胡玉貴
(臨汾市建筑工程質(zhì)量監(jiān)督站,山西 臨汾 041000)
城市在快速擴張的同時,也推動了基礎建設工程的飛躍發(fā)展,大量高層建筑、大型工程不斷開工建設,也使建筑的鋼筋混凝土結構規(guī)模擴大,形式趨于復雜。基于《混凝土結構設計規(guī)范(GB 50010—2010)》要求,混凝土結構必須設置施工縫以避免裂縫等質(zhì)量問題的產(chǎn)生。由此,后澆帶施工技術得到廣泛應用,但從施工現(xiàn)狀來看,后澆帶施工技術的應用還存在一些現(xiàn)實問題。因此分析后澆帶施工技術的建筑工程應用具有重要的顯示意義。
在建筑工程中,設計后澆帶基本是遵循“抗放兼施,先放后抗”的原理?,F(xiàn)階段,建筑工程采用了大量的鋼筋混凝土設計來提升建筑的強度和壽命,而混凝土本身在外界環(huán)境、溫度應力作用下容易出現(xiàn)裂縫等質(zhì)量問題,尤其是溫度應力,會在一定程度范圍內(nèi)的混凝土結構中產(chǎn)生巨大的影響。在減少伸縮縫設置、避免混凝土結構裂縫的背景下,后澆帶技術實現(xiàn)了將混凝土結構的分段施工,是每一個施工段的混凝土結構完全獨立抵抗溫度應力帶來的變形,最后通過將所有分段混凝土結構澆筑成一個整體,抵抗整體結構中剩余溫度應力,達到控制混凝土裂縫的目的。這種臨時性的施工縫根據(jù)作用的不同可以劃分為三種類型:
(1)沉降型后澆帶:利用后澆帶解決建筑不均勻沉降所帶來的高度差,包括不良地基沉降問題、建筑塔樓與裙房的沉降問題等。
(2)溫度應力后澆帶:利用后澆帶設計,緩解混凝土結構中的溫度應力對建筑結構的影響。
(3)收縮變形后澆帶:利用后澆帶設計,緩解混凝土澆筑后出現(xiàn)的收縮變形對建筑結構的影響。
(1)橫穿后澆帶的縱向鋼筋:此類后澆帶大多位于樓板和梁交接處,通過后澆帶的設計,來避免此類結構在短期內(nèi)出現(xiàn)變形縫,并利用縱向鋼筋來位于固定后澆帶兩側的混凝土,避免混凝土出現(xiàn)過渡變形。縱向鋼筋如果采用完全斷開的方式設計,那么后澆帶周圍的結構相互獨立,互不影響,后澆帶也不會對結構的形變產(chǎn)生作用。如果采用非斷開的方式設計,鋼筋會約束兩側混凝土的形變,導致混凝土形變區(qū)域剛度中心化,不符合后澆帶設計的目的。因此,大多數(shù)建筑工程采用了如圖1所示的鋼筋設計方式。
圖1 后澆帶鋼筋設計方案
(2)鋼筋配筋設計:后澆帶中鋼筋的合理設計能夠一定程度上控制混凝土裂縫的產(chǎn)生。對于后澆帶處的縱向附加鋼筋而言,在設計時應確保其滿足公式要求:
式中:As-受拉鋼筋的面積;Ac-后澆帶區(qū)域混凝土截面積。
因此,通過鋼筋配筋,應確保混凝土的拉應變最大值(εpa)應滿足公式要求:
通過以上可以推算出后澆帶區(qū)域鋼筋的配筋比率,從而滿足建筑工程的施工質(zhì)量要求。
(1)寬度:根據(jù)建筑工程大量實踐來看,后澆帶寬度會影響其作用。寬度過窄,將不利于后澆混凝土的溫度應力釋放,導致混凝土出現(xiàn)裂縫。因此,通常后澆帶的寬度應當以1000mm最佳。
(2)設置間距:根據(jù)后澆帶施工技術應用的目的來看,旨在釋放相鄰區(qū)域混凝土結構的溫度應力,并抵抗后澆帶澆筑后的抗側剛度。因此,根據(jù)不同的建筑結構類型,后澆帶在設計時不能完全依靠過往的施工經(jīng)驗來設置間距(L),應重視混凝土收縮、抗側剛度等參數(shù)的影響,具體如式(3)所示:
式中:E-混凝土彈性模量;α-混凝土的膨脹系數(shù);H-底板或者板前的混凝土厚度。
(3)設置位置:基于后澆帶的作用來看,后澆帶應當設置在整個混凝土結構溫度應力最大的區(qū)域,以確?;炷两Y構能夠完全將應力、收縮變形進行釋放,并減少對其他建筑構件的影響。因此通常在建筑工程中,后澆帶設置在靠近支座的1/3跨度處。
(1)封閉時間:根據(jù)混凝土結構的溫度應力釋放進度來看,通常在30h左右混凝土澆筑后的溫度達到最高,在6個月左右時間完成接近80%的收縮變形。從原理角度來看,后澆帶封閉時間越晚,越有利于混凝土應力的釋放,但長時間未封閉后澆帶,勢必增大施工成本和維護費用,因此,通常結合混凝土的實際情況,在其收縮接近30%左右的時間完成后澆帶的封閉,大約在混凝土澆筑30d左右。
(2)混凝土等級:根據(jù)工程建筑施工要求,后澆帶混凝土的等級可以采取與混凝土結構相同的等級,也可以提高一個強度等級,以提高后澆帶混凝土的抗裂性能。
某住宅建筑工程二期項目,建筑面積為141878m2,地下兩層,地上12層,建筑面積125573m2,均為剪力墻結構。由于工程施工區(qū)域不良地基影響,工程后期可能存在不均勻沉降問題。因此在地下室施工過程中,設計沉降后澆帶和伸縮后澆帶兩種。
由于考慮本工程可能存在建筑不均勻沉降原因,設計沉降后澆帶。并結合溫度應力變化要求,設計收縮后澆帶。前者在上部主樓結構頂板混凝土澆筑14d后采用高于兩側混凝土強度一級的混凝土澆筑;后者在其兩側混凝土結構澆筑后60d采用與兩側混凝土強度等級相同的混凝土澆筑。
結合本工程特點,在后澆帶模板施工過程中,采用木枋和多層板作為頂部后澆帶低模板,多層板厚度為18mm,木枋尺寸為40mm×50mm,間距為150。整個后澆帶澆筑施工所需的模板按照整體制作而成,并對后澆帶的模板接縫采用獨立的支撐體系,減少模板拆除時對接縫處的影響,整個施工示意圖如圖2所示。
圖2 后澆帶成品
在后澆帶保留期,為了避免后澆帶內(nèi)混入異物、雨水等影響后期施工質(zhì)量,本工程對保留期的后澆帶進行了封閉處理,底板及頂板后澆帶兩側砌筑120寬,120高,內(nèi)抹20mm厚1:2水泥砂漿的擋水磚帶,砌體用M10蒸壓標準磚,砂漿用MU5,擋水磚帶上用18mm厚膠合板封閉。
嚴格按照本工程設計要求進行后澆帶澆筑后,應確?;炷羾栏癜凑瞻逊€(wěn)保濕的要求進行養(yǎng)護,養(yǎng)護周期不低于4周,且混凝土的強度達到100%要求才可以完成模板的拆除施工,由于本工程后澆帶施工采用獨立模板支架設計,因此在后澆帶混凝土強度滿足要求后,為避免受力發(fā)生變化,模板依次按照柱模板、梁側模、樓板底模以及梁底模的順序進行拆除。
綜上所述,后澆帶施工技術能夠顯著改善建筑工程混凝土結構的抗裂性能,減少施工縫的設計,是推動建筑工程施工質(zhì)量提升的重要技術手段。后澆帶施工技術在高層建筑、超大混凝土施工建筑中被大量采用,取得了不俗的應用效果。相關學者應重視后澆帶施工技術的研究,并深入研究鋼筋、設計形式、澆筑時間、混凝土配比對后澆帶的影響,完善后澆帶施工技術應用標準,推動建筑工程的超高層、超長混凝土澆筑施工的發(fā)展。