大体积混凝土抗裂防渗及施工技术措施

　　摘要：文章结合某工程实例，对工程中的技术难点、大体积混凝土结构裂渗控制的基本原理进行了分析，通过实践表明，为提高结构的整体性和安全性，采用了有效的解决施工技术措施，供大家参考。
　　关键词：大体积混凝土，抗渗防裂，结构，施工技术
　　某工程是一个集办公、酒店为一体的综合性建筑。总建筑面积约4.2万m2，地面上建筑高度120.100m，由主楼和地下车库组成，主楼地上25层,地下2层;地下车库为地下2层。大跨度空间采用钢筋混凝土井字梁，结构整体不设永久性变形缝。
　　地下室最大长度89.1m，最大宽度76.7m。基础为钢筋混凝土筏形基础，基础埋深一12.500m。基础底板、梁采C35F200S8抗渗混凝土(当地标号为M400F200S8)。本工程所处地区冬夏温差达70oC；且地下室属超长结构，不设永久性变形缝；基础筏板为厚板结构(厚度0.8～4.4m)，混凝土内部水化热很高。为控制混凝土的收缩、温度的不利影响，采用中国建筑材料科学研究院的《超长钢筋混凝土结构无缝设计和施工方法》专利技术及其配套产品一ZY膨胀剂，防止混凝土结构出现有害裂缝，达到混凝土结构自防水、抗裂防渗的目的；另外使用中国产缓凝高效减水剂，降低水泥用量、延缓水泥水化发热速度、防止温度裂缝。
　　1工程中存在的技术难点
　　1、1底板大体积混凝土裂缝控制问题
　　本工程主体部分底板厚度2.4m、局部4.4m(电梯基坑)，水化热引起混凝土内部温升很高极易产生温度裂缝。如何降低水化热及防止温度裂缝将是工程成败的关键。在国内，大体积混凝土施工通常选用低热水泥，并掺加高效缓凝减水剂、膨胀剂以及粉煤灰、矿渣粉等活性混合材，取代部分水泥，延缓并减少发热量，降低温升。从而减少产生温度裂缝的趋向。限于当地建筑业的条件和技术水平，只有水化热极高的早强型硅酸盐水泥，当地混凝土无掺粉煤灰或矿渣粉的先例。我公司技术人员建议其掺加粉煤灰的行为被认为是偷工减料，无法接受混凝土中掺加粉煤灰的理念。单方混凝土水泥用量较国内大很多(国C35混凝土掺粉煤灰后水泥用量约为280kg／m，地C35号混凝土所用42.5号水泥为510kg／m且为纯硅酸盐快硬性水泥)使用M42.5号水泥为俄罗斯进口，前期发热量大，如何降低水化热及防止混凝土开裂是首要解决的问题。
　　1、2控制超长钢筋混凝土结构收缩开裂问题
　　本工程为超长钢筋混凝土结构，若按照传统方法施工，每隔20～40m需留一条后浇带，以解决混凝土结构的收缩开裂问题。按照规范规定，后浇带至少需42d以后(待混凝土结构收缩基本稳定)，才能用膨胀混凝土回填，这样就会延长工期；且后浇带贯穿于整个地下结构，所到之处遇梁断梁，遇板断板，给施工带来很多不便，模板支撑、处理工艺繁琐；本工程地下水丰富，后浇带的清理、灌缝非常麻烦，处理不好会成为渗漏的隐患；而且后浇带混凝土与先浇混凝土的结合非常薄弱，将严重影响结构的整体性和安全性。本工程采用补偿收缩混凝土，不留后浇带。即在混凝土中掺加ZY膨胀剂，使其产生适度的膨胀来补偿收缩，以膨胀所产生的压应力来抵消收缩所产生的拉应力。不留后浇带，混凝土连续浇筑，可以大大加快施工进度，减少后浇带处理给施工带来的麻烦和给工程质量带来的隐患，提高结构的整体性和安全性。并节约工期、降水费用和施工管理费用。
　　1、3防水问题
　　混凝土结构工程大都是百年大计，而外防水(如沥青卷材或煤焦油、聚氨酯防水涂料等)通常寿命较短，根据工程经验，外防水寿命往往不超过10年。这样就存在外防水寿命和结构寿命不同步的问题。在外防水失效后，混凝土结构本身能不能防水才是决定性的因素。因此，我们认为混凝土结构自防水是根本。要做好混凝土本身的自防水，首先要解决超长混凝土结构收缩开裂问题，然后才是抗渗，即抗裂比抗渗更重要。
　　2控制大体积混凝土结构裂渗的原理
　　大体积混凝土工程因散热降温引起的冷缩比干缩更容易引起开裂，常规的温度控制措施(如使用冷骨料和冰水、覆盖保温、内部加循环水等)往往既复杂又费钱。吴中伟院士提出，采用水化热低、又有一定膨胀性能的补偿收缩混凝土，同时加以适当的温控措施，就可以做到既经济合理，又能有效地解决大体积混凝土的开裂问题。他提出了混凝土冷缩和干缩的联合补偿模式，即当，就能达到控制裂缝的目的。
　　式中，为钢筋混凝土限制膨胀率，为混凝土干缩值，为混凝土最大降温冷缩值，为混凝土极限延伸率，为混凝土受拉徐变。
　　根据这一理论，我们在大体积混凝土中采用ZY膨胀剂、缓凝高效减水剂和粉煤灰(或矿渣粉)的“三掺”技术，即利用ZY使混凝土产生较高的膨胀率，利用缓凝高效减水剂和粉煤灰降低水泥用量和水化热，从而减少冷缩值，这种方法较好地解决了大体积混凝土的裂缝控制问题。
　　在大体积混凝土施工中，控制混凝土中心温度与表面温度之差非常重要。采用普通混凝土，温差应控制在25ºC=之内，而采用补偿收缩混凝土，该温差可适当放宽。这意味着在大体积混凝土施工时，采用补偿收缩混凝土，放宽了温控指标，一般不必再用冷却骨料，在混凝土中埋设冷却水管等传统施工方法。从收缩应力角度对超长无缝施工裂渗控制进行分析如下。
　　工业与民用建筑的整体式基础，箱形基础的底板。车间混凝土的地面等，其特点是厚度(或高度)日远小于长宽尺寸。当H／L≤0.2时，板在温度收缩变形作用下。离开端部区域，板的全截面受拉应力较均匀。在地基约束下，将出现水平法向应力。从工程实践可知，是设计主要控制应力，是引起垂直裂缝的主要应力。其最大值出现在板截面的中点X=O处，见图1。
　　
　　图1长墙或底板的主要应力图
　　当超过混凝土的抗拉强度(f1)，板中部出现第一条垂直裂缝；开裂后，每块板的水平应力重新分布，最大应力出现在每块板的中部，当，又形成第二批裂缝……。这种裂缝的有序排列经常在工程中见到。为防止这种有序裂缝的出现，工程中靠设置后浇带来释放收缩应力，这是控制裂缝的主要措施之一。
　　后浇带只在较短的间距(L)范围对消减收缩应力()起显著作用，超过一定长度，即使设后浇带也没有意义。按理论计算，消减的有效间距为20～60m。膨胀加强带间距应设在此范围内。

《大体积混凝土抗裂防渗及施工技术措施》 鏂囩珷鍐呭濡傛灉娌¤兘瑙ｅ喅鎮ㄧ殑闂锛屽彲鍏嶈垂鍜ㄨ鍦ㄧ嚎瀛︽湳椤鹃棶鑾峰彇鏈€浣宠В绛斻€�
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