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ZY補(bǔ)償收縮混凝土在蘇州市商業(yè)街F城工程的應(yīng)用

瀏覽人次:2432人  發(fā)布時(shí)間:2013年5月3日

一、前言

《超長鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)無縫施工專利技術(shù)》和《補(bǔ)償收縮混凝土結(jié)構(gòu)自防水技術(shù)》是中國建筑材料科學(xué)研究院于90年代初基于混凝土膨脹劑開發(fā)的新技術(shù),已成功應(yīng)用于國內(nèi)數(shù)百項(xiàng)工程。 ZY膨脹劑系該院最新研制、代表國內(nèi)混凝土膨脹劑最高水平的產(chǎn)品,該產(chǎn)品的問世無疑是對該技術(shù)的推廣起到了推波助瀾的作用。

蘇州市商業(yè)街F城是上海新紐投資管理公司蘇州分公司投資興建的,由北京中鐵工建筑工程設(shè)計(jì)院蘇州分院設(shè)計(jì),蘇州建鑫建筑安裝工程有限公司總承包。該工程地下室是當(dāng)前蘇州最大的防水工程,由于地下水位高,建筑面積大,工期緊,給業(yè)主、施工方和設(shè)計(jì)院帶來一個(gè)新課題,能否使施工又快又省且保證工程質(zhì)量呢?工程各方經(jīng)過咨詢、論證后,決定采用中國建筑材料科學(xué)研究院的無縫施工和結(jié)構(gòu)自防水新技術(shù)。

二、工程概況及技術(shù)方案的提出

蘇州市商業(yè)街F城地下一層為停車庫,地上分別為三、四、五層商業(yè)建筑。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙,地下室基礎(chǔ)埋深為-6.8m,地下室總長193m,總寬134m,底板厚600mm,雙層雙向φ18@150,上翻梁900×1500mm,邊墻厚400mm,雙層φ14@100,頂板厚250mm,雙層雙向φ10@130,防水砼設(shè)計(jì)等級C40,抗?jié)B標(biāo)號P8。

該地下室屬超長超寬鋼筋砼結(jié)構(gòu),按常規(guī)設(shè)計(jì),每30-40m設(shè)一道后澆縫,等砼收縮40-50天后填縫,另外,在迎水面做全包柔性防水層,這樣,施工復(fù)雜,工期延長,整體防水和抗震差,柔性防水卷材的壽命只有20-30年,與砼的壽命70-100年不同步,施工期正值雨季,對防水卷材施工極不利,難以保證整體防水質(zhì)量。

由此,我方提出F城地下室的總體防水技術(shù)方案。

1.地下室底板采取ZY補(bǔ)償收縮砼結(jié)構(gòu)自防水,取消外防水作業(yè),邊墻的補(bǔ)償收縮砼

結(jié)構(gòu)自防水為主,迎水面作一道聚合物水泥防水涂料。

2.地下室為超長鋼筋砼結(jié)構(gòu),底板、頂板設(shè)置膨脹加強(qiáng)帶,間距為50m左右,以膨脹加強(qiáng)帶減免后澆縫,實(shí)現(xiàn)連續(xù)、間歇或后澆式澆筑砼,邊墻設(shè)后澆式膨脹加強(qiáng)帶,分段澆筑,14天后填縫。膨脹加強(qiáng)帶砼強(qiáng)度等級為C45,抗?jié)B標(biāo)號P8。

三、膨脹加強(qiáng)帶的設(shè)置

1.膨脹加強(qiáng)帶的具體位置及配筋

根據(jù)本工程結(jié)構(gòu)的具體情況并結(jié)合設(shè)計(jì)要求,我們確定了膨脹加強(qiáng)帶的位置,底板和頂板膨脹加強(qiáng)帶的位置見圖3,墻板的膨脹加強(qiáng)帶和底板、頂板的膨脹加強(qiáng)帶位置相對應(yīng)。

    

圖3     底板膨脹加強(qiáng)帶和后澆帶布置圖

在水平構(gòu)造筋方面,選擇細(xì)而密的配筋方式,通過提高鋼筋混凝土的極限拉伸能力,增強(qiáng)鋼筋混凝土的抗裂作用。本工程底板雙層雙向φ18@150,配筋率ρ=0.56%;頂板雙層雙向φ10@130,配筋率ρ=0.54%;邊墻雙層φ14@100,配筋率ρ=0.77%。這些配筋設(shè)計(jì)都對結(jié)構(gòu)抗裂有利。

膨脹加強(qiáng)帶部分增加10-15%的溫度應(yīng)力補(bǔ)償鋼筋。增加的補(bǔ)償鋼筋的位置垂直于加強(qiáng)帶,設(shè)置間距為水平構(gòu)造筋的兩倍。補(bǔ)償鋼筋延伸到加強(qiáng)帶兩側(cè)50cm,其材質(zhì)與構(gòu)造筋相同,直徑小于構(gòu)造筋1~2個(gè)規(guī)格。

底板上膨脹加強(qiáng)帶部分的補(bǔ)償鋼筋直接綁扎在其對應(yīng)的面筋上,而墻板、頂板上膨脹加強(qiáng)帶部分的補(bǔ)償鋼筋須綁扎在其對應(yīng)的面筋和底筋上。

膨脹加強(qiáng)帶設(shè)置間距為2m,帶的兩側(cè)用孔經(jīng)為5mm的鋼絲網(wǎng)攔起,并采用鋼筋綁扎牢固。

底板、頂板膨脹加強(qiáng)帶根據(jù)實(shí)際情況,可采取連續(xù)澆筑,即加強(qiáng)帶一側(cè)小膨脹混凝土澆筑完后,可接著澆筑帶內(nèi)大膨脹混凝土,完后再接著澆筑帶外另一側(cè)小膨脹混凝土,也可采用后澆式,即兩側(cè)小膨脹混凝土澆筑完后,再用大膨脹混凝土統(tǒng)一回填加強(qiáng)帶。

邊墻的膨脹加強(qiáng)帶采取后澆式,且兩側(cè)設(shè)置鋼板止水帶。待兩側(cè)混凝土澆筑14天后,再用大膨脹混凝土回填。

四、ZY補(bǔ)償收縮混凝土配合比

1.配合比設(shè)計(jì)依據(jù)

①F城地下室設(shè)計(jì)砼強(qiáng)度等級為C40,抗?jié)B標(biāo)號為P8,采用60天抗壓強(qiáng)度為強(qiáng)度等級,以降低水化熱和減少水泥用量。

②砼坍落度18-20cm,30分鐘內(nèi)坍落度損失不超過2-3cm。

③凝結(jié)時(shí)間:初凝10-12小時(shí),終凝12-16小時(shí)。

④ZY補(bǔ)償收縮砼的限制膨脹率(ε2)預(yù)期目標(biāo):底板砼ε2=0.015-0.02%,邊墻砼ε2=0.020-0.025%,膨脹加強(qiáng)帶和后澆帶砼ε2=0.025-0.030%。

2.試驗(yàn)材料

①水泥:蘇州天貿(mào)建材有限公司P.O.42.5水泥

②砂:中砂,細(xì)度模數(shù)2.5—2.8,含泥量小于3%

③石子:5-31.5mm連續(xù)級配石子,含泥量小于1%

④粉煤灰:蘇州望電Ⅰ級粉煤灰

⑤膨脹劑:北京中巖特材公司ZY膨脹劑

⑥減水劑:蘇州金星砼外加劑公司JN-3緩凝高效減水劑

3.ZY補(bǔ)償收縮砼配合比的確定

我方提供混凝土參考配合比,協(xié)同天緣水泥有限公司商品混凝土分公司經(jīng)過多次混凝土實(shí)驗(yàn),并經(jīng)過當(dāng)?shù)刭|(zhì)檢中心檢驗(yàn)確定,最終確定以下配合比(見表一):

表一 補(bǔ)償收縮砼配合比

編號

結(jié)構(gòu)

部位

單方砼材料用量,Kg/m3

水泥

石子

粉煤灰

膨脹劑

減水劑

1

底板、頂板

350

720

1030

73

37

7.4

185

2

邊墻

350

720

1030

64

46

7.4

185

3

膨脹、后澆帶

360

690

1060

58

52

7.5

185

4.實(shí)驗(yàn)室條件下混凝土性能的測定(見表二)

 表二 各配合比混凝土實(shí)驗(yàn)室性能

編號

凝結(jié)時(shí)間(h)

坍落度

(cm)

抗壓強(qiáng)度(MPa)

限制膨脹率

(%)

抗?jié)B標(biāo)號

初凝

終凝

初始

30

分鐘

7d

28d

60d

水中7d

水中14d

水中14d+空氣28d

28d

1

11.0

14.5

20.0

18.5

34.6

44.0

50.0

0.022

0.026

-0.011

>S10

2

10.5

12.5

20.5

18.0

32.5

45.0

50.6

0.032

0.035

0.006

>S10

3

10.0

12.0

20.0

18.0

30.5

50.0

55.2

0.044

0.052

0.021

>S10

5.模擬現(xiàn)場條件下混凝土有關(guān)性能的測定

為了滿足施工要求,混凝土性能測定選擇在室外,溫度33℃,晴天,與施工現(xiàn)場條件一致。上述各組配合比凝結(jié)時(shí)間的檢測結(jié)果為:初凝時(shí)間約8h,終凝時(shí)間約9h,出機(jī)坍落度為190mm左右,30分鐘坍落度約為160mm。能滿足施工現(xiàn)場的操作要求,高效減水劑的緩凝性能良好,能最大限度地杜絕冷縫的出現(xiàn)。有關(guān)性能的測定見表三。

表三  模擬條件下混凝土的有關(guān)性能

編號

凝結(jié)時(shí)間(h)

坍落度

(cm)

限制膨脹率

(%)

初凝

終凝

初始

30

分鐘

水中7d

水中14d

水中14d+空氣28d

1

8.5

10.5

19.0

16.5

0.009

0.018

-0.018

2

8.4

9.5

19.5

16.0

0.012

0.020

-0.015

3

8.2

9.2

19.0

16.0

0.012

0.026

-0.010

另外,由于現(xiàn)場原材料質(zhì)量有變化(主要是砂石的含水率、批次水泥性能波動等),及時(shí)對混凝土配合比進(jìn)行微調(diào),以滿足施工對混凝土性能的要求。

五、補(bǔ)償收縮混凝土的拌制和澆筑

本工程補(bǔ)償收縮混凝土的供給采取商混和現(xiàn)場攪拌兩種方式,這兩種方式互相補(bǔ)充,能夠保證混凝土的隨時(shí)澆灌和連續(xù)澆筑的設(shè)計(jì)要求,現(xiàn)場攪拌設(shè)備為強(qiáng)制式攪拌機(jī),攪拌時(shí)間控制在60s左右,嚴(yán)格控制混凝土攪拌均勻。

1.原材料計(jì)量

各種原料必須經(jīng)過計(jì)量后才能投入攪拌機(jī),計(jì)量誤差按下列要求控制(重量計(jì)):

水泥、外加劑、膨脹劑、粉煤灰、水:       ±1%

砂、石:                                 ±2%

2.混凝土攪拌

仔細(xì)校核計(jì)量裝置,檢查攪拌機(jī)器設(shè)備和現(xiàn)場泵管布置,確保混凝土生產(chǎn)和泵送時(shí)設(shè)備能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

派專人負(fù)責(zé)投料,并符合計(jì)量要求。尤其膨脹劑不得少摻,也不得多摻。

及時(shí)測定砂、石的含水率,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.ZY補(bǔ)償收縮混凝土的澆注施工

整個(gè)地下室ZY補(bǔ)償收縮混凝土結(jié)構(gòu)分為底板、墻板和地下室頂板和后澆帶四個(gè)分項(xiàng),其中地下室底板、墻板和頂板按后澆帶分為三個(gè)流水段。即第一流水段為1-18軸×J-S軸、第二流水段為18-24軸×A-J軸、第三流水段為1-18軸×A-J軸。見圖3。

本工程頂板標(biāo)高不一,為了便于施工,同時(shí)又避免墻板一次澆筑高度太大,為此外墻板上下設(shè)置二道施工縫,分別留設(shè)在標(biāo)高為-5.5m與-2.15m處,且設(shè)置-400×3mm鋼板止水帶。

底板混凝土采用2臺汽車泵和2臺固定拖泵同時(shí)由一側(cè)向另一側(cè)平行后退,即“一個(gè)坡度,薄層澆筑,齊頭并進(jìn),循序后退”的方法,使上下層混凝土澆筑停歇時(shí)間不超過混凝土初凝時(shí)間,確保混凝土連續(xù)澆筑。墻板、頂板的混凝土采用兩臺固定拖泵進(jìn)行澆灌,控制混凝土的下料高度在2m以內(nèi),采取分層澆筑。

自防水混凝土的振搗必須密實(shí),不能漏振、欠振、過振。振搗時(shí)間宜為20~30秒,以混凝土開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,以防止其位移、變形。

因施工時(shí)天氣炎熱,且泵管較長(最大輸送距離約270m左右),用濕麻袋包裹泵管,定期澆水降溫,以確保混凝土澆注順暢。

4.養(yǎng)護(hù)工序

本工程地下室底板采用蓄水養(yǎng)護(hù);頂板采用覆蓋麻袋并澆水養(yǎng)護(hù);墻板混凝土在澆筑完1天后,及時(shí)松動模板的支撐螺栓,并使模板與砼之間留有縫隙,然后從上部灌水,使水沿立面自然淌下的養(yǎng)護(hù)方法,且延長拆模時(shí)間,以減少混凝土在空氣中的暴露時(shí)間。各部位混凝土的養(yǎng)護(hù)時(shí)間均不少于14天。

六、工程質(zhì)量

整個(gè)地下室混凝土結(jié)構(gòu)的澆筑,從2003年7月22日開始至同年10月25日結(jié)束,用于抗裂防滲的ZY補(bǔ)償收縮泵送混凝土總計(jì)3萬余立方米。標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試塊留置C40、P8砼125組,C45、P8砼17組,抗?jié)B試塊留置15組;同條件養(yǎng)護(hù)試塊留置C40、P8砼21組,C45、P8砼8組。經(jīng)蘇州市工業(yè)園區(qū)建工質(zhì)檢站檢驗(yàn),各部位混凝土性能取樣檢測全部達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

地下室結(jié)構(gòu)驗(yàn)收時(shí),時(shí)值入冬時(shí)節(jié)(12月19日),地下室因各種原因尚未做柔性外防水和覆土回填,整個(gè)基礎(chǔ)經(jīng)歷了酷暑到嚴(yán)寒,僅在外墻的某些通風(fēng)口和局部區(qū)域發(fā)現(xiàn)些須表面微裂縫(<0.15mm),經(jīng)查證這些微裂縫是拆模后沒有及時(shí)回填土而后期形成的,但仍未超過規(guī)范要求(<0.2mm)。

截止目前,地下室經(jīng)多次試水試驗(yàn),未發(fā)生任何滲漏現(xiàn)象,各方人員對整個(gè)地下工程補(bǔ)償收縮混凝土質(zhì)量表示非常滿意。

七、結(jié)語

1.從施工效果看,該技術(shù)相對常規(guī)施工方法具有技術(shù)先進(jìn)、節(jié)省投資、縮短工期等優(yōu)越性,利于推廣應(yīng)用。

2.合理的混凝土配合比設(shè)計(jì)和精心的專業(yè)人員現(xiàn)場技術(shù)服務(wù)是保證地下室ZY補(bǔ)償收縮高標(biāo)號混凝土不裂不滲的關(guān)鍵。

3.外墻板澆注完后,應(yīng)盡早回填土工程,這樣有利于混凝土的保濕保溫養(yǎng)護(hù)。

4.現(xiàn)場拌制混凝土,能夠隨時(shí)監(jiān)控混凝土原材料的計(jì)量,尤其是影響補(bǔ)償收縮混凝土限制膨脹率的ZY膨脹劑的摻量。而且調(diào)整及時(shí),操作靈活,不會出現(xiàn)坍落度突大突小的現(xiàn)象,并能避免冷縫的出現(xiàn)。

5.一般情況下,現(xiàn)場混凝土的限制膨脹率會因各種因素(氣溫、濕度、施工規(guī)程、混凝土輸送距離等)的影響而降低,比實(shí)驗(yàn)室降低約0.01%。因此實(shí)驗(yàn)室試配時(shí)要適當(dāng)調(diào)高限制膨脹率的指標(biāo)。

6.夏季施工,氣溫高,宜選用高效緩凝型減水劑,以利于現(xiàn)場施工對混凝土性能的要求,也可減免因集中水化熱而引起的溫差裂縫。