淺談地下室超長(zhǎng)墻體補(bǔ)償收縮混凝土配合比的優(yōu)化與應(yīng)用實(shí)踐

樊桂明,王熙杰,孫春曉,葛童亮,施約偉

(浙江省二建建設(shè)集團(tuán)有限公司, 浙江 寧波 315000 )

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淺談地下室超長(zhǎng)墻體補(bǔ)償收縮混凝土配合比的優(yōu)化與應(yīng)用實(shí)踐

樊桂明,王熙杰,孫春曉,葛童亮,施約偉

(浙江省二建建設(shè)集團(tuán)有限公司, 浙江 寧波 315000 )

通過(guò)杭州某廣場(chǎng)商業(yè)辦公用房項(xiàng)目整體地下室工程應(yīng)用實(shí)踐案例,介紹如何通過(guò)對(duì)“補(bǔ)償收縮混凝土”配合比原材料質(zhì)量控制、試配和優(yōu)化等工作，來(lái)達(dá)到提高地下室超長(zhǎng)墻體的抗?jié)B性能,消除或減少超長(zhǎng)墻體的裂縫之目的;并以此與業(yè)內(nèi)同行進(jìn)行交流。

地下室超長(zhǎng)墻體;補(bǔ)償收縮混凝土;配合比試配與優(yōu)化;墻體裂縫控制

隨著地下空間的開(kāi)發(fā)利用力度的不斷加大及深基坑工程建設(shè)的數(shù)量增加,人們對(duì)地下建筑質(zhì)量及防滲漏要求也越來(lái)越高,因此如何提高地下工程結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性能,確保地下工程的功能性及舒適性,是需要我們廣大工程技術(shù)人員不斷努力與探索的待解難題。由于鋼筋混凝土自身的特性以及設(shè)計(jì)、施工及后期養(yǎng)護(hù)方面的不足等原因,使得地下室結(jié)構(gòu)外墻的裂縫及其滲漏現(xiàn)象屢見(jiàn)不鮮,比比皆是。對(duì)使用功能造成了嚴(yán)重影響,也使項(xiàng)目的投資價(jià)值大打折扣。在實(shí)際工程施工中也為此花費(fèi)了不少人力、物力和財(cái)力,且墻體施工后,也幾乎都在不斷地做著后續(xù)的防滲、堵漏工作。為了提高地下建筑物、構(gòu)筑物的工程質(zhì)量與使用壽命和使用功能,我們必須采取有效措施來(lái)減少地下建筑物、構(gòu)筑物的外墻裂縫,提高抗?jié)B性能。特別是探索通過(guò)改善混凝土性能,從而充分利用混凝土的自防水性能來(lái)達(dá)到結(jié)構(gòu)防滲漏的目的,這是解決地下室超長(zhǎng)墻體抗?jié)B最直接有效的方法。采用補(bǔ)償收縮混凝土就是目前工程中常用的提高混凝土自身抗裂性能的方法之一。

1 工程概況

杭州某廣場(chǎng)商業(yè)辦公用房項(xiàng)目系杭州市浙商回歸投資的重點(diǎn)項(xiàng)目之一?？偨ㄖ娣e326 000 m2,其中地上184 000 m2,地下142 000 m2；其整體地下室具有雙向超長(zhǎng)(總長(zhǎng)度達(dá)446～449 m),寬度(西端37 m→中段78 m→東端138 m)；超深(地下5層,平均深度達(dá)20.8 m)、總面積大(地下室總面積達(dá)14.2萬(wàn)m2),且采用整體地下室雙向超長(zhǎng)鋼筋混凝土無(wú)縫設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的特征,其整體地下室不設(shè)置永久變形縫,地下共5層,墻厚為600 mm,外墻板周長(zhǎng)約1 080 m,僅設(shè)4條寬800 mm的豎向后澆帶,其結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度遠(yuǎn)超現(xiàn)行規(guī)范限值；混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度：-1F～-2F層外墻為C30P6；-3F～-5F外墻為C30P8；后澆帶為C35P8；底板為1 200 mm厚(C30P8混凝土)板式結(jié)構(gòu)；地下室結(jié)構(gòu)混凝土總工程量約12萬(wàn)m3。地下室底板、墻板及頂板均采用(按60 d的強(qiáng)度指標(biāo)進(jìn)行配合比設(shè)計(jì))補(bǔ)償收縮混凝土；補(bǔ)償收縮混凝土水中14 d的限制膨脹率為2.0～2.3×10-4；填充用膨脹混凝土水中14 d的限制膨脹率為2.5～3.0×10-4；限制干縮率(水中14 d,空氣中28 d)均應(yīng)≤3.0×10-4[1]。

2 補(bǔ)償收縮混凝土的配合比設(shè)計(jì)與優(yōu)化

為提高混凝土的抗裂能力,改善混凝土的內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài),需從下列幾個(gè)方面對(duì)補(bǔ)償收縮混凝土的配合比設(shè)計(jì)進(jìn)行控制與優(yōu)化,以期達(dá)到更佳的抗裂效果。

2.1 補(bǔ)償收縮混凝土使用主要材料的質(zhì)量控制

1)補(bǔ)償收縮混凝土所用材料如水泥、砂、石、摻合料、外加劑(膨脹劑減水劑、泵送劑等)均應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定,不得摻加早強(qiáng)劑[2]。

2)水泥：應(yīng)選用低水化熱的水泥。一個(gè)工程宜采用同一種類的水泥,宜采用同一水泥廠的水泥,須提供水泥原材料常規(guī)項(xiàng)目質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告(含安定性)。確定水泥品種后,應(yīng)提供《混凝土外加劑對(duì)水泥的適應(yīng)性》的檢驗(yàn)報(bào)告[2]。

3)粗細(xì)骨料：應(yīng)選用含泥量小的優(yōu)質(zhì)砂石料,并須提供所用優(yōu)質(zhì)砂、石料原材料的常規(guī)項(xiàng)目質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告[2]。

細(xì)骨料用的砂子須采用級(jí)配良好的天然河砂(中砂),含泥量≤2.0%(按質(zhì)量計(jì)),泥塊含量≤1.0%(按質(zhì)量計(jì))[2];

粗骨料選用粒徑為5～25 mm的石子必須清除所含粉末,以卵石為佳,其含泥量≤1.0%(按質(zhì)量計(jì)),泥塊含量≤0.5%(按質(zhì)量計(jì))[2]。

4)膨脹劑：其質(zhì)量控制如下。

①膨脹劑應(yīng)選擇低堿、高效的膨脹劑,并根據(jù)限制膨脹率測(cè)試比較確定,且7 d的混凝土抗壓強(qiáng)度應(yīng)≤70%設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

②試配補(bǔ)償收縮混凝土?xí)r,應(yīng)采用工程中與以實(shí)際采用混凝土的原材料一致,檢測(cè)項(xiàng)目應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)施工要求確定,檢測(cè)條件應(yīng)與施工條件相同,當(dāng)工程所用材料或混凝土性能要求發(fā)生變化時(shí),應(yīng)再進(jìn)行試配試驗(yàn)。

③當(dāng)膨脹劑與其他外加劑復(fù)合使用時(shí),應(yīng)注意其相容性及對(duì)混凝土性能的影響,使用前應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn),在滿足要求后方可使用[1]。

④最終根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定品牌和替換量(或摻用量)。

5)減水劑：工程混凝土中使用的減水劑除質(zhì)量須符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求外,所選的品牌還須經(jīng)設(shè)計(jì)方確認(rèn)；實(shí)際施工中,當(dāng)坍落度損失后不能滿足施工要求時(shí),應(yīng)加入原水灰比的水泥漿或二次摻加減水劑,嚴(yán)禁任意加水[1]。

6)摻合料：為控制混凝土抗裂防滲能力,減少混凝土水化熱,還須摻加粉煤灰、礦粉等摻合料,摻量由試驗(yàn)定,通過(guò)試驗(yàn)確定混凝土的配合比。須提供粉煤灰、礦粉原材料常規(guī)項(xiàng)目質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告[1]。

7)改性聚丙烯抗裂纖維：抗裂纖維的質(zhì)量要求應(yīng)滿足以下四點(diǎn)。

①抗裂纖維應(yīng)采用符合國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的合格產(chǎn)品。

②抗裂纖維的生產(chǎn)廠商應(yīng)能提供產(chǎn)品的測(cè)試合格報(bào)告。

③抗裂纖維在混凝土中應(yīng)具有良好的分散性。

④抗裂纖維的直徑≤48 μm,長(zhǎng)度19 mm,抗拉強(qiáng)度≥400 MPa。彈性模量≥350 MPa,斷裂伸長(zhǎng)率15%,截面形狀Y型,纖維類型為束狀單絲[1]。

2.2 補(bǔ)償收縮混凝土配合比的試配要求

1)本項(xiàng)目按摻加膨脹劑的補(bǔ)償收縮混凝土進(jìn)行配合比設(shè)計(jì),其中：

①膨脹劑替換量的百分比是指膨脹劑占混凝土中全部膠凝材料(水泥、膨脹劑和摻合料的總量)的百分比；

②膨脹劑作為膠凝材料取代基準(zhǔn)混凝土配合比中的水泥；

③抗裂防滲混凝土中膠凝材料的總量不得小于350 kg/m3。

2)補(bǔ)償收縮混凝土配合比的試配分別按下列要求進(jìn)行。

①C30(按60 d的強(qiáng)度指標(biāo)進(jìn)行配合比設(shè)計(jì))的補(bǔ)償收縮混凝土，抗?jié)B等級(jí)P8(要求按膨脹劑的替換量為6%、8%和10%分別試配)。

②C30(按60 d的強(qiáng)度指標(biāo)進(jìn)行配合比設(shè)計(jì))的補(bǔ)償收縮混凝土，抗?jié)B等級(jí)P8(同時(shí)摻改性聚丙烯抗裂纖維,要求按膨脹劑的替換量為6%、8%和10%分別試配)。

③C30(按60 d的強(qiáng)度指標(biāo)進(jìn)行配合比設(shè)計(jì))的補(bǔ)償收縮混凝土,抗?jié)B等級(jí)P6(同時(shí)摻改性聚丙烯抗裂纖維,要求按膨脹劑的替換量為6%、8%和10%分別試配)。

④C35(按60 d的強(qiáng)度指標(biāo)進(jìn)行配合比設(shè)計(jì))的補(bǔ)償收縮混凝土,抗?jié)B等級(jí)P8(同時(shí)摻改性聚丙烯抗裂纖維,要求按膨脹劑的替換量為12%、8%和10%分別試配)。

3)補(bǔ)償收縮混凝土性能試配按以下要求進(jìn)行。

施工前,為篩選出既符合設(shè)計(jì)要求又具最優(yōu)性能的補(bǔ)償收縮混凝土配合比,我們會(huì)同商品混凝土供應(yīng)商對(duì)多種不同性能要求的混凝土進(jìn)行試配,包括：對(duì)每種不同性能混凝土的膨脹劑、抗裂纖維的摻量；每種混凝土組試塊的3 d、7 d、28 d及60 d抗壓強(qiáng)度值影響程度以及水中14 d限制膨脹率，水中14 d、空氣中28 d限制干縮率變化情況等。

試配結(jié)果顯示,對(duì)于添加膨脹劑的補(bǔ)償收縮混凝土來(lái)說(shuō),無(wú)論是C30P6(按60 d的強(qiáng)度指標(biāo)進(jìn)行配合比設(shè)計(jì))還是C30P8(按60 d的強(qiáng)度指標(biāo)進(jìn)行配合比設(shè)計(jì))以及C35P8(按60 d的強(qiáng)度指標(biāo)進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)),在混凝土中摻入了膨脹劑后均會(huì)不同程度地對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響；當(dāng)混凝土配比中其他成分相同的情況下,膨脹劑摻量越多,對(duì)抗壓強(qiáng)度負(fù)面影響則越大,但對(duì)混凝土水中14 d限制膨脹率(×10-4)和水中14 d、空氣中28 d限制干縮率(×10-4)控制指標(biāo)則有所提高,是有著正面幫助的。

3 案例項(xiàng)目補(bǔ)償收縮混凝土配合比使用膨脹劑摻量的選定

通過(guò)試配可以選出,補(bǔ)償收縮混凝土中膨脹劑替換量、混凝土水中14 d限制膨脹率(×10-4)和水中14 d與空氣中28 d限制干縮率(×10-4)及水膠比等控制指標(biāo)，可以滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范相關(guān)要求配合比。本案例項(xiàng)目地下室超長(zhǎng)墻體結(jié)構(gòu)混凝土施工配合比見(jiàn)表1。

表1 案例項(xiàng)目地下室超長(zhǎng)墻體結(jié)構(gòu)混凝土施工配合比表

對(duì)表1的內(nèi)容說(shuō)明如下：

1)C30P6(按60 d的強(qiáng)度指標(biāo)進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)),補(bǔ)償收縮混凝土中膨脹劑的替換量為8%；補(bǔ)償收縮混凝土水中14 d的限制膨脹率為2.1×10-4；限制干縮率(水中14 d,空氣中28 d)為0.7×10-4；水膠比(水與水泥、摻合料和膨脹劑的比)為0.48。

2)C30P8(按60 d的強(qiáng)度指標(biāo)進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)),補(bǔ)償收縮混凝土中膨脹劑的替換量為10%；補(bǔ)償收縮混凝土水中14 d的限制膨脹率為2.2×10-4；限制干縮率(水中14 d,空氣中28 d)為0.7×10-4；水膠比(水與水泥、摻合料和膨脹劑的比)為0.49。

3)C35P8(按60 d的強(qiáng)度指標(biāo)進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)),補(bǔ)償收縮混凝土中膨脹劑的替換量為10%；補(bǔ)償收縮混凝土水中14 d的限制膨脹率為2.6×10-4；限制干縮率(水中14 d,空氣中28 d)為0.5×10-4；水膠比(水與水泥、摻合料和膨脹劑的比)為0.43。

4 案例項(xiàng)目補(bǔ)償收縮混凝土配合比實(shí)施效果檢驗(yàn)

本案例項(xiàng)目的超長(zhǎng)地下室墻板采用了“補(bǔ)償收縮混凝土”技術(shù)進(jìn)行墻體裂縫控制。為了檢驗(yàn)該技術(shù)使用后對(duì)混凝土墻體結(jié)構(gòu)表面裂縫產(chǎn)生的影響程度,特委托具有專業(yè)檢測(cè)資質(zhì)的檢測(cè)公司對(duì)案例項(xiàng)目南側(cè)檢測(cè)區(qū)域范圍內(nèi)(-1F～-4F)的地下室外墻(內(nèi)外兩側(cè)面)的混凝土結(jié)構(gòu)表面裂縫實(shí)際產(chǎn)生情況進(jìn)行如下檢測(cè)分析。

4.1 裂縫對(duì)比檢測(cè)檢驗(yàn)范圍

本次混凝土墻體裂縫對(duì)比檢測(cè)檢驗(yàn)部位選取在案例工程1標(biāo)段地下室南側(cè)外墻(范圍：⑧軸～軸區(qū)域,軸線間距為9.00 m)中的-1F～-5F(注：-1F層為3.3 m高的夾層,-2F層高為4.50 m,其余-3F～-5F各層層高均為3.90 m)[3]。

4.2 墻體裂縫檢測(cè)結(jié)果

地下室外墻(內(nèi)外側(cè))混凝土裂縫檢測(cè)是按被檢測(cè)墻體混凝土澆灌完成后約半年左右時(shí)間控制進(jìn)行的,即自2013年12月1日始至2014年3月15日結(jié)束,歷時(shí)3個(gè)半月。這期間我們對(duì)應(yīng)用“補(bǔ)償收縮混凝土”技術(shù)后超長(zhǎng)地下室混凝土墻體在檢測(cè)區(qū)域裂縫的分布情況(即裂縫的長(zhǎng)度、寬度、間距、部位等特征)進(jìn)行了檢測(cè)與分析[4]。檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示：

1)外墻外表面裂縫數(shù)量略多于內(nèi)表,外表面裂縫平均間距約為5.76 m,而內(nèi)表面裂縫間距則達(dá)約8.72 m。

2)裂縫寬平均在0.122 mm左右。說(shuō)明該項(xiàng)目地下室超長(zhǎng)墻體所使用的“補(bǔ)償收縮混凝土”的配合比設(shè)計(jì)是合適的,是能夠滿足設(shè)計(jì)及施工規(guī)范要求的[5]。

該工程地下室外回填土后,經(jīng)多次檢查,尚未發(fā)現(xiàn)外墻因收縮變形導(dǎo)致的滲漏現(xiàn)象。

5 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)本案例工程的應(yīng)用實(shí)踐表明,在地下室超長(zhǎng)墻體結(jié)構(gòu)中應(yīng)用“補(bǔ)償收縮混凝土”技術(shù)時(shí),只要做好對(duì)混凝土配合比的原材料控制及配合比優(yōu)化，做好澆灌過(guò)程與養(yǎng)護(hù)等工作質(zhì)量的控制,就可以達(dá)到改善混凝土性能,提高長(zhǎng)墻結(jié)構(gòu)抗裂性能,從而充分利用混凝土自防水性能來(lái)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)防滲漏的目的。雖然，這次的工作還不能完全消除混凝土收縮裂縫,但它能夠達(dá)到減少混凝土早期收縮裂縫并抑制有害裂縫,這正是我們所希望的結(jié)果。

[1] 中國(guó)建筑科學(xué)研究院.GB 50119—2003混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2003．

[2] 中國(guó)建筑科學(xué)研究院.GB 50300—2013建筑工程施工質(zhì)量驗(yàn)收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2014．

[3] 徐榮年,徐欣磊. 工程結(jié)構(gòu)裂縫控制[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2010．

[4] 中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì).GB 50026—2007工程測(cè)量規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社,2008．

[5] 王鐵夢(mèng).建筑物的裂縫控制[M].上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社,1987．

Discussion on the Optimization and Application Practice of the Comp-ensating Concrete Mix Proportion for the Over-Long Wall in Basement

FANGuiming,WANGXijie,SUNChunxiao,GETongliang,SHIYuewei

2016-08-25

樊桂明(1984—)，男，浙江諸暨人，工程師，從事現(xiàn)場(chǎng)施工管理工作。

TU94

B

1008-3707(2016)11-0042-04