氧化鎂膨脹劑在某地下防水工程中的應(yīng)用

引言混凝土是一種典型的脆性材料，在澆筑硬化過程中，會發(fā)生溫度、干燥和化學(xué)等各種收縮，在收縮過程中，其體積會發(fā)生變化，受鋼筋、邊界等約束的混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)力，其一旦超過其極限抗拉強(qiáng)度，便會導(dǎo)致混凝土開裂[1]，混凝土開裂將可能嚴(yán)重影響混凝土的使用性能，降低其結(jié)構(gòu)使用效果和縮短混凝土使用壽命[2-4]。游寶坤等[5]研究發(fā)現(xiàn)，采用補償收縮混凝土技術(shù)可以有效補償混凝土收縮，控制混凝土收縮產(chǎn)生的裂縫，使其自身具備抗?jié)B防水性能。目前常用的膨脹劑中，氧化鎂類膨脹劑具有水化速率可調(diào)控、延遲性微膨脹和水化產(chǎn)物穩(wěn)定的性能，其膨脹時間能與混凝土收縮速率相匹配，從而有效防止混凝土開裂，提高混凝土耐久性[6-8]。本文針對某地下防水工程中的混凝土開裂風(fēng)險，采用FQY氧化鎂膨脹劑配制補償收縮混凝土，探究其在混凝土結(jié)構(gòu)自防水中的應(yīng)用并為其他相似工程提供借鑒。

1、工程概況

江西省某醫(yī)院醫(yī)療衛(wèi)生用地約8萬m2，項目建設(shè)規(guī)劃用地面積13.3萬m2，總建筑面積281989.43m2，其中地上建筑面積204739.53m2，地下建筑面積為75966.90m2，地下一層，防水等級為二級；底板板面標(biāo)高-6.100m，基礎(chǔ)埋深7.6m，抗浮設(shè)防水位為絕對標(biāo)高22.650m（相對標(biāo)高-3.150m），地下室外圍側(cè)墻高4.3m，側(cè)墻厚350mm，頂板厚350mm，底板厚500mm，其中2#住院樓樓底板厚1500mm，地下工程底板、外墻均采用摻入FQY氧化鎂膨脹劑的C35P6補償收縮混凝土。該項目的難點有：（1）2#主樓筏板厚度達(dá)1500mm，為大體積混凝土，澆筑后，膠凝材料在水化過程中釋放大量熱，由于混凝土的導(dǎo)熱性較差，混凝土內(nèi)部集聚大量熱量不能散發(fā)，在外界環(huán)境或混凝土內(nèi)力的約束下，極易產(chǎn)生溫度收縮裂縫；（2）墻體尺寸相對較薄且跨度較大，混凝土澆筑完后溫度上升和下降速率均較快，且新澆筑墻體混凝土受到墻體內(nèi)部鋼筋、底板以及臨近老墻的約束，開裂風(fēng)險大；（3）項目區(qū)域地下水豐富，水位高，混凝土振搗不密實或開裂極易出現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象。2、原材料及配合比

水泥：P·O42.5水泥；粉煤灰：Ⅱ級粉煤灰；粗骨料：5~31.5mm連續(xù)集配碎石，含泥量＜1%；細(xì)骨料：機(jī)制砂與河砂混合使用，含泥量＜3%；減水劑：聚羧酸減水劑；FQY氧化鎂膨脹劑：武漢三源特種建材有限責(zé)任公司生產(chǎn)。為控制混凝土的收縮，在滿足設(shè)計要求和工作性能的前提下，經(jīng)過大量試驗對混凝土配合比進(jìn)行優(yōu)化，最終確定滿足要求的混凝土配合比見表1。其中，MgO含量≥80%，混凝土坍落度控制在（180±30）mm。3、混凝土施工過程控制

3.1現(xiàn)場施工控制新拌混凝土拌合物應(yīng)具有良好的和易性，運到現(xiàn)場的新拌混凝土坍落度滿足施工要求?；炷涟韬衔锏奶涠葢?yīng)在澆筑地點取樣檢測?；炷翝仓痈叨葢?yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)特點、鋼筋疏密決定，混凝土分層澆筑時，每層混凝土的厚度應(yīng)符合規(guī)范要求。在振搗上層混凝土?xí)r，應(yīng)插入下層內(nèi)50mm左右，以消除兩層間的接縫。同時在振搗上層混凝土?xí)r，要在下層混凝土初凝前進(jìn)行。使用插入式振動器時，應(yīng)做到“快插慢拔”，在振搗過程中，宜將振動棒上下略為抽動，以使混凝土上下振搗均勻。每一插點要掌握準(zhǔn)振搗時間，過短不易密實，過長能引起混凝土產(chǎn)生離析現(xiàn)象；應(yīng)由低處逐漸向高處移動，以保證振動密實。一般應(yīng)視混凝土表面呈水平，不再顯著沉降、不再出現(xiàn)氣泡及表面泛出灰漿為準(zhǔn)。

3.2混凝土養(yǎng)護(hù)底板和頂板養(yǎng)護(hù)：現(xiàn)場混凝土澆筑完成后，一般采用二次抹面+測量放線覆蓋毛氈灑水保濕養(yǎng)護(hù)，根據(jù)實際情況，養(yǎng)護(hù)時間為7~28d。下雨或者天氣變化時，優(yōu)先覆蓋薄膜，再進(jìn)行測量放線覆蓋毛氈并輔以灑水養(yǎng)護(hù)。側(cè)墻養(yǎng)護(hù)：地下室側(cè)墻在混凝土澆筑完后，要在2~3d左右拆模，且拆模時一次性完成。拆模后，采用覆蓋毛氈保溫養(yǎng)護(hù)+灑水保濕養(yǎng)護(hù)，灑水頻率以保持毛氈處于濕潤狀態(tài)即可，注意側(cè)墻內(nèi)外側(cè)均需進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)。4、數(shù)據(jù)監(jiān)測分析及項目效果

在底板和側(cè)墻厚度中心位置埋設(shè)VWS-15型振弦式應(yīng)變計，底板表層和底層埋中心位置設(shè)溫度傳感器，側(cè)墻迎水面表層埋設(shè)溫度傳感器。當(dāng)混凝土內(nèi)部的應(yīng)力發(fā)生變化時，應(yīng)變計同步發(fā)生微小變形，通過前、后端座傳遞給振弦轉(zhuǎn)變成振弦應(yīng)力的變化，從而改變振弦的振動頻率，通過電磁線圈測量其振動頻率，并經(jīng)過電纜傳輸至讀書裝置，即可得到該部位混凝土的應(yīng)變量和溫度值[9]。綜合考慮不同結(jié)構(gòu)部位混凝土開裂風(fēng)險，選取開裂風(fēng)險較大的2個區(qū)域進(jìn)行分析，即2#樓底板（板厚1500mm）和側(cè)墻（墻高4.3m，墻厚350mm），如圖1~圖4所示。圖1底板溫度變化曲線由圖1可知，2#樓底板混凝土入模溫度為23℃，經(jīng)過53.4h后中心溫度到達(dá)峰值58.4℃，溫升值約為35℃，小于50℃，到達(dá)溫峰后開始降溫，經(jīng)過26d降至環(huán)境溫度27℃，平均降溫速率為1.23℃/d，小于2℃/d，中心溫度與表層溫度最大溫差出現(xiàn)在溫降階段為16℃，小于25℃。溫升值、降溫速率和里表溫差均符合溫控指標(biāo)[10]。底層溫度和表層溫度與中心溫度變化規(guī)律一致，但表層溫度由于受環(huán)境溫度影響較大，溫度散失較快。

圖2側(cè)墻溫度變化曲線由圖2可知，側(cè)墻混凝土入模溫度為24℃，經(jīng)過20.1h后中心溫度到達(dá)峰值53.7℃，溫升值為23.7℃，到達(dá)溫峰后經(jīng)過3.4d降至環(huán)境溫度26℃，平均降溫速率為8.1℃/d，外墻相對較薄，混凝土澆筑完后升溫及降溫速度均較快。圖3底板中心應(yīng)變變化曲線圖4側(cè)墻中心應(yīng)變變化曲線由圖3、圖4可知，混凝土應(yīng)變變化曲線變化趨勢與其對應(yīng)的溫度變化曲線相似，達(dá)到峰值后緩慢下降，直至小幅平穩(wěn)波動。由于混凝土早期溫升和溫降的影響，導(dǎo)致應(yīng)變曲線出現(xiàn)峰值，后期隨著混凝土溫度接近環(huán)境溫度，混凝土內(nèi)部的應(yīng)變趨于穩(wěn)定，底板和側(cè)墻的應(yīng)變值分別為146με和110με，說明混凝土處于微膨脹狀態(tài)，F(xiàn)QY氧化鎂膨脹劑有效補償了混凝土的收縮。采用FQY氧化鎂膨脹劑配制補償收縮混凝土，在嚴(yán)格的施工過程質(zhì)量控制和項目各方的積極配合下，保證了FQY氧化鎂膨脹劑的性能得到最大發(fā)揮，對已完工的底板、側(cè)墻進(jìn)行排查，底板51000m2出現(xiàn)裂縫為0條；側(cè)墻720m出現(xiàn)裂縫為8條，底板和側(cè)墻整體應(yīng)用效果良好。結(jié)論

（1）江西省某醫(yī)院地下工程采用FQY氧化鎂膨脹劑配制補償收縮混凝土，在邊界以及鋼筋約束的情況下，當(dāng)混凝土溫度趨于環(huán)境溫度時，底板和側(cè)墻應(yīng)變值分別為146με、110με，此