ZY補(bǔ)償收縮混凝土在工程中的應(yīng)用

ZY補(bǔ)償收縮混凝土在工程中的應(yīng)用蘇州**新天地工程地下室長(zhǎng)約260m,寬約120m,除主樓四周設(shè)沉降性的后澆帶以外,地下室其余地方均不設(shè)后澆帶,需一次性澆筑完畢。這樣地下室連續(xù)澆筑的混凝土最長(zhǎng)仍有200多m,本工程底板厚度900-2760mm,屬大體積混凝土,而且底板不做外防水,因此裂縫的控制尤為重要。蘇州**園**新天地工程運(yùn)用ZY補(bǔ)償收縮混凝土抗裂防滲技術(shù),采用不同限制膨脹率的補(bǔ)償收縮混凝土,使超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)不同部位的混凝土收縮得到了大小適宜的補(bǔ)償,實(shí)現(xiàn)了超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)的一次性連續(xù)澆筑,科學(xué)合理地解決了超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)無(wú)縫施工和設(shè)計(jì)的難題,地下室底板取消外防水,取得了不裂不滲的良好效果。1工程概況蘇州**園**新天地工程占地面積為3.68萬(wàn)m2,總建筑面積達(dá)15.4萬(wàn)m2。由3棟建筑物組成,3棟建筑物有共同的地下室。該地下室為兩層,最大長(zhǎng)度265m,最大寬度122m,最大弧長(zhǎng)278m,屬超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)。地下室底板厚900mm、承臺(tái)厚1900mm、電梯井最厚達(dá)2760mm。混凝土強(qiáng)度等級(jí)C40,抗?jié)B等級(jí)S12,混凝土總澆筑量約40000m3。按照《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》(GB50108-2001)規(guī)定,本工程應(yīng)設(shè)后澆帶,在兩側(cè)混凝土齡期達(dá)到42d后再施工,這樣就會(huì)大大延長(zhǎng)施工工期,而且后澆帶的清理、澆筑非常麻煩,處理不好常常會(huì)成為滲漏的隱患,留置后澆帶也會(huì)影響到結(jié)構(gòu)的整體性。為加快施工進(jìn)度,縮短工期,提高結(jié)構(gòu)的整體性,保證工程的防水質(zhì)量,本工程采用中國(guó)建筑材料科學(xué)研究院的《超長(zhǎng)鋼筋砼結(jié)構(gòu)無(wú)縫設(shè)計(jì)和施工方法》專利技術(shù)(專利號(hào)93117132.6),取消(伸縮性的)后澆帶,達(dá)到混凝土結(jié)構(gòu)自防水、抗裂防滲之目的。2超長(zhǎng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂滲控制的基本原理工業(yè)與民用建筑的整體式基礎(chǔ),箱形基礎(chǔ)的底板,車間混凝土的地面等,其特點(diǎn)是厚度(或高度)H遠(yuǎn)小于長(zhǎng)度或?qū)挾瘸叽鏛,當(dāng)H/L≤0.2時(shí),板在溫度收縮變形作用下,離開(kāi)端部區(qū)域,板的全截面受拉應(yīng)力較均勻。在地基約束下,將出現(xiàn)水平法向應(yīng)力σx。從工程實(shí)踐可知,σ是設(shè)計(jì)的主要控制應(yīng)力,是引起垂直裂縫的主要應(yīng)力,其最大值σmax出現(xiàn)在板截面的中點(diǎn)X=0處。當(dāng)σmax超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度(Rt)時(shí),板中部出現(xiàn)第一條垂直裂縫;開(kāi)裂后,每塊板的水平應(yīng)力重新分布,最大應(yīng)力σx′出現(xiàn)在每塊板的中部,當(dāng)σx′>Rt,又形成第二批裂縫。這種裂縫的有序排列經(jīng)常在工程中見(jiàn)到。為防止這種有序裂縫的出現(xiàn),工程中用設(shè)置后澆帶來(lái)釋放收縮應(yīng)力。這是控制裂縫的主要措施之一。法向溫度應(yīng)力的最大值可以按下式計(jì)算:其中,Cx為水平阻力;H為板厚;E為混凝土彈性模量。后澆帶只在較短的間距(L)范圍內(nèi)對(duì)削減收縮應(yīng)力(σmax)起顯著作用,超過(guò)一定長(zhǎng)度,即使設(shè)后澆帶也沒(méi)有意義。按理論計(jì)算,消減σmax的有效間距為20～60m。因此,膨脹加強(qiáng)帶間距應(yīng)設(shè)在此范圍內(nèi)。研究表明,ZY膨脹混凝土在硬化過(guò)程中產(chǎn)生膨脹作用,在鋼筋或鄰位約束下,鋼筋受拉,而混凝土受壓,當(dāng)鋼筋拉應(yīng)力與混凝土壓應(yīng)力平衡時(shí),則有:Ac·σc=As·σs=As·Es·ε2(3)而配筋率ρ=As/(Ac+As)(4)∴As/Ac=ρ/(1-ρ)(5)則σc=ρ·Es·ε2/(1-ρ)(6)式中,σc為混凝土預(yù)壓應(yīng)力,Ac為混凝土截面積,σs為鋼筋拉應(yīng)力,As為鋼筋截面積,Es為鋼筋彈性模量,ρ為配筋率(%),ε2為混凝土的限制膨脹率。從上式可見(jiàn),σc與ε2成正比關(guān)系,而限制膨脹率隨ZY的摻量增加而增加,所以,我們可以通過(guò)調(diào)整膨脹劑的摻量,使混凝土獲得不同的預(yù)壓應(yīng)力。根據(jù)水平法向應(yīng)力曲線,我們?cè)O(shè)想在σmax處給予較大的膨脹應(yīng)力σc,而在兩側(cè)給予較小的膨脹應(yīng)力,以便結(jié)構(gòu)的收縮應(yīng)力得到大小適宜的補(bǔ)償,從而控制有序裂縫的出現(xiàn)。為實(shí)現(xiàn)圖1所示的收縮補(bǔ)償應(yīng)力,在收縮應(yīng)力集中的σmax處,設(shè)膨脹加強(qiáng)帶,其寬度2～3m,帶兩側(cè)架設(shè)密孔鐵絲網(wǎng),目的是為防止兩側(cè)混凝土流入加強(qiáng)帶。施工時(shí),帶外側(cè)用小膨脹混凝土,到加強(qiáng)帶時(shí)改用大膨脹混凝土,到加強(qiáng)帶另一側(cè)時(shí),又改為小膨脹混凝土。如此循環(huán)下去,可連續(xù)澆筑超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu),不留硬結(jié)茬。不同結(jié)構(gòu)部位使用不同膨脹性能的混凝土,如圖3所示。3施工技術(shù)措施3.1混凝土原材料選擇精心選取配制混凝土所需原材料,以提高混凝土的抗裂與抗?jié)B性能。3.1.1水泥:采用P.O42.5型普通硅酸鹽水泥,其中C3A含量≤6%,C3S含量≤55%,含堿量≤0.6%。3.1.2骨料:采用中砂,細(xì)度模數(shù)為2.3～2.9,含泥量≤0.3%;采用人工碎石,連續(xù)級(jí)配為5～31.5mm,含泥量≤1%,含泥量和針片狀含量等指標(biāo)均符合JGJ53-92的規(guī)定。3.1.3HYPERLINK"/index2.php?key=%CD%E2%BC%D3%BC%C1"外加劑及摻和料:采用北京中巖特種工程材料公司中巖牌ZY高效混凝土膨脹劑,質(zhì)量符合JC476-2001,其中堿含量≤0.6%;采用蘇州市金星混凝土HYPERLINK"/index2.php?key=%CD%E2%BC%D3%BC%C1"外加劑研究所有限公司JN-3B減水劑;采用I級(jí)粉煤灰;礦粉。3.1.4水:潔凈自來(lái)水。3.2混凝土配合比設(shè)計(jì)為確保本工程澆筑混凝土的施工質(zhì)量及其混凝土后期的耐久性,提出如下的要求:3.2.1新澆筑的混凝土性能:混凝土坍落度控制在(140±20)mm,流動(dòng)度控制在500mm以上;混凝土坍落度經(jīng)時(shí)損失小;不出現(xiàn)離析、泌水現(xiàn)象。3.2.2硬化混凝土要求:體積穩(wěn)定性好,收縮小,不出現(xiàn)不均勻的體積變形,無(wú)荷載作用的有害裂縫出現(xiàn);耐久性好、密實(shí)性高、滲透性低。為達(dá)到上述要求,對(duì)混凝土配合比進(jìn)行試配,并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,對(duì)試配方案進(jìn)行了調(diào)整見(jiàn)表1、2。3.3混凝土施工技術(shù)3.3.1混凝土攪拌(1)派專人負(fù)責(zé)投料,并符合計(jì)量要求。(2)及時(shí)測(cè)定砂、石的含水量,以便及時(shí)調(diào)整混凝土拌合用水量,嚴(yán)禁隨意增加用水量。(3)混凝土攪拌時(shí)間:用自落式HYPERLINK"/index2.php?key=%BD%C1%B0%E8%BB%FA"攪拌機(jī),比不摻HYPERLINK"/index2.php?key=%CD%E2%BC%D3%BC%C1"外加劑的普通混凝土延長(zhǎng)30s以上,用強(qiáng)制式則延長(zhǎng)10s以上。應(yīng)嚴(yán)格控制攪拌時(shí)間,確保混凝土拌和均勻。3.3.2混凝土運(yùn)輸混凝土在HYPERLINK"/index2.php?key=%BD%C1%B0%E8%BB%FA"攪拌機(jī)卸出后應(yīng)盡快運(yùn)至澆筑地點(diǎn)。當(dāng)攪拌好的混凝土放置時(shí)間較長(zhǎng)、坍落度不夠時(shí),嚴(yán)禁隨意在混凝土中加水,只能加減水劑溶液(高效型、無(wú)緩凝成分、濃度40%左右)。攪拌車應(yīng)隨車攜帶減水劑溶液或工地備用。3.3.3混凝土澆筑(1)在澆灌補(bǔ)償收縮混凝土前,模板及鋼筋間的所有雜物必須清理干凈。(2)基礎(chǔ)底板混凝土沿縱向采用“一個(gè)坡度、薄層澆筑、循序推進(jìn)、一次到頂”的連續(xù)澆筑方法,混凝土自然流淌形成一個(gè)斜坡。這種方法能較好的適應(yīng)HYPERLINK"/index2.php?key=%B1%C3"泵送工藝,避免HYPERLINK"/index2.php?key=%B1%C3"泵管的經(jīng)常拆除沖洗和接長(zhǎng),提供HYPERLINK"/index2.php?key=%B1%C3"泵送效率,保證及時(shí)接縫,避免冷縫的出現(xiàn)。(3)混凝土連續(xù)澆筑,必須保證“軟結(jié)茬”,接茬時(shí)間不得超過(guò)120min,以防產(chǎn)生冷結(jié)茬,造成防水隱患。若遇混凝土供應(yīng)不上或晚間停止施工,可在結(jié)茬處混凝土中摻加緩凝劑,使混凝土緩凝若干小時(shí),這樣第二天混凝土就可以結(jié)上茬。摻加量通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定,加料要由專人負(fù)責(zé)添加,嚴(yán)防少加或漏加,避免造成工程質(zhì)量事故。(4)補(bǔ)償收縮混凝土振搗必須密實(shí),不能漏振、欠振、也不可過(guò)振。振搗時(shí)間宜為10～30s,以混凝土開(kāi)始泛漿和不冒氣泡為準(zhǔn)。振搗時(shí),快插慢拔,振點(diǎn)布置要均勻。在施工縫、預(yù)埋件處,加強(qiáng)振搗,以免振搗不實(shí),造成滲水通道、振搗時(shí)應(yīng)盡量不觸及模板、鋼筋、止水帶,以防止其移位、變形。3.3.4混凝土養(yǎng)護(hù)ZY補(bǔ)償收縮混凝土的養(yǎng)護(hù)非常重要,這是由于ZY混凝土中形成的膨脹結(jié)晶—鈣礬石以及水泥水化都需要水,否則會(huì)影響膨脹效能。因此在每一塊混凝土澆筑、抹面完成后,及時(shí)用塑料薄膜覆蓋其表面;當(dāng)整塊混凝土終凝后,開(kāi)始鋪麻袋片等養(yǎng)護(hù)材料(防止陽(yáng)光直曬)并灑水養(yǎng)護(hù),始終保持潤(rùn)濕,放線后可采用蓄水養(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)期不少于14d。自防水混凝土的養(yǎng)護(hù)是保證防水質(zhì)量的最重要的措施之一,施工過(guò)程中派專人負(fù)責(zé)養(yǎng)護(hù)工作。4結(jié)語(yǔ)4.1蘇州**園**新天地工程采用ZY補(bǔ)償收縮混凝土無(wú)縫設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)自防水技術(shù),取消柔性防水層,底板不裂不滲,防水效果良好,經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試樣檢測(cè),混凝土各項(xiàng)性能均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。4.2本工程應(yīng)用了抗?jié)B防裂控制技術(shù),采用補(bǔ)償收縮混凝土,以其膨脹產(chǎn)生的壓應(yīng)力來(lái)抵消收縮所產(chǎn)生的拉應(yīng)力。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同部位,調(diào)整補(bǔ)償收縮混凝土的膨脹劑的摻量,即在結(jié)構(gòu)收縮應(yīng)力最大的中部采用大膨脹混凝土,在結(jié)構(gòu)收縮應(yīng)力小的部位采用微膨