【摘要】大型的建筑物大量興建，超長鋼筋砼結(jié)構(gòu)越來越多，同時大型水廠、高層建筑物的大型地下室等工程對砼結(jié)構(gòu)自防水要求越來越嚴(yán)格。如何對超長鋼筋砼結(jié)構(gòu)裂縫進(jìn)行有效控制，是砼結(jié)構(gòu)自防水設(shè)計施工效果的關(guān)鍵。
【關(guān)鍵詞】超長鋼筋砼結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)自防水；裂縫；控制技術(shù)
近年來，大型的建筑物大量興建，超長的鋼筋砼結(jié)構(gòu)越來越多，同時大型水廠、高層建筑物的大型地下室、地鐵隧道等工程對砼結(jié)構(gòu)自防水要求越來越嚴(yán)格。為了滿足建筑功能及其他要求，其中部分超長結(jié)構(gòu)不設(shè)伸縮縫。鋼筋砼框架結(jié)構(gòu)伸縮縫的最大間距：室內(nèi)55m、露天35m，剪力墻結(jié)構(gòu)：室內(nèi)45m、露天30m。如果在設(shè)計施工中不采取相應(yīng)的裂縫控制措施，這些超長結(jié)構(gòu)將可能出現(xiàn)大面積的明顯的裂縫，影響建筑物的結(jié)構(gòu)安全和正常使用。超長結(jié)構(gòu)的裂縫控制涉及到設(shè)計方法、結(jié)構(gòu)形式與構(gòu)造、施工工藝、建筑材料、氣候環(huán)境等方面，各種因素之間是相互影響、相互制約，最終對建筑物的裂縫控制會產(chǎn)生不同的結(jié)果。近年在工程中廣泛應(yīng)用的補償收縮砼技術(shù)從建筑材料的角度解決了砼收縮裂縫問題，實踐證明是一種有效的超長結(jié)構(gòu)的裂縫控制技術(shù)。
1 工程概況
某水廠工程設(shè)計規(guī)模為40萬m3/d，一期工程已建成并投產(chǎn)多年，二期工程即將竣工投產(chǎn)中，兩期工程規(guī)模均等，在工藝流程上互相銜接。按地質(zhì)勘探，建設(shè)場地表層為0.8~3.5m厚的人工雜填土，其次為2.5~5.4m厚的淤泥層；地下水埋深 0.2~2.7m。地下水對鋼結(jié)構(gòu)有弱腐蝕性，對砼無腐蝕性，有弱侵蝕性。
為提供優(yōu)質(zhì)生活飲用水，該水廠供水水質(zhì)不僅應(yīng)符合生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)（GB5749 -85），其中濁度<1NTU、PH≥7.0，而且遠(yuǎn)期出廠水質(zhì)應(yīng)達(dá)到“供水行業(yè)2000年技術(shù)進(jìn)步發(fā)展規(guī)劃”中二類水司水質(zhì)目標(biāo)。因而該工程的防水防腐措施的設(shè)計與施工要求嚴(yán)格。
該工程處于浙江地區(qū)，高溫天氣多，暴雨頻繁。各個池體平面尺寸大多超出規(guī)定的鋼筋砼結(jié)構(gòu)伸縮縫最大間距要求，如清水池結(jié)構(gòu)長度與寬度為75.90×71.35m，屬于超長鋼筋砼結(jié)構(gòu)，防水與裂縫控制成為該工程設(shè)計施工的關(guān)鍵。
普通砼由于收縮及收縮累積，如構(gòu)件很長而一次澆筑往往出現(xiàn)開裂。因此設(shè)計和施工中一般地說30~40m留設(shè)后澆帶或變形縫。后澆帶一般要經(jīng)過 40~60d才能回填，工期延長，后澆帶處清理又十分麻煩，填充不好還會留下�漏隱患。而變形縫則往往影響外觀，甚至影響使用功能，變形縫的填塞材料又存在老化與腐蝕問題。該工程擬不設(shè)或少設(shè)置后澆帶與變形縫，必須謀求新的設(shè)計與施工理念。
2 設(shè)計技術(shù)原理
在綜合防水措施中，結(jié)構(gòu)自防水是根本防線，因為防水卷材、涂抹防水和外包防水層終歸存在老化破裂的問題。如該工程有防水與防腐要求嚴(yán)格，而大部分池體結(jié)構(gòu)宜采用清水砼，這就給我們在結(jié)構(gòu)防水抗裂設(shè)計上提出了課題。
鋼筋砼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的原因很復(fù)雜，就材料而言，砼水化硬化過程中產(chǎn)生的干縮、冷縮（溫差收縮）、化學(xué)減縮與塑性收縮等是主要原因。任何防水砼結(jié)構(gòu)，抗裂比抗?jié)B更重要，只有不裂才能不，即防水的前提是抗裂，抗裂比抗更關(guān)鍵。一是降低溫差和砼的收縮；二是提高砼的極限拉伸值。但是，要提高砼的極限拉伸值是非常困難的，而且價格高昂，在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)上應(yīng)用于工程施工中是不可行的。唯有設(shè)法降低砼的水化熱和收縮，控制砼因溫差或收縮引起的拉應(yīng)變量不大于砼的極限拉伸值，則砼可不設(shè)伸縮縫而不開裂。
為降低砼的水化熱和收縮的設(shè)計技術(shù)原理是，通過在普通砼中摻加一定量的緩凝型膨脹劑，如ZY-2型膨脹劑，則拌水后生成大量的膨脹性結(jié)晶水化物――水化硫鋁酸鈣（C3A.3CaSO4.32H2O，即鈣礬石），使砼適度膨脹，在鋼筋限制條件下，砼中產(chǎn)生0.2～0.7Mpa預(yù)壓應(yīng)力，當(dāng)砼開始收縮時，鋼筋中的應(yīng)力逐漸釋放出來，用適量的限制膨脹來補償最大收縮，使砼處于“無收縮”狀態(tài)，從而減免砼出現(xiàn)開裂。
摻加一定量的緩凝型膨脹劑還會降低砼的溫差。砼綜合溫差可分為兩方面：其一為砼水化熱最高溫度與環(huán)境平均氣溫之差；其二為砼收縮當(dāng)量收縮溫差。其中砼水化熱最高溫度與環(huán)境平均氣溫之差，有關(guān)規(guī)范規(guī)定要求不宜超過半數(shù)25℃。砼收縮當(dāng)量溫差，砼收縮值，普通砼限制收縮率（2～3）×10-4，即將20～30℃。而普通砼早期的極限拉伸值很低，因此很容易出現(xiàn)裂縫。摻膨脹劑的砼能產(chǎn)生膨脹效應(yīng)，14天的限制膨脹率為（2～4）×10-4，不但可以補償砼收縮，而且能降低砼的溫差。補償收縮砼則可降低溫差30℃，是很大的溫差補償效應(yīng)。對于普通砼，由于其收縮，砼收縮當(dāng)量溫差為正數(shù)，對于補償收縮砼，由于產(chǎn)生膨脹，當(dāng)量收縮溫差為負(fù)數(shù)，其綜合溫差變化相對低得多，使結(jié)構(gòu)的溫差變形小于砼的極限拉伸，起到防止砼產(chǎn)生裂縫的作用，從而達(dá)到延長伸縮縫間距或合理取消后澆帶的目的。
3 施工方法和措施
由于超長鋼筋砼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)最大應(yīng)力的位置，一般是砼產(chǎn)生最大收縮（包括溫差）應(yīng)力的區(qū)段，這樣若采用膨脹砼的膨脹應(yīng)力可補償結(jié)構(gòu)的收縮應(yīng)力，并在收縮應(yīng)力最大之處給予較大膨脹應(yīng)力來補償。
在該工程中，我們采取在砼結(jié)構(gòu)中摻加了占水泥量的8%（取代水泥量，下同）的ZY-2型膨脹劑，另在清水池上設(shè)置縱橫加強帶，如圖1所示。
加強帶設(shè)置寬度為2m，施工構(gòu)造見圖2。加強帶中的砼強度等級比主體結(jié)構(gòu)提高一個等級，而且ZY-2型膨脹劑摻量提高為水泥量的10%。帶間增加10%～15%的水平鋼筋，加強帶的兩側(cè)分另架設(shè)快易收口網(wǎng)，并用立筋加固，以防止不同配合比的砼流入帶內(nèi)。加強帶的兩邊主體結(jié)構(gòu)是采用占水泥量8%膨脹劑的補償收縮砼澆筑。
圖1清水池加強帶設(shè)置示意
圖2加強帶施工構(gòu)造
該工程結(jié)構(gòu)砼強度等級為C25、抗?jié)B標(biāo)號為S6。施工時，先用摻8%膨脹劑的砼從帶的一端向另一端推進(jìn)，當(dāng)澆筑到加強帶改用摻10%膨脹劑的砼澆筑，澆完加強帶內(nèi)砼后再改為摻8%膨脹劑的砼澆另一端。
在施工中還注意了以下問題：a、砼澆筑時，避開了35℃以上的高熱氣溫，并盡量避免有猛烈陽光直照；b、砼振搗均勻、密實，不過振、不漏振；c、砼澆筑1-2小時內(nèi)，采用二次振搗與二次壓光，以期提高砼的抗拉強度；d、由于炎熱天氣施工，澆灌了一定面積后馬上用低標(biāo)號砂漿涂抹表面，待終凝后開始蓄水養(yǎng)護(hù)，蓄水厚度約15cm，養(yǎng)護(hù)期加強帶28天，其余14天。
4 結(jié)語
該工程在砼施工前通過對ZY-2型膨脹劑的試驗和C25、S6砼的試配表明：ZY-2型膨脹劑具有堿含量低，可有效地防止堿-骨料反應(yīng)帶來的危害，對砼的坍落度無影響，具有良好的施工性能。
從該工程的施工結(jié)果看，對超長鋼筋砼結(jié)構(gòu)所采取的裂縫控制技術(shù)是可行的，在施工中采取可靠的措施，按規(guī)范認(rèn)真施工，實現(xiàn)砼連續(xù)澆筑，簡化了施工工序，提高了生產(chǎn)效率，加快了施工進(jìn)度，減少了模板的周轉(zhuǎn)，并保證了工程質(zhì)量。同時，砼結(jié)構(gòu)中水化生成的鈣礬石晶體起填充、切斷和堵塞毛細(xì)孔的作用，使砼密實度提高，達(dá)到了結(jié)構(gòu)自防水的目的，不僅提高了施工質(zhì)量，而且節(jié)省了綜合防水費用，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果明顯。
兩期工程各個池體鋼筋砼結(jié)構(gòu)至今都沒有發(fā)現(xiàn)裂縫�？梢�，對于超長鋼筋砼結(jié)構(gòu)，只要我們勤于思考，超越常規(guī)思維方式，采取妥善的設(shè)計與施工措施，實現(xiàn)無縫施工是完全可能的。
參考文獻(xiàn)：
薛紹祖編著《地下建筑工程防水技術(shù)》，中國建筑工業(yè)出版社2003年第一版；王鐵夢《建筑物裂縫控制》。
