连续式膨胀加强带应用于超长混凝土水池施工工法.doc

连续式膨胀加强带应用于超长混凝土水池施工工法

20
2020年4月19日
文档仅供参考，不当之处，请联系改正。
连续式膨胀加强带应用于超长混凝土水池施工工法
马建集团冶金（建筑）工程技术公司
张晓栋
前言
近年来，超长混凝土水池在污水处理及给水工程中应用日益广泛，如何有效的控制超长池体收缩开裂尤为重要。一般超长结构设置后浇带以解决混凝土收缩开裂的问题，一般设计要求后浇带浇筑需待两侧混凝土结构收缩稳定后才能施工，工期要求较长，另外后浇带处的保护清理及钢筋除锈等工作无形之中增加了工程量。为此采用膨胀加强带中的连续式做法代替后浇带应用于超长混凝土水池中，在混凝土内部建立预压应力来抵消收缩拉应力，以此达到水池抗裂防渗目的。马鞍山钢铁建设集团在安徽山鹰纸业有限公司年产80万吨附属项目——给水及废水处理站工程等工程中应用连续式膨胀加强带于超长混凝土水池中，经过技术攻关有效地解决池体收缩开裂的问题，达到了连续施工，缩短工期，提前让水处理系统投入到使用中的目的。本工法就是在此工程实践基础上形成的。

1.工法特点
1.1连续式膨胀加强带可连续浇筑施工，有利于大致量水池工程全面展开施工，施工工艺简单，同时了常规后浇带施工所带来的一系列问题。
1.2连续式膨胀加强带两侧均不埋设止水带，施工完毕后没有施工缝，实现了结构自防水和无缝施工的特点。
1.3连续式的施工保证了人员无需二次进入水池内部，减少了部分高空作业，安全能够得到更好的保障。

2.适用范围
本工法适用于由于混凝土收缩而产生的拉应力为主的超长构筑物，如工业水处理站中超长混凝土水池，超长板式结构等。

3.工艺原理
超长混凝土水池开裂主要是由于温差产生的应力与混凝土本身收缩拉应力相作用的结果，在混凝土中掺入适量膨胀剂，水化过程中产生大量膨胀结晶水化物——水化硫铝酸钙，一方面使混凝土产生适度膨胀，结构中建立0.2MPa~0.7MPa预压应力来抵消混凝土硬化过程中产生的收缩拉应力，使混凝土结构得到适宜的补偿，从而保证混凝土不开裂或裂缝在无害范围内。另一方面水化硫铝酸钙为棒状、针状晶体，有效的填充了混凝土毛细孔、缝，达到了抗渗效果。
连续式做法，即先浇筑加强带外膨胀剂掺量较少的补偿性混凝土，再浇筑加强带内膨胀剂掺量较多的补偿性混凝土，不再留设后浇带，消除了留缝的因素，实现了无缝施工以及结构自防水。

4.工艺流程及操作要点
4.1施工工艺流程
连续式膨胀加强带工艺流程如图
连续式膨胀加强带的设计
确定加强带位置，绑扎加强带位置加强筋
加强带两侧铺设密目钢丝网并固定
先浇筑加强带外混凝土
再浇筑加强带内混凝土
混凝土养护

4.2操作要点
4.2.1连续式膨胀加强带的设计
（1）设计原理：膨胀混凝土在硬化过程中产生微量膨胀。在钢筋的约束下，于混凝土内部建立起一定的自应力（约0.2MPa~0.7MPa），其自应力值按下式计算：
σc=μEs·ε2
式中σc —混凝土预压应力，MPa；
μ —配筋率，%
Es—钢筋弹性模量，MPa
ε2 —混凝土的限制膨胀率，%。
从公式能够看出，当μ配筋率和Es钢筋弹性模量确定的情况下，σc混凝土预压应力与ε2混凝土的限制膨胀率成正比，ε2混凝土的限制膨胀率随膨胀剂掺量增加而增加，因此混凝土获得不同的预压应力在于调整膨胀掺量。将膨胀加强带设置在σmax应力集中处，同时给予带内较大的σc混凝土预压应力，给予带外较小的σc混凝土预压应力，即可使混凝土的收缩应力得到补偿，达到抗裂的效果。设计示意图如下：

连续式膨胀加强带设计原理图

（2）超长水池的连续式膨胀加强带的数量应考虑规范、结构及池体形式的约束条件，按每间隔30~40m结构长度并结合现场情况设置加强带，见下表确定膨胀加强带条数。

结构类别
墙体
板式结构
结构长度/m
L≤60
60＜L≤120
结构厚度/m

H ≤1.5
连续浇筑结构长度

（3）超长水池的连续式膨胀加强带位置的设置应在混凝土收缩应力发生的最大部位,一般也就是池体超长方向的中间位置，加强带应贯穿池底板，墙板及顶板。
（4）连续式膨胀加强带设置位置应请设计单位进行必要的计算，满足设计规范、结构要求及使用功能后方可施工。
(5)加强带构造要求：
①加强带带宽2m，带内的混凝土的设计强度等级比带外混凝土提高一个等级,混凝土均掺加适量膨胀剂，产生微膨胀，抵消混凝土自身产生的收缩拉应力。
②膨胀剂掺量：带外每立方米混凝土膨胀剂掺量为30~50kg/m3，带内每立方米混凝土膨胀剂掺量为40~60kg/m3，且高于带外掺量。
③胶凝材料用量：带外混凝土单位胶凝材料用量不宜小于300 kg/m3，带内混凝土单位胶凝材料用量不宜小于350 kg/m3，水胶比不宜大于0.5。
④加强带构造详图如下，带内设双层 14@150加强筋，结构内原钢筋保留，带外为双层双向钢筋，加强带与两侧先浇筑的补偿收缩混凝土用密孔钢丝网隔开，并用立筋（ 12@300）加固。

连续式膨胀加强带构造详图

4.2.2确定加强带位置，绑扎加强带位置加强筋
（1）根据已设计的加强带，现场测量放线确定其位置，并用墨线垫层上弹线标记。
（2）绑扎钢筋过程中，加强带内钢筋与带外钢筋连续施工不断开。
（3）在池底板下层钢筋绑扎完后，根据设计要求绑扎加强带内下层加强筋，池底板上层钢筋绑扎过程中，绑扎加强带内上层加强筋，池壁及顶板同理施工。
4.2.3加强带两侧铺设密目钢丝网并固定
（1）设置立筋（ 12@300），分别固定在上下层钢筋上，作为密目钢丝网骨架。绑扎上层钢筋过程中，可在加强带区域留一定范围内上层钢筋不绑扎，留出工人上下通道，便于立筋与下层钢筋的固定，或在绑扎底板上层钢筋前，提前将立筋固定好。
（2）加强带两侧绑扎密目钢丝网，钢丝网、固定立筋、上下层钢筋必须绑扎或焊接牢固。
4.2.4先浇筑加强带外混凝土
（1）浇筑前应清理带内外杂物。
（2）施工采取“先浇带外，后浇带内”的原则，即先浇筑带外大面积膨胀剂掺量较少的混凝土。
（3）由于超长水池加强带带外混凝土浇筑体量较大，应根据膨胀带分隔的区域可划分施工段，每个施工段根据现场浇筑方量保证泵车数量，确保各施工段平行施工、循序推进、分层浇筑。池壁混凝土浇筑前应对模板内侧进行充分湿润，混凝土下料可辅以溜槽等措施，严格控制下落高度在2m以内。
4.2.5再浇筑加强带内混凝土
（1）待加强带外两侧的混凝土温度降低至环境温度时再浇筑带内膨胀剂掺量较多的混凝土，并严格控制带内外浇筑间隙，避免施工冷缝的产生，连续式膨胀加强带带内带外为一次性连续施工，不再留设伸缩缝与后浇带。
（2）混凝土加强振捣，以混凝土不泛浆、不出气泡为准，底板与池壁连接处、加强带内钢筋密实，不应漏振。

浇筑顺序示意图

4.2.6混凝土养护
（1）对于水池而言，及时养护是防渗抗裂的重要措施，由于水池基本有抗渗要求，养护时间不得低于14天。
（2）混凝土浇筑完成后，应及时对暴露在大气中的混凝土表面进行潮湿养护，对水平构件，可采取覆盖塑料薄膜并定时洒水，水池底板宜采用直接蓄水养护方式。池壁在终凝后将模板的加固螺栓松掉螺母，安排专人负责对墙体（含木模）进行淋水，使其始终处于湿润状态。延长拆模时间，外模10天以后拆模，内模7天以后拆模，拆模后立即挂上塑料薄膜和草袋并浇水养护。
（3）冬期施工时，表层不得直接洒水、蓄水，可采取塑料薄膜保水，上部再覆盖岩棉被或其它保温材料。

5.材料与设备
5.1原材料要求
5.1.1水泥宜采用低水化热的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，不宜选用干缩性较大矿渣水泥，不易于膨胀剂的发挥。
5.1.2粗骨料宜选用卵石或碎石，粒径在5~31.5mm之间，其含泥量<1%，相应指标应符合《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ52- 的规定。
5.1.3细骨料宜选用中砂，含泥量<1.3%，细度模数等相应指标应符合《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ52- 的规定。
5.1.4拌合水应采用饮用自来水或者清洁天然水。
5.1.5外加剂采用高效减水剂减少水用量，采用高效混凝土膨胀剂微膨胀，补偿收缩，其质量及应用应符合《混凝土外加剂》GB8076- ，《混凝土膨胀剂》GB23439- ，《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119- 等规定。
5.1.6掺合料宜选用Ⅱ或Ⅰ粉煤灰、矿渣粉等细粉，以降低水化热，减少早期混凝土收缩，其质量应符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T1596- ，《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》GB/T18046- 的规定。
5.1.7混凝土配合比应根据设计要求进行试验室试配，满足《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55- 规定要求及补偿混凝土各种标准值。或根据膨胀剂型号参考专业厂家的技术要求确定加强带内、外膨胀剂的掺量及配合比。
5.2设备要求
本工法所采用的机具设备为普通混凝土结构施工机具设备，无需特别说明。

6.质量控制
6.1本工法采用的主要标准及规范如下
GB50300-
建筑工程施工质量验收统一标准
GB50204-
混凝土结构工程施工质量验收规范
GB50010-
混凝土结构设计规范
GB8076-
混凝土外加剂
GB23439-
混凝土膨胀剂
GB50119-
混凝土外加剂应用技术规
GB/T1596-
用于水泥和混凝土中的粉煤灰
GB/T18046-
用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉
JGJ/T178-
补偿收缩混凝土应用技术规程
JGJ55-
普通混凝土配合比设计规程
JGJ52-
普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准

6.2质量控制措施
6.2.1连续式膨胀加强带为一次性连续施工，无缝浇筑为质量控制重点，严格把控浇筑底板与池壁、加强带内外混凝土浇筑间隙，合理组织施工顺序。
6.2.2结合现场实际情况，对于设置的连续式膨胀加强带请设计单位进行必要的计算，并在试验室进行配合比试配，满足各项设计标准值后方可应用。
6.2.3提供配合比，参与搅拌站原材质量、投料数量、顺序时间等进行把控。
6.2.4浇筑前针对浇筑部位，操作要点进行详细技术交底，并配备备用人员、机械，保证浇筑过程中有序不间断。
6.2.5混凝土搅拌时间应比普通混凝土延长30秒，出盘混凝土温度低于30 ℃为佳。进场应每车检查塌落度，塌落度数值稳定后可适当放大检查间隔，检查数值合格方可浇筑，不合格不得使用。
6.2.6浇筑过程中，钢筋工跟班随时调整钢筋保护层厚度，木工跟班看模，当发现有变形、移位时，应及时采取有效措施进行处理。
6.2.7浇筑完成后应严禁在浇筑面上随意行走踩踏，堆放材料构件设备等。

7.安全措施
7.1高处作业应悬挂安全带，做好防护设施，脚手架上走道应满铺竹笆子或方木并用钢丝绑扎牢固，走道设临时栏杆，处作业严禁向下抛掷物件
7.2连续浇筑应实行倒班制，交接班时两班人员应进行现场情况交底，严禁长时间疲劳作业。
7.3施工机具、起重设备等使用前必须认真检查,施工机具挂操作牌，并按操作规程由专人操作,起重设备根据其性能设置限量和限位装置，严禁超载运作，相关用电接电应有专业电工操作。
7.4 加强现场混凝土的泵送管理，专人卸料，泵车及罐车下方严禁闲人逗留，操作人员应与出料口保持安全距离，以免突然喷出混凝土伤人。

8.环保措施
8.1严格按照市文明工地管理办法合理布置工地现场，将施工场地和作业限制在工程建设允许的范围内，现场材料、机械设备摆放定制管理。
8.2工地出入口设置洗车装置，对进出场车辆进行降尘处理，冲洗污水进入沉淀池内，避免污染市政道路。
8.3对施工场地道路进行硬化，并在晴天经常对施工通行道路进行洒水，防止尘土飞扬，污染周围环境。
8.4混凝土采用商品混凝土，避免了现场混凝土搅拌造成的扬尘污染。

9.效益分析
9.1经济效益
连续式膨胀加强带相比较后浇带用于超长水池，主要经济效益体现在：
9.1.1一次性连续浇筑，加快施工进度；
9.1.2避免了后浇带两侧浇筑后的保护、清理、凿毛等工作量；
9.1.3实现了无缝施工，结构自防水，减少了防水材料的使用，降低成本；
9.2社会效益
更快的使水处理系统投入到使用中去，提前为建设单位污水达标创造了条件。
9.3技术效益
无缝施工既解决了施工缝留设而产生后续存在渗漏的隐患，又解决了由于结构过长混凝土收缩产生的裂缝危害，防渗抗裂效果显著，池体外观质量较好。

10.应用实例
10.1安徽山鹰纸业有限公司年产80万吨附属项目——给水及废水处理站工程
10.1.1工程概况
安徽山鹰纸业有限公司年产80万吨附属项目——给水及废水处理站工程于 9月1日开工， 5月28日竣工，其中深度处理池长59.80m，宽36.80m，高3.5m，内含活性砂滤池、斜板沉淀池、fetion反应池，属于超长混凝土水池结构。
10.1.2施工情况
根据本工程的实际情况，按每30~40m结构长度，在横向从南至北第五跨横向设置一条通长膨胀加强带，在FENTON反应系统R301A/B各设一条纵向通长膨胀加强带，共3条。加强带宽度2m，并贯穿设备基础底板、墙壁及顶板。加强带内采用C40混凝土，带内混凝土掺膨胀剂10%HA-P，带外8%的HA-P。
膨胀加强带设置如图：

10.1.3结果评价
安徽山鹰纸业有限公司年产80万吨附属项目——给水及废水处理站工程经过连续式膨胀加强带应用于超长混凝土水池施工工法，有效的解决了超长结构施工留缝问题，避免了混凝土收缩产生的有害裂缝及渗漏，由于采取连续浇筑，缩短工期2个月，提前让水处理站投入使用，让建设单位污水排放提前达标，免去了由于等待水处理站建设期间所带来的污水处理费用，得到了建设单位的好评。

10.2马钢股份煤焦化公司—老区生化水处理提标改造工程
10.2.1工程概况
马钢股份煤焦化公司—老区生化水处理提标改造工程于 9月2号开工， 11月20号竣工，其中反硝化池长58米，宽34m，高8.8m，内含反硝化槽、再曝气槽，属于超长混凝土水池结构。
10.2.2施工情况
根据本工程的实际情况，按每30~40m结构长度，在58m长方向中间位置设置一条横向通长膨胀加强带，在反硝化槽与再曝气槽内各设一条纵向通长膨胀加强带，加强带宽度2m，并贯穿设备基础底板、墙壁。加强带内采用C35混凝土，带内混凝土掺膨胀剂8%HA-P，带外6%的HA-P。
膨胀加强带设置如图：

10.2.3结果评价
马钢股份煤焦化公司—老区生化水处理提标改造工程中反硝化池经过连续式膨胀加强带应用于超长混凝土水池施工工法，成功的避免了58m长方向由于水池超长结构而产生的有害裂缝，杜绝了渗漏问题，由于采取连续浇筑，缩短工期20天，与厂区原污泥处理系统、物化系统提前投入使用，确保了焦化厂水质的提标改造，加速完成了新老水处理系统的对接工作，获得了建设单位及市环保部门的好评。