超大面積混凝土構(gòu)件無(wú)縫施工案例探討

郭銳

【摘要】在地下工程施工中如何保證大體積混凝土基礎(chǔ)地板和墻板不出現(xiàn)有害裂縫的關(guān)鍵是優(yōu)化混凝土的配合比， 控制混凝土的入模溫度和保溫養(yǎng)護(hù)，摻入TB-CSA 抗裂防水劑拌制的補(bǔ)償收縮混凝土， 可削減收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力， 使基礎(chǔ)地板和墻板不滲不漏， 達(dá)到結(jié)構(gòu)的自防水； 摻入適量的粉煤灰和礦渣粉以取代等量的水泥可以降低水化熱。本文主要結(jié)合抗裂防水劑在地下工程中的應(yīng)用為例進(jìn)行說(shuō)明分析，以供廣大同行交流學(xué)習(xí)。

【關(guān)鍵詞】抗裂；防水劑；地下；工程；混凝土；施工；應(yīng)用

一、工程概況

工程場(chǎng)由高層、多層住宅、地下車庫(kù)、半地下配套公建和半地下車庫(kù)組成。工程人防部分底板厚400，外墻厚300，地下室頂板厚250，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30，抗?jié)B等級(jí)P6；非人防部分底板厚300，強(qiáng)度等級(jí)C30，外墻厚350，強(qiáng)度等級(jí)C30，抗?jié)B等級(jí)P6，地下室頂板厚160。

該工程地下室部分為超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，超出規(guī)范規(guī)定的最大長(zhǎng)度較多，同時(shí)結(jié)構(gòu)與工程條件復(fù)雜，施工技術(shù)相對(duì)較復(fù)雜，除了必須滿足工程要求的強(qiáng)度、剛度、整體體等要求外，還存在超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫預(yù)防與防水問(wèn)題，為了提高工程質(zhì)量，加快施工的進(jìn)度，決定考慮在底板側(cè)墻及頂板摻加抗裂防水劑TB-CSA，并在適當(dāng)位置設(shè)置后澆帶（見(jiàn)附圖）。

二、TB-CSA抗裂防水劑的性能

“TB-CSA抗裂防水劑為一種新型混凝土防水劑，它物理性為粉狀、不燃、無(wú)毒、無(wú)氯、低堿（<0.50‰），細(xì)度（0.08mm方孔篩余量）≤10%；。摻量8-12%（替代膠凝材料量）；7天限制膨脹率≥0.025%；抗?jié)B等級(jí)在適當(dāng)條件下可達(dá)P35；抗壓強(qiáng)度比同配比砼提高10%；凝結(jié)時(shí)間同于基準(zhǔn)混凝土，對(duì)鋼筋無(wú)銹蝕，能使混凝土的抗?jié)B標(biāo)號(hào)提高1-2個(gè)等級(jí)”，由于它的膨脹作用，可以讓混凝土內(nèi)部的應(yīng)力分布得到改善，使用此抗裂防水劑對(duì)提升該工程的抗裂防滲性將有巨大地作用。

三、TB-CSA抗裂防水劑的作用機(jī)理

混凝土結(jié)構(gòu)防止裂縫的發(fā)生是個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題，在施工過(guò)程中，一般根據(jù)結(jié)構(gòu)情況要求混凝土構(gòu)件無(wú)縫或少縫。它不包括沉降縫。它指的是釋放收縮應(yīng)力的后澆帶，抗裂防水劑的作用機(jī)理：抗放兼?zhèn)?、以抗為主的原則。也即用CSA抗裂防水劑或膨脹劑補(bǔ)償收縮混凝土作為結(jié)構(gòu)材料，在硬化過(guò)程中產(chǎn)生的膨脹作用，由于鋼筋和鄰位約束，在結(jié)構(gòu)中建立少量預(yù)壓應(yīng)力σ。

考慮結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的安全，膨脹不能太大，且在硬化14d基本結(jié)束。經(jīng)研究，CSA替代水泥量8～12%范圍內(nèi)，對(duì)強(qiáng)度不影響，其膨脹率ε2=（2～3）×10-4， 在配筋率υ=0.2～0.8%下，可在結(jié)構(gòu)中建立0.2～0.7Mpa預(yù)壓應(yīng)力，這一預(yù)壓應(yīng)力大致可以補(bǔ)償混凝土在硬化過(guò)程中產(chǎn)生溫差和千縮的拉應(yīng)力，從而防止收縮裂縫，或把裂縫控制在無(wú)害裂縫范圍內(nèi)。

四、混凝土裂縫發(fā)生機(jī)理

混凝土裂縫產(chǎn)生的原因是多方面的，情況較為復(fù)雜，綜合原因很多。工程實(shí)踐證明，裂縫形成的原因主要有三個(gè)方面：變形、荷載及不均勻沉降。一般由溫差、收縮、不均勻沉降等引起的變形形成的裂縫占80%，荷載造成的占20%。而對(duì)于超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)、大體積混凝土產(chǎn)生的裂縫主要有以下兩種。

1、溫度差異造成混凝土裂縫產(chǎn)生：對(duì)于較大體積混凝土澆筑工程，在混凝土澆筑硬化的早期，由于水泥的水化能夠發(fā)出大量的熱量，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部溫度升高過(guò)快，同時(shí)混凝土表層的溫度由于受到空氣的溫度影響，氣溫很低，因此就產(chǎn)生了內(nèi)部與外部相差很大的溫差，從而使混凝土內(nèi)部發(fā)生壓力，混凝土表明產(chǎn)生拉力，當(dāng)這些力度大于混凝土自身的抗拉強(qiáng)度后，混凝土的表面就會(huì)發(fā)生裂紋，所以大體積混凝土在施工過(guò)程中，一定要注意溫度的作用。

2、體積壓縮導(dǎo)致混凝土裂縫的產(chǎn)生：

當(dāng)混凝土澆筑施工結(jié)束數(shù)天后，水泥所含的水化熱量基本釋放完畢，混凝土的溫度逐步由高降低，在這個(gè)降溫過(guò)程中會(huì)引發(fā)混凝土的收縮，再加上混凝土由于體積過(guò)大，內(nèi)部在受到地基和結(jié)構(gòu)的約束，混凝土不能自由改變形狀，加上溫度變化發(fā)生的拉應(yīng)力，就有可能超出混凝土自身的極限強(qiáng)度，從而在約束面向下開(kāi)始形成收縮裂縫，影響混凝土工程的質(zhì)量與美觀。

五、技術(shù)措施

1 地下車庫(kù)設(shè)置永久縫一道，上段設(shè)置后澆帶間距不超過(guò)100m，下段設(shè)置后澆帶間距不超過(guò)80m；

2 帶外混凝土采用補(bǔ)償收縮混凝土。帶外及后澆帶補(bǔ)償收縮混凝土的性能指標(biāo)符合下表要求，膨脹劑選用國(guó)內(nèi)知名建材制造廠家生產(chǎn)的CSA抗裂防水劑，同時(shí)符合《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》GBJ50119-2003的規(guī)定。

表1 底板抗裂混凝土的技術(shù)性能

項(xiàng)目 限制膨脹率（×10-4） 限制干縮率（×10-4）

齡期 水中14天 水中14天，空氣中28天

性能指標(biāo) ≥2.0 ≤2.0

表2 墻體、樓板抗裂混凝土的技術(shù)性能

項(xiàng)目 限制膨脹率（×10-4） 限制干縮率（×10-4）

齡期 水中14天 水中14天，空氣中28天

性能指標(biāo) ≥3.0 ≤1.0

表3 后澆帶等填充用膨脹混凝土的技術(shù)性能

項(xiàng)目 限制膨脹率（×10-4） 限制干縮率（×10-4）

齡期 水中14天 水中14天空氣中28天

性能指標(biāo) ≥3.5 ≤0

3 后澆帶等填充用膨脹混凝土的強(qiáng)度等級(jí)比帶外混凝土強(qiáng)度等級(jí)提高一級(jí)；

4 根據(jù)工地實(shí)際采用的原材料（且符合規(guī)范要求的），在滿足混凝土塌落度、強(qiáng)度和抗?jié)B標(biāo)號(hào)情況下，經(jīng)試驗(yàn)確定滿足限制膨脹率的配合比；配合比設(shè)計(jì)按《補(bǔ)充收縮混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》JGJ/T178-2009的規(guī)定執(zhí)行。

5 TB-CSA抗裂防水劑的摻量

摻加TB-CSA抗裂防水劑，后澆帶的回填時(shí)間可以調(diào)整為30天，縮短了工期30天。

各個(gè)部位混凝土中的TB-CSA摻量如下：

底板混凝土：10%

側(cè)墻和樓板混凝土：12%

頂板混凝土：12%

后澆帶：12%

CSA抗裂防水劑的摻加方法如下：

摻加方法：TB-CSA摻量%=

側(cè)墻和樓板是易裂部位，特別是側(cè)墻混凝土，由于受到基礎(chǔ)混凝土的約束，且養(yǎng)護(hù)困難，混凝土極易因收縮問(wèn)題而產(chǎn)生豎向裂縫，大約束狀態(tài)下，就需要大膨脹來(lái)補(bǔ)償收縮，因此，TB-CSA的摻量適當(dāng)提高。

摻加TB-CSA抗裂防水劑的混凝土，經(jīng)試驗(yàn)確定的配合比設(shè)計(jì)水膠比、塌落度等性能指標(biāo)符合施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范的要求。

六、施工措施

1 工地或攪拌站按混凝土配合比摻入足夠膨脹劑保證了抗裂防水劑摻量的準(zhǔn)確性。

2 現(xiàn)場(chǎng)拌制的混凝土的拌合時(shí)間要比普通混凝土延長(zhǎng)30s，從而使抗裂防水劑和水泥、減水劑拌合均勻，提高其勻質(zhì)性。

3 混凝土布料，震搗均按施工規(guī)范進(jìn)行。

4 膨脹混凝土要有充分濕養(yǎng)護(hù)才能更好地發(fā)揮其膨脹效應(yīng)，工程非常重視養(yǎng)護(hù)工作，養(yǎng)護(hù)期不小于14d。

七、結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)對(duì)建筑質(zhì)量要求的不斷提升，對(duì)于建筑材料的選用條件也再發(fā)生巨大地變化，近年來(lái)伴隨高層建筑的快速建設(shè)，地下工程的施工質(zhì)量已經(jīng)成為工程的重要考核指標(biāo)，尤其是地下設(shè)施的不斷增多，規(guī)模的逐步加大，對(duì)地下工程的混凝土澆筑質(zhì)量要求也越來(lái)越嚴(yán)格，為了確保地下工程混凝土的澆筑質(zhì)量，一些科技程度較高的混凝土添加劑在工程施工中得到大量的使用，本工程從施工到結(jié)束，混凝土澆筑過(guò)程期間，沒(méi)有出現(xiàn)混凝土裂縫的發(fā)生與滲水現(xiàn)象情況的出現(xiàn)，達(dá)到施工質(zhì)量要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]蒲心誠(chéng).超高強(qiáng)高性能混凝土[M].重慶大學(xué)出版社.2004.12.

[2]林李山.混凝土超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)無(wú)縫施工技術(shù)[M].中國(guó) 建材工業(yè)出版社.2008年.

[3]游寶坤，趙順增主編.混凝土防水劑劑及其使用技術(shù)[M]. 同濟(jì)大學(xué)出版社.2010年.

[4]閻培渝.科學(xué)使用混凝土防水劑需要注意的問(wèn)題[J]. 建筑門窗與建材.2009年.