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） 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. 6～2. 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 　HEA 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 h～6 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，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. 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。