C50池壁混凝土防裂控制研究與實(shí)踐

許振財(cái)，單世恒，張勇，楊文軍，孫震

（滄興商砼滄州渤海新區(qū)有限公司，河北 滄州 061113）

C50池壁混凝土防裂控制研究與實(shí)踐

許振財(cái)，單世恒，張勇，楊文軍，孫震

（滄興商砼滄州渤海新區(qū)有限公司，河北 滄州 061113）

本文通過(guò)采取優(yōu)選混凝土原材料，特別是選擇優(yōu)質(zhì)膨脹劑，優(yōu)化混凝土配合比、嚴(yán)格控制混凝土出站質(zhì)量，嚴(yán)格執(zhí)行施工中架設(shè)防裂網(wǎng)、充分振搗、晚拆模早養(yǎng)護(hù)等防裂措施，有效的避免了有害裂縫的出現(xiàn)，達(dá)到了預(yù)期的防裂抗?jié)B效果。

池壁墻體裂縫；膨脹劑；混凝土配合比

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，工業(yè)蓄水池工程日益增多，對(duì)于混凝土的要求也日趨嚴(yán)格，特別是墻體的混凝土強(qiáng)度越來(lái)越高，進(jìn)而帶來(lái)墻體裂縫越來(lái)越多，如何減少甚至杜絕混凝土裂縫是值得工程技術(shù)人員研究探討的一個(gè)重要課題。

滄州渤海新區(qū)污水處理池，長(zhǎng) 40m、寬 20m，中間有隔墻，成”曰”字型。其池壁墻體混凝土強(qiáng)度等級(jí) C50，抗?jié)B等級(jí)為 P8。根據(jù)池壁墻體混凝土的防裂要求，進(jìn)行了專項(xiàng)研究，在大量的試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行了材料優(yōu)選、配合比優(yōu)化。并與施工方密切配合，采取了增設(shè)防裂網(wǎng)、加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)等多項(xiàng)防裂措施，收到良好的效果。

1 混凝土原材料的質(zhì)量控制

現(xiàn)代攪拌站的混凝土其原材料種類較多，包括：膠凝材料：水泥，礦粉，粉煤灰，砂石料 Ⅱ 區(qū)中砂、5～10mm、10～20mm、16.5～32.5mm 的石子，減水劑，膨脹劑等。根據(jù)混凝土強(qiáng)度要求特別是混凝土防裂要求，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)和多年的使用經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)選各種材料如下：

（1）臨港金隅 P·O42.5 水泥，依據(jù) GB/T 175—2007《通用硅酸鹽水泥》標(biāo)準(zhǔn)，檢驗(yàn)結(jié)果如表1。

表1 水泥性能檢驗(yàn)結(jié)果

（2）礦粉采用滄州中鐵裝備制造材料有限公司生產(chǎn)的S95 級(jí)礦粉，依據(jù) GB/T 18046—2008《用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》標(biāo)準(zhǔn)，檢驗(yàn)結(jié)果如表2。

表2 礦粉檢驗(yàn)結(jié)果

（3）粉煤灰采用山東華能德州電廠 F 類 Ⅱ 級(jí)粉煤灰，依據(jù) GB/T 1596—2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》標(biāo)準(zhǔn)，檢驗(yàn)結(jié)果如表3。

表3 粉煤灰檢驗(yàn)結(jié)果

（4）砂石料中含泥量和泥塊含量，降低了石子與砂漿之間的粘接力，弱化石子的界面結(jié)構(gòu)，降低界面強(qiáng)度，特別是降低抗拉強(qiáng)度，容易使混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂。因此，對(duì)于砂石的含泥量和泥塊含量按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制，檢測(cè)結(jié)果如下：砂為綏中河砂，細(xì)度模數(shù) 2.6、含泥量 2.0%、氯離子含量 0.03%。石子為機(jī)制碎石，粒徑 5～10mm（小石）、10～20mm（中石）、16.5～31.5mm（大石），粒型和粒徑良好，壓碎指標(biāo)符合要求。

（5）減水劑為北京建工 AN400 型聚羧酸高性能減水劑，減水率為 28%；膨脹劑為武漢三源特種材料有限公司生產(chǎn)的“錦源”牌 FQY 型高性能膨脹劑，限制膨脹率為0.05%，實(shí)測(cè)結(jié)果符合使用要求。

2 優(yōu)化混凝土配合比

水池墻壁混凝土結(jié)構(gòu)為“薄壁長(zhǎng)墻” 類結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)極易出現(xiàn)豎向裂縫，沿海地區(qū)多大風(fēng)天氣，更是加劇這種危害的出現(xiàn)。特別是強(qiáng)度較高的 C50 混凝土，溫差裂縫、收縮裂縫更為嚴(yán)重，根據(jù)以上情況經(jīng)設(shè)計(jì)、施工單位同意，把混凝土強(qiáng)度齡期改為 60d。減少了溫差裂縫的機(jī)率；調(diào)整砂率和粗骨料級(jí)配。經(jīng)過(guò)大量的試驗(yàn)，優(yōu)化后的配合比及性能指標(biāo)見(jiàn)表4。

表4 混凝土配合比

3 混凝土生產(chǎn)控制

（1）延長(zhǎng)混凝土攪拌時(shí)間。為了使出站的混凝土拌合物的質(zhì)量更均勻，我們?cè)诒瘸Ｒ?guī)泵送混凝土攪拌 40s 的基礎(chǔ)上延長(zhǎng) 20s，達(dá)到 60s 的攪拌時(shí)間。

（2）嚴(yán)格控制出站坍落度。根據(jù) GB/T 14902—2012《預(yù)拌混凝土》的要求，泵送混凝土坍落度不應(yīng)宜大于180mm，坍落度損失不宜大于 30mm/h，但該工程施工和監(jiān)理方要求坍落度 (200±20)mm，坍落度損失不大于 20mm/h。因此我站嚴(yán)格控制出站混凝土坍落度在 220mm 以內(nèi)，現(xiàn)場(chǎng)混凝土坍落度在 200mm 左右，監(jiān)理單位對(duì)于運(yùn)送至現(xiàn)場(chǎng)混凝土進(jìn)行坍落度檢測(cè)，沒(méi)有發(fā)生混凝土坍落度過(guò)大、離析、泌水等質(zhì)量問(wèn)題。

4 混凝土現(xiàn)場(chǎng)澆筑與養(yǎng)護(hù)

現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)償收縮混凝土的澆筑應(yīng)按照 JGJ/T 178—2009《補(bǔ)償收縮混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》、GB 50666—2011《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》的技術(shù)要求，科學(xué)、規(guī)范組織施工，為此，我站與施工方共同研究主要控制要點(diǎn)如下：

4.1 加設(shè)防裂網(wǎng)

根據(jù)我們建議，施工時(shí)在池壁墻體內(nèi)外側(cè)加設(shè)了防裂鋼絲網(wǎng)，有效地分散混凝土的拉應(yīng)力，減少混凝土裂縫的產(chǎn)生。

4.2 振搗密實(shí)

振搗混凝土應(yīng)使用高頻振動(dòng)器，振動(dòng)器的插點(diǎn)間距為 1.5倍振動(dòng)器的作用半徑， 振動(dòng)混凝土?xí)r，振動(dòng)器應(yīng)均勻地快插慢拔，插入下層混凝土 50mm 左右，每點(diǎn)振動(dòng)時(shí)間 10～15s以混凝土泛漿不再溢出氣泡為準(zhǔn)，不得漏振也不可過(guò)振。

4.3 連續(xù)澆筑、避免冷縫

此工程連續(xù)澆筑方量較大，攪拌站應(yīng)提前準(zhǔn)備足量的混凝土原材料、人員、設(shè)備，保證每一區(qū)域連續(xù)澆筑不中斷，避免出現(xiàn)施工冷縫，造成滲水隱患，混凝土接茬時(shí)間不得超過(guò) 2 小時(shí)。

施工方在混凝土澆筑前應(yīng)充分考慮到各種不利因素，合理安排施工進(jìn)度，完善技術(shù)措施，確保不出現(xiàn)“冷縫”。為確保質(zhì)量做出了出現(xiàn)冷縫的處理預(yù)案。

4.4 側(cè)墻拐角、變截面控制

側(cè)墻拐角、變截面部位為施工重點(diǎn)區(qū)域，原因是變截面位置應(yīng)力較為集中，通常是開(kāi)裂多發(fā)部位，而且變截面位置澆筑、振搗較難控制，因此采用二次振搗的施工工藝，確保該區(qū)域混凝土質(zhì)量。

（1）墻體下料起始點(diǎn)選擇在拐角點(diǎn)位置，然后向兩端加強(qiáng)帶推進(jìn)。嚴(yán)格控制混凝土流動(dòng)性，保證泵送時(shí)混凝土流在拐角、變截面位置填充到位；

（2）在拐角、變截面位置應(yīng)加強(qiáng)振搗，采用二次振搗的施工工藝，避免混凝土澆筑不密實(shí)等質(zhì)量問(wèn)題，具體做法是混凝土澆筑后 3～4h 混凝土接近終凝之前進(jìn)行二次振搗，使混凝土達(dá)到密實(shí)。

4.5 拆模與養(yǎng)護(hù)

對(duì)于池壁這樣的結(jié)構(gòu)，特別是強(qiáng)度等級(jí)較高的混凝土結(jié)構(gòu)，拆模與養(yǎng)護(hù)的時(shí)間與質(zhì)量對(duì)防止裂縫的產(chǎn)生十分重要。池壁過(guò)早的拆模會(huì)因混凝土內(nèi)外溫差過(guò)大，導(dǎo)致收縮裂縫。濕養(yǎng)護(hù)過(guò)晚會(huì)因失水而產(chǎn)生混凝土收縮裂縫。因此，我們采取晚拆模早養(yǎng)護(hù)（帶模養(yǎng)護(hù)）的措施。因此混凝土的拆模時(shí)間根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)側(cè)墻拆模時(shí)間控制在 7d。

根據(jù) GB/T 50146—2014《粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》要求保濕養(yǎng)護(hù)時(shí)間不宜少于 28d。濕養(yǎng)護(hù)對(duì)充分發(fā)揮膨脹劑的性能至關(guān)重要，有充足的水分才能充分發(fā)揮膨脹劑的效能，實(shí)現(xiàn)提高混凝土抗裂、抗?jié)B的能力。

池壁混凝土終凝后松動(dòng)固定模板的螺栓，在模板頂部澆水對(duì)池壁混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，應(yīng)帶模養(yǎng)護(hù) 7d，模板拆除后，應(yīng)避免墻體暴露，受陽(yáng)光直射，干燥太快易產(chǎn)生開(kāi)裂，架設(shè)塑料花管 24h 不間斷澆水進(jìn)行養(yǎng)護(hù)（圖 1），不少于 14d。

圖 1 墻體養(yǎng)護(hù)淋水裝置

由于工程進(jìn)度要求的原因，沒(méi)能實(shí)現(xiàn) 14d 的連續(xù)澆水養(yǎng)護(hù)，只澆水養(yǎng)護(hù) 7d，導(dǎo)致池壁墻體出現(xiàn)長(zhǎng)度不等。寬度微細(xì)的裂紋。后來(lái)再次澆水養(yǎng)護(hù)，混凝土內(nèi)部充分吸收水分，膨脹劑經(jīng)連續(xù)濕養(yǎng)護(hù)，進(jìn)一步水化、膨脹。經(jīng)過(guò)一周的時(shí)間后，池壁墻體裂縫愈合了。

5 結(jié)論

通過(guò)本工程的研究與實(shí)踐，對(duì)較高強(qiáng)度等級(jí)的自防水結(jié)構(gòu)混凝土可采取以下措施，實(shí)現(xiàn)防裂抗?jié)B的目的：

（1）優(yōu)選混凝土的原材料，特別是選用高性能膨脹劑，實(shí)現(xiàn)要求的限制膨脹率。

（2）延長(zhǎng)混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)齡期，優(yōu)化配合比，減少溫差裂縫和收縮裂縫的機(jī)率。

（3）嚴(yán)格控制混凝土出站質(zhì)量，滿足施工要求的坍落度和和易性。

（4）施工中池壁墻體兩側(cè)加設(shè)防裂網(wǎng)，這是一項(xiàng)十分重要的防裂措施。

（5）嚴(yán)格控制混凝土澆筑程序，重點(diǎn)部位實(shí)行二次振搗工藝。

（6）執(zhí)行晚拆模早養(yǎng)護(hù)的帶模濕養(yǎng)護(hù)工藝。濕養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于 14d，使膨脹劑充分水化，起到補(bǔ)償收縮的作用。

[1] 趙順增，游寶坤．補(bǔ)償收縮混凝土裂滲控制技術(shù)及其應(yīng)用[M]．北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010: 203-219．

[2] 趙順增，劉立．高性能混凝土膨脹劑及其應(yīng)用[J]．膨脹劑與膨脹混凝土，2012, 4: 7-11．

［通訊地址］河北省滄州市海河西路 16 號(hào)（061113）

許振財(cái)（1990—），男，滄興商砼渤海新區(qū)有限公司實(shí)驗(yàn)室主任。