计院设设计的西西客站二二层地铁铁隧道，市市政隧道道4100m，西西客站邮邮电商业业大楼等等配套工工程的地地下室，均均采用UUEA22.9万万多吨，折折合混凝凝土量550万mm3，应用用十分成成功，缩缩短工期期二个多多月。1995年年，中南南建筑设设计院设设计的福福州长乐乐国际机机场航站站楼，全全长10034mm，主楼楼地下室室3488m36mm，地板板采用UUEA结结构自防防水和取取消后浇浇带技术术，主楼楼133层楼板板2044m1411m228 7700mm2/层。
18、四四层楼板板25 8000 m22。屋面面15 8000 m22。南翼翼2522m24mm，北翼翼4322m24mm，地面面和一、二二层楼板板供499 0000 mm2。均采采用UEEA无缝缝设计，现现已浇筑筑完毕。没没有发现现裂缝，缩缩短工期期三个月月，节省省工程费费2000多万元元。六、 结语UEA无缝缝设计新新方法是是以UEEA补偿偿收缩混混凝土为为结构材材料，以以加强带带取代后后浇缝连连续浇筑筑超长钢钢筋混凝凝土结构构的一种种新技术术。对于于底板和和楼板可可用“膨胀加加强带”取代后后浇缝，连连续浇筑筑混凝土土。对于于边墙可可用“后浇加加强带”，间距距3040mm分段浇浇筑墙体体，等114天后后再用UUEA膨膨胀混凝凝土回填填。对于于变截面面大的墙墙柱之间间，要增增设水平平加强筋筋，墙体体水平配配筋率宜宜大于00.5，适当当增加墙墙体厚度度，以提提高抗裂裂能力。该该技术已已在全国国50多多个重大大工程应应用，效效果良好好，其优优点是简简化施工工程序、加加快模板板周转、整整体防水水好、缩缩短工期期和节省省工程费费用。