uea膨胀剂无缝设计及应用

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1、超长钢筋混凝土结构UEA膨胀剂无缝设计及应用　　1前言　　后浇带是一种扩大伸缩间距和取消结构永久伸缩缝的有效措施，它是施工期间保留的临时性温度收缩变形缝，保留一定时间后，再进行填充封闭，后浇成连续整体的无伸缩缝结构。这是一种：抗放兼备、以放为主的设计原则。因为普通混凝土存在收缩开裂问题，后浇带的设置就是把大部分约束应力释放，然后以膨胀混凝土填缝，以抗衡残余收缩应力，这种设计已列入规范而广泛使用。　　　　后浇带的清理与凿毛，给填缝施工带来麻烦，延长工期，有时影响总体结构的设计。因此，取消后浇带，采用无缝设计，在混凝土内掺膨胀剂的新方法，广

2、泛应用于高层建筑地下防水工程、各种水工结构和超长钢筋混凝土结构。　　　　2　无缝设计的含义和理论依据　　2.1所谓无缝设计是个相对概念，根据结构情况，可无缝或少缝。它不包括沉降缝。它指的是释放收缩应力的后浇带，其设计思路是：抗放兼备、以抗为主的原则。也即用UEA补偿收缩混凝土作为结构材料，在硬化过程中产生的膨胀作用，由于钢筋和邻位约束，在结构中建立少量预压应力σ。　　考虑结构强度的安全，膨胀不能太大，且在硬化14d基本结束。经研究，UEA替代水泥量10～12％范围内，对强度不影响，其膨胀率ε2=(2～3)×10-4，在配筋率υ=0.2～

3、0.8％下，可在结构中建立0.2～0.7Mpa预压应力，这一预压应力大致可以补偿混凝土在硬化过程中产生温差和千缩的拉应力，从而防止收缩裂缝，或把裂缝控制在无害裂缝范围内。基于这一以抗为主的原理，采用UEA混凝土时，后浇带的间距可延长至60m是安全的，比规范20～40m增加1倍左右，这是无缝设计的少缝含义，已成功应用于结构设计中。　　　　2.2从材料上来讲UEA膨胀剂在水化过程中以形成钙矾石为膨胀源，这种膨胀结晶是稳定的水化物，具有填充毛细孔和切断毛细管的作用，使大孔变小孔，使混凝土孔隙率降低，从而增加混凝土的密实性，提高混凝土本身的抗渗

4、能力。　　2.3随着我国建筑超长、超大的发展，超长建筑物设置后浇带以防止结构收缩开裂成为必要措施。然而，它给结构设计和施工带来一定麻烦，后浇带的清理凿毛问题，工期延长，模板周转、降水和施工管理费都增加。若取消后浇带，就具有明显的技术经济意义。　　工民建的整体式基础，箱形基础的底板，车间混凝土地面、地下隧道、涵管等结构底板和墙体的特点是，其厚度远小于长、宽方向尺寸，当H/L≤0.2时，板在温度收缩变形作用下，离开端部区域，全截面受拉应力较均匀。在地基约束下，将出现水平法向应力σx，从工程实践可知，σx是设计主要控制应力，是经常引起垂直裂缝

5、的主要应力，其最大值在长度的中点截面x=0处(见图1)。　　当法向应力σmx超过混凝土轴心抗拉强度设计值f1时，在中部出现第一垂直裂缝，一分为二，每块板的水平应力重新分布σ1x如σ1x>ft，则形成第二批裂缝。这种裂缝有序性常可在工程中见到。所以后浇带作为建筑物中控制裂缝的主要措施之一。从以下法向应力公式可见　　σmx=-EoacT(1-1/coshβ)•S　(1)　　cosh——双曲余弦函数　　Cx——地基对混凝土的约束系数(N／mm2)　　H——混凝土结构的厚度(mm)　　L——混凝土结构的长度(mm)　　Ec——混凝土的弹性模量(

6、1×104MPα)　　αc——混凝土的线膨胀系数(1×10-5/℃)　　T——综合温差(℃)　　S——应力松驰系数　　只有在较短的间距(L)范围对削减温度收缩应力(E。a。T)起显著作用，超过一定长度，即使设后浇带也没有意义。按理论计算，削减σmax有效间距为20～60m。下面谈到的膨胀加强带间距应设此范围内。　　2.4研究表明，UEA混凝土在硬化过程中产生膨胀作用，在钢筋和邻位约束下，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　　Ac•σc=As•σs=As•Es•ε2　　μ＝As/Ac　　σc＝μ•Es•ε2　(2

7、)式中σc——混凝土预压应力(MPα)σs——钢筋预拉应力(MPα)　　As、Ac——分别为钢筋截面积和混凝土截面积(mm2)　　μ——配筋率(％)　　Es——钢筋弹性模量(MPα)　　β2——混凝土的限制膨胀率(也是钢筋伸长率)(％)　　由(2)式可见，σc与ε2成正比关系，而限制膨胀率ε2随UEA的掺量增加而增加，所以，我们通过调整UEA掺量，可使混凝土获得不同的预压应力。　　根据水平法向力σx分布曲线，我们设想在σmax地方给予较大的膨胀应力σc，而在两侧给予较小的膨胀应力，(见图2)，全面地补偿结构的收缩应力，控制有序裂缝的出现

8、。这就是取消后浇带的粗浅理论依据。　　　　3　无缝设计方法　　3.1在设计中，如何实现图2的补偿收缩应力曲线呢?请参看图3的无缝设计示意图。　　在应力集中的σmax处，设膨胀加强带，其宽度2m，带的两侧铺设