膨脹纖維抗裂防水劑在地下室的技術(shù)應(yīng)用

黃華軍

摘要：福華花苑二期（金巢大廈）工程，地下室外墻剪力墻內(nèi)摻膨脹纖維抗裂防水劑技術(shù)，其通過與水泥水化產(chǎn)物發(fā)生復(fù)雜的理性反應(yīng)可提高砼早期強(qiáng)度改善砼孔結(jié)構(gòu)，提高砼的密實(shí)度，并可降低砼收縮值，使砼抗裂性、密實(shí)性、耐久性大幅度提高，間接的節(jié)約了維修成本。

關(guān)鍵詞：膨脹纖維抗裂防水劑；抗?jié)B；裂縫

1工程概況

上海福華花苑二期（金巢大廈）工程位于上海市徐匯區(qū)斜土路1171號(hào)。結(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu)，設(shè)地下室兩層停車庫，其地下室外墻剪力墻混凝土等級(jí)為C30，抗?jié)B等級(jí)為P6。為預(yù)防地下室底板及外墻開裂引起結(jié)構(gòu)使用壽命的降低及地下室的滲漏，調(diào)研了大量工程的地下室裂縫并對(duì)其產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析，決定選擇膨脹纖維抗裂防水劑在地下室外墻及底板混凝土?xí)r加入一定比例進(jìn)行施工，地下室施工已經(jīng)兩年地下室未見明顯裂縫且地下室防水情況良好。下文從裂縫分析開始交流一下該工程裂縫防治的心得。

2 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因

2.1荷載裂縫

結(jié)構(gòu)在荷載作用下變形過大而產(chǎn)生的裂縫。一般多出現(xiàn)在構(gòu)件的受拉區(qū)域、受剪區(qū)域或振動(dòng)嚴(yán)重等部位。產(chǎn)生的主要原因是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工錯(cuò)誤、承載能力不足、地基不均勻沉降等等。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是由混凝土和鋼筋共同承擔(dān)極限狀態(tài)的承載力，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師需根據(jù)地基情況，靜、動(dòng)荷載，環(huán)境因素、結(jié)構(gòu)耐久性等控制荷載裂縫。從國內(nèi)外有關(guān)規(guī)范可知，對(duì)結(jié)構(gòu)變形作用引起的裂縫問題，存在著兩類學(xué)派：一是設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定很靈活，沒有驗(yàn)算裂縫的明確規(guī)定，而由設(shè)計(jì)人員自由處理。另一類則是設(shè)計(jì)規(guī)范有明確規(guī)定，對(duì)于荷載裂縫有計(jì)算公式并有嚴(yán)格的允許寬度限制，工程師對(duì)結(jié)構(gòu)變形裂縫控制考慮不周，是結(jié)構(gòu)荷載裂縫發(fā)生過多的主要原因。

2.2溫度裂縫

由大氣溫度變化、周圍環(huán)境高溫的影響和大體積混凝土施工時(shí)產(chǎn)生的水化熱等因素造成，水泥的水化熱為165～250J/g ，隨混凝土水泥用量提高，起絕熱溫升可達(dá)50℃～80℃。研究表明，當(dāng)混凝土內(nèi)外溫差10℃時(shí)，冷縮值εc=ΔTα=0101% ，如溫差為20℃～30℃時(shí)，其冷縮值為0102%～0103% ，當(dāng)大于混凝土極限拉伸值時(shí)混凝土就開裂。

2.3干縮裂縫

這類裂縫一是由于材料缺陷引起的，研究表明，水泥加水后變成水泥硬化體，起絕對(duì)體積減小，毛細(xì)孔縫中水逸出產(chǎn)生毛細(xì)壓力，使混凝土產(chǎn)生毛細(xì)收縮，由此引起水泥砂漿的干縮值為011%～012% ，混凝土的干縮值為0104%～0106% ，而混凝土的極限拉伸值只有0101%～0102% ，所以引起干縮裂縫。

2.4沉降裂縫

現(xiàn)澆構(gòu)件因地基或砌體過大不均勻沉降；模板剛度不足、支撐間距大、支撐松動(dòng)、過早拆模等，均可導(dǎo)致產(chǎn)生沉降裂縫。

3 膨脹纖維抗裂防水劑的防水機(jī)理

膨脹纖維抗裂防水劑是以阻裂聚丙烯纖維、膨脹組分、防水組分為主要原材料，添加其他特殊功能性組分，結(jié)果獨(dú)特的工藝制造而成。

3.1 膨脹纖維抗裂防水劑摻入混凝土中后，依靠纖維在混凝土中巨大數(shù)量的均勻分布，在內(nèi)部構(gòu)成一種均勻的亂向支撐體系，從而產(chǎn)生一種有效的二級(jí)加強(qiáng)效果，并有助于削減混凝土塑性收縮及凍融時(shí)的應(yīng)力。收縮的能量被分散到每立方米上千萬條具有高抗拉強(qiáng)度而彈性模量相對(duì)較低的纖維單絲上，從而有效增強(qiáng)了混凝土的韌性，抑制了微細(xì)裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。同時(shí)，無數(shù)纖維單絲的加入可有效阻礙骨料的離析，保證了混凝土早期的均勻泌水性，從而阻礙了沉降裂紋的形成。

3.2 大大提高混凝土的抗?jié)B防水性能。摻入大量微細(xì)纖維可以有效地抑制混凝土早期干縮微裂及離析裂紋的產(chǎn)生及發(fā)展，極大減少了混凝土的收縮裂縫，尤其是有效抑制了連通裂縫的產(chǎn)生。均勻分布在混凝土中彼此相粘連的大量纖維起了“承托”骨料的作用，這樣有效降低了混凝土表面的析水與集料的離析，從而使混凝土中直徑為50～100納米和大于100納米的孔隙的含量大大降低，可以極大地提高抗?jié)B能力，與普通混凝土相比效，抗?jié)B能力提高60～75%。

3.3 增強(qiáng)抗沖擊及抗震能力。加入該產(chǎn)品的混凝土凝固后，握裹水泥的高強(qiáng)纖維絲相粘為致密的亂向分布的網(wǎng)狀增強(qiáng)系統(tǒng)，增強(qiáng)了機(jī)體對(duì)集料的固著力，從而提高了耐磨性能，有利于防止并控制微裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展，增加混凝土/砂漿的韌性，提高極限拉伸率。纖維產(chǎn)品的獨(dú)特表面處理工藝使得纖維可以和水泥基料緊密的粘合在一起，極大的保持了混凝土的整體強(qiáng)度?；炷潦艿?jīng)_擊時(shí)纖維吸收大量的能量，從而有效的減少了集中應(yīng)力的作用，阻礙混凝土中裂縫的迅速擴(kuò)展，增強(qiáng)了混凝土/砂漿的抗沖擊及抗震動(dòng)能力。

3.4 增強(qiáng)混凝土的抗凍能力。加入該產(chǎn)品可緩解由于溫度變化而引起的混凝土內(nèi)部應(yīng)力的作用，阻止微裂縫的產(chǎn)生與擴(kuò)展；同時(shí)，混凝土抗?jié)B能力的提高，也有利于其抗凍能力的提高。

3.5 由于膨脹組分的作用，在鋼筋和鄰位約束下可轉(zhuǎn)變?yōu)轭A(yù)壓應(yīng)力，補(bǔ)償或抵消混凝土在硬化過程中產(chǎn)生的收縮應(yīng)變力，從而有效防止混凝土開裂。該產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于補(bǔ)償收縮混凝土和鋼筋混凝土超長無縫施工專利技術(shù)工程。

3.6 技術(shù)性能：摻量為膠凝材料的4～6%；混凝土的泌水率比≤50%，滲透高度比≤30%；48h吸水量比≤65%，28d收縮率比≤125%，抗壓強(qiáng)度不低于基準(zhǔn)混凝土；抗?jié)B等級(jí)≥P30，抗凍等級(jí)≥F200，降低水化熱15%以上；抗耐磨性比基準(zhǔn)混凝土提高50%以上。

4混凝土施工要點(diǎn)

4.1 混凝土原材料的控制。選用優(yōu)質(zhì)原材料，控制砂石含水量，降低水灰比。配置混凝土?xí)r，采取雙摻技術(shù)：摻高效減水劑，使混凝土緩凝，用以推遲水泥水化熱峰值的出現(xiàn)，使混凝土表面溫度梯度減少；摻加膨脹纖維防水劑，實(shí)現(xiàn)纖維和膨脹劑的物理化學(xué)雙重作用，從而真正起到抗裂防滲作用，確保補(bǔ)償收縮混凝土施工的萬無一失。

4.2 采用切實(shí)可行的施工工藝。根據(jù)泵送混凝土大體積混凝土的特點(diǎn)，采用“分段定點(diǎn)，一個(gè)坡度，薄層澆筑，循序推進(jìn)，一次到頂”的方法，這種自然流淌形成斜坡混凝土的方法，能較好地適應(yīng)泵送工藝，避免混凝土輸送管道經(jīng)常拆除、沖洗和接長，從而提高泵送效率，簡化混凝土的泌水處理，保證上下層混凝土澆筑間隔不超過初凝時(shí)間。根據(jù)混凝土泵送時(shí)自然形成一個(gè)坡度的實(shí)際情況，在每個(gè)澆筑帶的前后布置兩道振動(dòng)器，第一道布置在混凝土出料口，主要解決上部混凝土的振實(shí)；由于底層鋼筋間距較密，第二道布置在混凝土坡腳處，以確保下部混凝土密實(shí)。隨著澆筑的推進(jìn)，振動(dòng)器也相應(yīng)跟上，以實(shí)現(xiàn)全面振搗，確?；炷琳駬v密實(shí)。為提高混凝土的極限拉伸強(qiáng)度，還應(yīng)采取二次振搗，確保層與層之間的密實(shí)，避免出現(xiàn)施工冷縫，確?；炷恋氖┕べ|(zhì)量。

4.3重視混凝土澆筑后的收頭、養(yǎng)護(hù)工作?；炷翝仓駬v后表面溫度較高，易產(chǎn)生表面失水過快，應(yīng)及時(shí)處理以防止混凝土表面塑性收縮裂縫，混凝土澆筑完畢應(yīng)及時(shí)按標(biāo)高刮平并且在混凝土初凝前做好二次搓毛，并隨后覆蓋塑料薄膜或草簾，如條件具備可在施工完畢后對(duì)混凝土蓄水養(yǎng)護(hù)。

4.4 養(yǎng)護(hù)期間做好保溫、保濕及補(bǔ)償措施。采用科學(xué)手段設(shè)置溫度測試點(diǎn)，監(jiān)視混凝土澆筑后的升、降溫情況，如出現(xiàn)溫差過大的情況應(yīng)及時(shí)采取溫度補(bǔ)償措施，隨時(shí)準(zhǔn)備增減覆蓋物，保證不因混凝土內(nèi)外溫差過大造成混凝土開裂。按照工程規(guī)模的大小在有代表性的位置設(shè)置溫度傳感器，用以監(jiān)視每個(gè)測溫?cái)嗝嬖诨炷辽?、中、下層的溫度。從以往施工?jīng)驗(yàn)的測溫情況來看，混凝土內(nèi)部溫升的高峰值一般在3～5天內(nèi)產(chǎn)生，3天內(nèi)溫度可上升到或接近最大溫升。

5結(jié)束語

近年來建筑防水材料發(fā)展較快，品種繁多，應(yīng)多采用經(jīng)濟(jì)環(huán)保型防水材料。特別是地下工程防水應(yīng)以結(jié)構(gòu)自防水為主、剛?cè)峤Y(jié)合、防排結(jié)合為控制手段。膨脹纖維防水劑在防裂、阻裂、增韌以及增強(qiáng)混凝土的抗?jié)B能力具有十分優(yōu)越的性能，對(duì)提高混凝土質(zhì)量和延長其壽命有明顯的作用。相信在大力推廣新材料和新技術(shù)，一定能全面提高我國建筑結(jié)構(gòu)和防水工程質(zhì)量。endprint