[发明专利]一种补偿混凝土膨胀加强带应力变化状态的监测方法

说明书

技术领域：

本发明属于建筑施工监测技术领域，涉及一种补偿混凝土膨胀加强带应力变化状态的监测方法，特别是一种新型的施工计算机处理与分析手段。

背景技术：

随着我国经济的发展，高层建筑不断涌现，目前，高层建筑普遍采用钢筋混凝土结构，而且较多采用大体积混凝土结构，由于变形荷载的影响，大体积混凝土结构易出现温度裂缝，裂缝直接影响结构的整体性能及正常使用，所以应采取措施避免裂缝的产生和控制裂缝的发展，以确保结构的安全和使用功能。依据王铁梦提出的裂缝控制方法中先放后抗，以放为主的原则，后浇带在大尺度板式混凝土结构中获得了广泛应用，但后浇带法施工存在以下问题：一是封闭时间不确定，实际工程中，以混凝土收缩完成30%的经验时间作为后浇带的封闭时间，但由于混凝土的收缩受水泥品种、水灰比、骨料种类、骨料级配、养护温度、养护措施等影响比较大，因此在实际工程中很难确定混凝土的收缩值，因此对后浇带的封闭时间也难以准确确定，造成施工工期延长；二是施工工艺复杂，后浇带预留给前期的模板支撑，钢筋防锈蚀及后期混凝土凿毛，后浇带内垃圾清理带来不便；三是后浇带设置机理不明确，后浇带是要解决钢筋混凝土结构收缩变形和温度收缩应力，而对于混凝土的温度收缩变形和温度收缩应力研究基本上停留在试验阶段。基于工程实践提出了一些简单的适合手算的近似计算方法，但通常只能算出某点或某条线上的温度及温度收缩应力，却无法分析整个结构的温度场及温度收缩应力分布规律，更无法考虑不规则结构体型及复杂边界条件；四是新老混凝土的粘结强度很难保证，后浇带混凝土由于所加膨胀剂量的不科学造成在新老混凝土连接处出现裂缝，造成渗漏或给结构带来安全隐患。

基于上述问题，从缩短工期，提高结构抗震、刚度及整体性上要求尽量少设或不设后浇带，按照裂缝控制中以抗为主的原则，游宝坤等人提出无缝设计理念”，所谓无缝设计是个相对概念，根据结构情况，可无缝或少缝(不包括沉降缝)，指释放收缩应力的后浇缝，其设计思路是抗放兼备，以抗为主的原则，也即利用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，从而取消后浇带的预留，并将其应用在实际工程中，如北京西客站、福州机场航站楼、青岛王朝大酒店等；但由于膨胀剂的种类众多、质量也良荞不齐，而且并不是所有膨胀剂都与水泥有适应性，使用了膨胀剂的混凝上仍然出现裂缝，令工程技术人员十分头痛；国内一些有影响的重大工程如北京西客站行李房(地下室)，苏州工业园区市政工程均出现过混凝上严重裂缝问题，各地混凝上工程出现裂缝的频率很高(估计有10%以上)；另外，在无缝技术的应用上国家尚未有相应的设计和施工规范，在应用过程中多靠当地的经验，并且对于现场混凝土的监测数据及试验验证较少，对膨胀剂的使用多是应用理论计算结果，这给工程带来了安全隐患，因此，对大尺度板式混凝土结构中后浇带的应用研究及工作具有重要的工程意义和实用价值。

我国前期主要发展膨胀水泥，1975年以后开始研究膨胀剂，我国膨胀剂从高碱到低碱，从高掺量到低掺量，从单一型到多功能型的方向发展，目前应用较多的膨胀剂类型有U型膨胀剂(UEA)、复合膨胀剂(CEA)、铝酸钙膨胀剂(AEA)、硫铝酸钙高效膨胀剂(CSA)。吴中伟、游宝坤等建议采用补偿收缩混凝土解决混凝土的变形引起的裂缝，设计思想是抗放兼备，以抗为主的原则，其原理是利用UEA补偿收缩混凝土作为结构材料，在硬化过程中产生适量的膨胀，由于钢筋和临位约束，在结构中建立少量预压应力可以抵消部分收缩应力，从而取消后浇带，在实际工程使用中，一般采用膨胀加强带，全部或部分代替后浇带。中国建筑材料科学研究院以混凝土收缩的整体补偿为基础，通过结构内应力与应变的试验、分析与计算，确立了通过膨胀加强带的技术取消伸缩缝和后浇缝，实现大尺度板式钢筋混凝土结构连续施工的无缝设计施工方法，其特征在于根据构筑物的收缩应力曲线，在收缩大的部位设置膨胀加强带，以较高掺量的膨胀剂或较大用量的膨胀水泥配制成大膨胀的混凝土;其它部位用较小掺量的膨胀剂或较小用量的膨胀水泥配制成小膨胀混凝土；补偿收缩混凝土这一新的应用技术为世界独创，该方法已引起我国设计施工界的巨大关注，正在全国推广。掺入适量的膨胀剂可以起到补偿收缩的作用，但不适当的使用膨胀剂会造成混凝土的早期水化热发展较快，产生温度变形而诱发早期裂缝。特别是当混凝土早期养护不好时，掺膨胀剂的混凝土可能更易开裂，史美生等人认为膨胀剂补偿收缩是有条件的，不分场合的掺加膨胀剂也是早期混凝土开裂的原因之一。

发明内容：