HA-P抗裂防水劑在地下室底板混凝土中的應用

萬建成

（威海鴻安集團混凝土分公司，山東 威海264203）

HA-P抗裂防水劑在地下室底板混凝土中的應用

萬建成

（威海鴻安集團混凝土分公司，山東 威海264203）

HA-P型抗裂防水劑具有高效能、高施工性能、高耐久性能等功能，在威海農(nóng)村信用社綜合樓地下室底板的混凝土中摻入一定量的HA-P型抗裂防水劑后，明顯提高混凝土的密實性和抗?jié)B能力，補償混凝土的收縮，進行超長混凝土結構無縫施工，取得了良好的效果。

HA-P防水劑；補償收縮混凝土；超長無縫施工

0 概述

威海農(nóng)村信用社綜合樓位于威海市經(jīng)區(qū)，西臨青島路，東臨海濱路，南為威海市民文化中心。大樓為高層框架剪力墻結構，由主樓、附樓和地下停車場組成，基礎形式主樓主體采用梁筏基礎，附樓采用獨立基礎加防水底板，地下二層，地上十九層，其中地下一、二層為車庫，地下二層戰(zhàn)時為6級人防地下室，地上為商業(yè)辦公建筑，附樓三層，總長度為97.20m，總寬度為72.70m。該工程建筑面積49594.57m2。本工程地下室底板混凝土強度等級為C40，抗?jié)B等級為P12。由于地下水埋深2.6～5.0 m，水位變化幅度為0.5～1.0 m，若采用以往為防止混凝土干縮和溫差裂縫而留置后澆帶的傳統(tǒng)施工方法，不僅給施工過程中地下排水增加了難度，而且后澆帶保留時間一般在40～60d，工期延長，填逢不好，會留下滲漏隱患。因此如何控制混凝土裂縫、提高混凝土的密實度進而增強混凝土的抗?jié)B能力，并且對此超長結構混凝土采取無縫施工技術是該地下室底板施工的關鍵。

1 材料選用

1.1 水泥

采用煙臺山水水泥有限公司北海分公司“東岳”牌P·O42.5，水泥的物理性能指標見表1。

1.2 砂

采用威海乳山河砂。表觀密度2640kg/m3,堆積密度1430 kg/m3，含泥量1.9%，泥塊含量0.5%，細度模數(shù)2.9。

1.3 碎石

采用威海羊亭石灰?guī)r碎石，粒徑5～31.5mm,壓碎指標8.9%，表觀密度2670 kg/m3,針片狀顆粒含量9.46%，含泥量0.16%，級配良好。

表1 東岳P·O42.5級水泥性能指標

表2 II級粉煤灰性能指標

1.4 粉煤灰

采用威海華能電廠II級粉煤灰，具體指標見表2。

1.5 外加劑

采用魯南外加劑廠生產(chǎn)的JFA-1普通泵送減水劑，減水率17%，坍落度經(jīng)時損失較小，60min內(nèi)損失0.5～1mm。

1.6 抗裂防水劑

采用江西萍鄉(xiāng)眾大高新材料有限公司生產(chǎn)的HA-P抗裂防水劑。產(chǎn)品性能及技術特點：①混凝土中摻入適量的HA-P型抗裂防水劑，與水泥水化反應后產(chǎn)生一定的體積膨脹，補償混凝土的干縮、冷縮變形，從而達到密實混凝土，提高抗?jié)B的目的。②可以改變混凝土的應力狀態(tài)，使混凝土處于受壓狀態(tài)，提高了混凝土的抗裂能力，并具有一定的脹縮可逆性，即產(chǎn)生膨脹后如果水分不足將出現(xiàn)回縮，但只要水分重新充足又產(chǎn)生膨脹，這一特性十分有利于防水混凝土微裂縫的愈合，可持續(xù)保持混凝土不收縮、不滲水。③在混凝土水化硬化過程中，形成大量結晶膨脹的有機物及高分子聚合物填充和堵塞孔隙，切斷了毛細管和其它孔隙之間的連通，并使其孔徑變小，從而提高了混凝土的抗?jié)B性。

2 配合比設計

⑴為了防止混凝土裂縫的產(chǎn)生，經(jīng)多方論證，該工程采用了粉煤灰、微膨脹抗裂防水劑“雙摻”技術。在混凝土中摻入一定量的粉煤灰替代水泥，可提高混凝土的可泵性，降低混凝土的溫升，有利于避免裂縫的出現(xiàn)，并可消除冷縫；摻入微膨脹抗裂防水劑可使混凝土微膨脹產(chǎn)生一定的自應力，以補償、減少混凝土的收縮，防止混凝土開裂。

⑵以膨脹加強帶取代后澆帶，實現(xiàn)超長結構無縫施工。以較高摻量的膨脹劑配制成大膨脹的混凝土（其限制膨脹率控制在3.5×10-4～4.5×10-4）；其他部位用較小摻量的膨脹劑配制成小膨脹的混凝土（補償收縮混凝土，其限制膨脹率控制在2.0×10-4～3.0×10-4）。填充用膨脹混凝土其強度等級比兩側高5MPa。

混凝土經(jīng)試驗試配確定，補償收縮、微膨脹混凝土配合比見表3。

3 地下室結構基本情況

無縫施工是以摻膨脹劑的補償收縮混凝土為結構材料，以加強帶取代后澆帶，連續(xù)澆筑超長混凝土結構的一種新技術。

本工程原設計南北縱向設置3條后澆帶，東西橫向設置2條后澆帶，厚度0.6m,配筋中φ18＠200，雙向雙層，單向配筋率0.51%。傳統(tǒng)設置后澆帶是一種“ 以放為主”的設計方法，但由于后澆帶部分不能與主體同時施工，也給施工帶來了很多問題。若采用無縫設計與施工必須根據(jù)結構特點靈活運用，沉降縫不能取消，對于具有沉降性質(zhì)的后澆縫也不能取消。鑒于此，應業(yè)主的委托，施工、監(jiān)理會同設計方，對圖紙進行設計變更，因原設計東西橫向第一條后澆帶為沉降縫，不能取消，其余后澆帶均改為膨脹加強帶。

圖1 地下室沉降縫、膨脹加強帶平面示意圖

4 抗裂分析計算

水泥水化熱引起混凝土最高絕熱溫升：

式中W1——混凝土水泥用量（kg/m3）；

W2——混凝土抗裂防水劑用量（kg/m3）；

K——摻合料折減系數(shù)，粉煤灰取0.25～0.3；

F——混凝土中活性摻合料用量（kg/m3）；

Q1——P·O42.5級水泥7d水化熱取356kJ/kg；

Q2——抗裂防水劑水化熱值，取249 kJ/kg；

Rn——混凝土密度，取2400kg/m3；

C——混凝土比熱，取0.96 kJ/kg·K

考慮混凝土底板一維散熱，散熱系數(shù)為0.6，則由水泥水化熱引起的溫升值：T1= 60.84℃×0.6 =36.5℃

混凝土入模溫度：T2= 4℃

則預計混凝土中心平均溫度：

環(huán)境溫度1～7℃，取平均差值T0=（7－1）/2 = 2℃

∴混凝土的最大冷縮值：St =α×（T3－T2＋T0）

混凝土7d最大收縮值Sd(t)按下面經(jīng)驗公式計算：

表3 補償收縮、微膨脹混凝土配合比 kg/m3

表4 混凝土配合比試驗結果

式中m1、m2……mn為各種影響因素(這里取m1= 1.00；m2= 1.35；m4= 1.00 ；m5= 1.20 ；m6= 1.00 ；m7= 0.77；m8= 1.30 ；m9= 0.86)。

混凝土的極限延伸率Sk（C40抗拉強度Ri= 2.55MPa）

按下式計算：

混凝土7d的極限延伸率：

混凝土的受拉徐變，偏于安全地假設為極限延伸率的0.5倍，則

混凝土的最終變形：

5 試驗結果分析

基準混凝土為不摻加HA-P抗裂防水劑，試驗結果見表4。

通過試驗結果分析如下：

5.1 混凝土拌合物的流動性

摻加HA-P抗裂防水劑后，混凝土的流動性能得到改善，這是因為其內(nèi)部復合了減水組分。若與基準混凝土相同的坍落度可以進一步減少用水量，降低水膠比，減少收縮，增加密實度。

5.2 混凝土的限制膨脹率性能

按現(xiàn)行標準GB50119中規(guī)定的方法試驗的結果，摻加8%的HA-P抗裂防水劑混凝土膨脹率(水中14d)≥1.5×10-4；摻加10%的HA-P抗裂防水劑混凝土膨脹率(水中14d)≥2.5×10-4，滿足補償收縮混凝土及填充用膨脹混凝土對限制膨脹率的要求。

5.3 混凝土的強度性能

摻加HA-P抗裂防水劑使混凝土7d 和28d的強度均有所提高，說明在相同水膠比的情況下，增加了混凝土的早期抗拉能力。

5.4 混凝土的抗?jié)B性能

摻加粉煤灰，使混凝土結構更加致密，基準混凝土均達到抗?jié)B要求，但摻加HA-P抗裂防水劑后，混凝土抗?jié)B等級達到30以上，抗?jié)B能力顯著提高。

5.5 混凝土的抗裂性能

抗裂是該工程混凝土性能的一項重要指標，針對本試驗我們依據(jù)《混凝土結構耐久性設計與施工指南》自制了平板試件。采用角鋼焊制的凈尺寸600mm×600mm×63mm模具，模具四邊與底版用螺栓固定，內(nèi)側每邊焊接兩排（相互交錯）共14根Φ10×100mm的螺紋鋼。分別在模具中澆筑基準混凝土和摻加HA-P抗裂防水劑混凝土，在試驗室（溫度20±2℃，濕度70%±5%）用電風扇對其表面進行吹風，觀察表面裂縫出現(xiàn)的時間及裂縫分布情況。經(jīng)過對比，摻加HA-P抗裂防水劑的混凝土出現(xiàn)裂縫時間較基準混凝土晚，且裂縫數(shù)量少而細。

6 混凝土施工

6.1 施工控制

⑴準確計量，嚴格按照配合比施工，專職技術人員對攪拌主機電腦輸入配合比數(shù)據(jù)進行校對，并通過地磅對混凝土密度進行復檢。

⑵調(diào)整攪拌主機自動攪拌程序中的攪拌時間，比普通混凝土延長30s，以保證拌合物攪拌均勻。

⑶隨時檢測混凝土坍落度，及時調(diào)整用水量，嚴格控制水膠比，確?；炷寥氡锰涠瓤刂圃?80mm以內(nèi)，為保證混凝土的抗裂性和抗?jié)B性要求，在滿足混凝土正常澆筑的情況下，坍落度盡可能小。

⑷整體分層連續(xù)澆筑或推移式連續(xù)澆筑，應縮短間歇時間，并在前層混凝土初凝之前將次層混凝土澆筑完畢，避免出現(xiàn)施工冷縫而造成滲水隱患。

⑸膨脹加強帶的結構位置和數(shù)量設計與后澆帶設計相同，帶寬為2m，帶內(nèi)水平配筋率增加10%～15%，帶兩側面掛上密孔鋼絲網(wǎng)，防止帶外混凝土流入帶內(nèi)。先澆帶外混凝土，再澆帶內(nèi)混凝土，按膨脹加強帶配合比施工。

⑹混凝土澆筑面應及時進行二次抹壓處理。

⑺采用蓄水養(yǎng)護，膨脹混凝土必須要有充分的保濕養(yǎng)護才能更好地發(fā)揮其膨脹效應，持續(xù)養(yǎng)護時間不得少于14d。

6.2 施工質(zhì)量

⑴施工現(xiàn)場隨機取樣，留置混凝土抗壓和抗?jié)B試塊。試驗結果，C40混凝土平均強度45.9MPa,最小值41.2MPa,標準差為3.3MPa；C45混凝土平均強度51.9MPa,最小值47.5MPa,標準差為3.8MPa；采用統(tǒng)計方法進行強度評定，達到質(zhì)量要求?？?jié)B等級遠大于P12。

⑵現(xiàn)場混凝土的抗壓強度、抗?jié)B等級及限制膨脹率的評定結果見表5。

表5 現(xiàn)場混凝土性能檢測

⑶施工期間經(jīng)有關單位多次檢查未出現(xiàn)裂縫，該工程地下室基礎于2009年11月份施工，到目前為止混凝土未出現(xiàn)任何裂縫和滲漏等問題。

7 結束語

⑴工程實踐說明，HA-P抗裂防水劑應用于補償收縮混凝土中，能夠有效地解決膨脹加強帶取代后澆帶施工工藝，從而給施工帶來諸多方便。

⑵通過對超長混凝土結構的綜合分析與計算，為無縫施工提供了理論依據(jù)，并對工程施工的質(zhì)量控制具有指導意義。

⑶工程實踐表明，摻加一定量的HA-P抗裂防水劑的混凝土綜合性能會大幅度地提高，滿足施工中對混凝土各項性能的要求。

Application of basement fl oor slab concrete with HA-P water-proof additive

Wan Jiancheng
(Weihai Hong’an Group Concrete Branch,Shandong Weihai 264203)

HA-P water-proof additive has the properties of high efficiency performance and durability.The effect of application of basement fl oor slab concrete in the rural credit cooperatives building in Weihai with HA-P water-proof was studied, The results show that, the compaction of fresh concrete is improved, its impermeability is obviously increased.the shrinkage-compensating concrete is used in the no-seam construction technology of over length concrete structure,and obtains good results.

HA-P water-proof additive; shrinkage-compensating concrete; the no-seam construction technology of over length concrete structure

萬建成（1974-）男，工程師。

[單位地址]山東省威海市張村鎮(zhèn)柳溝村東(264203)