萬建成

（威海鴻安集團(tuán)混凝土分公司，山東 威海264203）

HA-P抗裂防水劑在地下室底板混凝土中的應(yīng)用

萬建成

（威海鴻安集團(tuán)混凝土分公司，山東 威海264203）

HA-P型抗裂防水劑具有高效能、高施工性能、高耐久性能等功能，在威海農(nóng)村信用社綜合樓地下室底板的混凝土中摻入一定量的HA-P型抗裂防水劑后，明顯提高混凝土的密實(shí)性和抗?jié)B能力，補(bǔ)償混凝土的收縮，進(jìn)行超長混凝土結(jié)構(gòu)無縫施工，取得了良好的效果。

HA-P防水劑；補(bǔ)償收縮混凝土；超長無縫施工

0 概述

威海農(nóng)村信用社綜合樓位于威海市經(jīng)區(qū)，西臨青島路，東臨海濱路，南為威海市民文化中心。大樓為高層框架剪力墻結(jié)構(gòu)，由主樓、附樓和地下停車場組成，基礎(chǔ)形式主樓主體采用梁筏基礎(chǔ)，附樓采用獨(dú)立基礎(chǔ)加防水底板，地下二層，地上十九層，其中地下一、二層為車庫，地下二層戰(zhàn)時(shí)為6級(jí)人防地下室，地上為商業(yè)辦公建筑，附樓三層，總長度為97.20m，總寬度為72.70m。該工程建筑面積49594.57m2。本工程地下室底板混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40，抗?jié)B等級(jí)為P12。由于地下水埋深2.6～5.0 m，水位變化幅度為0.5～1.0 m，若采用以往為防止混凝土干縮和溫差裂縫而留置后澆帶的傳統(tǒng)施工方法，不僅給施工過程中地下排水增加了難度，而且后澆帶保留時(shí)間一般在40～60d，工期延長，填逢不好，會(huì)留下滲漏隱患。因此如何控制混凝土裂縫、提高混凝土的密實(shí)度進(jìn)而增強(qiáng)混凝土的抗?jié)B能力，并且對(duì)此超長結(jié)構(gòu)混凝土采取無縫施工技術(shù)是該地下室底板施工的關(guān)鍵。

1 材料選用

1.1 水泥

采用煙臺(tái)山水水泥有限公司北海分公司“東岳”牌P·O42.5，水泥的物理性能指標(biāo)見表1。

1.2 砂

采用威海乳山河砂。表觀密度2640kg/m3,堆積密度1430 kg/m3，含泥量1.9%，泥塊含量0.5%，細(xì)度模數(shù)2.9。

1.3 碎石

采用威海羊亭石灰?guī)r碎石，粒徑5～31.5mm,壓碎指標(biāo)8.9%，表觀密度2670 kg/m3,針片狀顆粒含量9.46%，含泥量0.16%，級(jí)配良好。

表1 東岳P·O42.5級(jí)水泥性能指標(biāo)

表2 II級(jí)粉煤灰性能指標(biāo)

1.4 粉煤灰

采用威海華能電廠II級(jí)粉煤灰，具體指標(biāo)見表2。

1.5 外加劑

采用魯南外加劑廠生產(chǎn)的JFA-1普通泵送減水劑，減水率17%，坍落度經(jīng)時(shí)損失較小，60min內(nèi)損失0.5～1mm。

1.6 抗裂防水劑

采用江西萍鄉(xiāng)眾大高新材料有限公司生產(chǎn)的HA-P抗裂防水劑。產(chǎn)品性能及技術(shù)特點(diǎn)：①混凝土中摻入適量的HA-P型抗裂防水劑，與水泥水化反應(yīng)后產(chǎn)生一定的體積膨脹，補(bǔ)償混凝土的干縮、冷縮變形，從而達(dá)到密實(shí)混凝土，提高抗?jié)B的目的。②可以改變混凝土的應(yīng)力狀態(tài)，使混凝土處于受壓狀態(tài)，提高了混凝土的抗裂能力，并具有一定的脹縮可逆性，即產(chǎn)生膨脹后如果水分不足將出現(xiàn)回縮，但只要水分重新充足又產(chǎn)生膨脹，這一特性十分有利于防水混凝土微裂縫的愈合，可持續(xù)保持混凝土不收縮、不滲水。③在混凝土水化硬化過程中，形成大量結(jié)晶膨脹的有機(jī)物及高分子聚合物填充和堵塞孔隙，切斷了毛細(xì)管和其它孔隙之間的連通，并使其孔徑變小，從而提高了混凝土的抗?jié)B性。

2 配合比設(shè)計(jì)

⑴為了防止混凝土裂縫的產(chǎn)生，經(jīng)多方論證，該工程采用了粉煤灰、微膨脹抗裂防水劑“雙摻”技術(shù)。在混凝土中摻入一定量的粉煤灰替代水泥，可提高混凝土的可泵性，降低混凝土的溫升，有利于避免裂縫的出現(xiàn)，并可消除冷縫；摻入微膨脹抗裂防水劑可使混凝土微膨脹產(chǎn)生一定的自應(yīng)力，以補(bǔ)償、減少混凝土的收縮，防止混凝土開裂。

⑵以膨脹加強(qiáng)帶取代后澆帶，實(shí)現(xiàn)超長結(jié)構(gòu)無縫施工。以較高摻量的膨脹劑配制成大膨脹的混凝土（其限制膨脹率控制在3.5×10-4～4.5×10-4）；其他部位用較小摻量的膨脹劑配制成小膨脹的混凝土（補(bǔ)償收縮混凝土，其限制膨脹率控制在2.0×10-4～3.0×10-4）。填充用膨脹混凝土其強(qiáng)度等級(jí)比兩側(cè)高5MPa。

混凝土經(jīng)試驗(yàn)試配確定，補(bǔ)償收縮、微膨脹混凝土配合比見表3。

3 地下室結(jié)構(gòu)基本情況

無縫施工是以摻膨脹劑的補(bǔ)償收縮混凝土為結(jié)構(gòu)材料，以加強(qiáng)帶取代后澆帶，連續(xù)澆筑超長混凝土結(jié)構(gòu)的一種新技術(shù)。

本工程原設(shè)計(jì)南北縱向設(shè)置3條后澆帶，東西橫向設(shè)置2條后澆帶，厚度0.6m,配筋中φ18＠200，雙向雙層，單向配筋率0.51%。傳統(tǒng)設(shè)置后澆帶是一種“ 以放為主”的設(shè)計(jì)方法，但由于后澆帶部分不能與主體同時(shí)施工，也給施工帶來了很多問題。若采用無縫設(shè)計(jì)與施工必須根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)靈活運(yùn)用，沉降縫不能取消，對(duì)于具有沉降性質(zhì)的后澆縫也不能取消。鑒于此，應(yīng)業(yè)主的委托，施工、監(jiān)理會(huì)同設(shè)計(jì)方，對(duì)圖紙進(jìn)行設(shè)計(jì)變更，因原設(shè)計(jì)東西橫向第一條后澆帶為沉降縫，不能取消，其余后澆帶均改為膨脹加強(qiáng)帶。

圖1 地下室沉降縫、膨脹加強(qiáng)帶平面示意圖

4 抗裂分析計(jì)算

水泥水化熱引起混凝土最高絕熱溫升：

式中W1——混凝土水泥用量（kg/m3）；

W2——混凝土抗裂防水劑用量（kg/m3）；

K——摻合料折減系數(shù)，粉煤灰取0.25～0.3；

F——混凝土中活性摻合料用量（kg/m3）；

Q1——P·O42.5級(jí)水泥7d水化熱取356kJ/kg；

Q2——抗裂防水劑水化熱值，取249 kJ/kg；

Rn——混凝土密度，取2400kg/m3；

C——混凝土比熱，取0.96 kJ/kg·K

考慮混凝土底板一維散熱，散熱系數(shù)為0.6，則由水泥水化熱引起的溫升值：T1= 60.84℃×0.6 =36.5℃

混凝土入模溫度：T2= 4℃

則預(yù)計(jì)混凝土中心平均溫度：

環(huán)境溫度1～7℃，取平均差值T0=（7－1）/2 = 2℃

∴混凝土的最大冷縮值：St =α×（T3－T2＋T0）

混凝土7d最大收縮值Sd(t)按下面經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：

表3 補(bǔ)償收縮、微膨脹混凝土配合比 kg/m3

表4 混凝土配合比試驗(yàn)結(jié)果

式中m1、m2……mn為各種影響因素(這里取m1= 1.00；m2= 1.35；m4= 1.00 ；m5= 1.20 ；m6= 1.00 ；m7= 0.77；m8= 1.30 ；m9= 0.86)。

混凝土的極限延伸率Sk（C40抗拉強(qiáng)度Ri= 2.55MPa）

按下式計(jì)算：

混凝土7d的極限延伸率：

混凝土的受拉徐變，偏于安全地假設(shè)為極限延伸率的0.5倍，則

混凝土的最終變形：

5 試驗(yàn)結(jié)果分析

基準(zhǔn)混凝土為不摻加HA-P抗裂防水劑，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

通過試驗(yàn)結(jié)果分析如下：

5.1 混凝土拌合物的流動(dòng)性

摻加HA-P抗裂防水劑后，混凝土的流動(dòng)性能得到改善，這是因?yàn)槠鋬?nèi)部復(fù)合了減水組分。若與基準(zhǔn)混凝土相同的坍落度可以進(jìn)一步減少用水量，降低水膠比，減少收縮，增加密實(shí)度。

5.2 混凝土的限制膨脹率性能

按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB50119中規(guī)定的方法試驗(yàn)的結(jié)果，摻加8%的HA-P抗裂防水劑混凝土膨脹率(水中14d)≥1.5×10-4；摻加10%的HA-P抗裂防水劑混凝土膨脹率(水中14d)≥2.5×10-4，滿足補(bǔ)償收縮混凝土及填充用膨脹混凝土對(duì)限制膨脹率的要求。

5.3 混凝土的強(qiáng)度性能

摻加HA-P抗裂防水劑使混凝土7d 和28d的強(qiáng)度均有所提高，說明在相同水膠比的情況下，增加了混凝土的早期抗拉能力。

5.4 混凝土的抗?jié)B性能

摻加粉煤灰，使混凝土結(jié)構(gòu)更加致密，基準(zhǔn)混凝土均達(dá)到抗?jié)B要求，但摻加HA-P抗裂防水劑后，混凝土抗?jié)B等級(jí)達(dá)到30以上，抗?jié)B能力顯著提高。

5.5 混凝土的抗裂性能

抗裂是該工程混凝土性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)，針對(duì)本試驗(yàn)我們依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)與施工指南》自制了平板試件。采用角鋼焊制的凈尺寸600mm×600mm×63mm模具，模具四邊與底版用螺栓固定，內(nèi)側(cè)每邊焊接兩排（相互交錯(cuò)）共14根Φ10×100mm的螺紋鋼。分別在模具中澆筑基準(zhǔn)混凝土和摻加HA-P抗裂防水劑混凝土，在試驗(yàn)室（溫度20±2℃，濕度70%±5%）用電風(fēng)扇對(duì)其表面進(jìn)行吹風(fēng)，觀察表面裂縫出現(xiàn)的時(shí)間及裂縫分布情況。經(jīng)過對(duì)比，摻加HA-P抗裂防水劑的混凝土出現(xiàn)裂縫時(shí)間較基準(zhǔn)混凝土晚，且裂縫數(shù)量少而細(xì)。

6 混凝土施工

6.1 施工控制

⑴準(zhǔn)確計(jì)量，嚴(yán)格按照配合比施工，專職技術(shù)人員對(duì)攪拌主機(jī)電腦輸入配合比數(shù)據(jù)進(jìn)行校對(duì)，并通過地磅對(duì)混凝土密度進(jìn)行復(fù)檢。

⑵調(diào)整攪拌主機(jī)自動(dòng)攪拌程序中的攪拌時(shí)間，比普通混凝土延長30s，以保證拌合物攪拌均勻。

⑶隨時(shí)檢測混凝土坍落度，及時(shí)調(diào)整用水量，嚴(yán)格控制水膠比，確?；炷寥氡锰涠瓤刂圃?80mm以內(nèi)，為保證混凝土的抗裂性和抗?jié)B性要求，在滿足混凝土正常澆筑的情況下，坍落度盡可能小。

⑷整體分層連續(xù)澆筑或推移式連續(xù)澆筑，應(yīng)縮短間歇時(shí)間，并在前層混凝土初凝之前將次層混凝土澆筑完畢，避免出現(xiàn)施工冷縫而造成滲水隱患。

⑸膨脹加強(qiáng)帶的結(jié)構(gòu)位置和數(shù)量設(shè)計(jì)與后澆帶設(shè)計(jì)相同，帶寬為2m，帶內(nèi)水平配筋率增加10%～15%，帶兩側(cè)面掛上密孔鋼絲網(wǎng)，防止帶外混凝土流入帶內(nèi)。先澆帶外混凝土，再澆帶內(nèi)混凝土，按膨脹加強(qiáng)帶配合比施工。

⑹混凝土澆筑面應(yīng)及時(shí)進(jìn)行二次抹壓處理。

⑺采用蓄水養(yǎng)護(hù)，膨脹混凝土必須要有充分的保濕養(yǎng)護(hù)才能更好地發(fā)揮其膨脹效應(yīng)，持續(xù)養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于14d。

6.2 施工質(zhì)量

⑴施工現(xiàn)場隨機(jī)取樣，留置混凝土抗壓和抗?jié)B試塊。試驗(yàn)結(jié)果，C40混凝土平均強(qiáng)度45.9MPa,最小值41.2MPa,標(biāo)準(zhǔn)差為3.3MPa；C45混凝土平均強(qiáng)度51.9MPa,最小值47.5MPa,標(biāo)準(zhǔn)差為3.8MPa；采用統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行強(qiáng)度評(píng)定，達(dá)到質(zhì)量要求?？?jié)B等級(jí)遠(yuǎn)大于P12。

⑵現(xiàn)場混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗?jié)B等級(jí)及限制膨脹率的評(píng)定結(jié)果見表5。

表5 現(xiàn)場混凝土性能檢測

⑶施工期間經(jīng)有關(guān)單位多次檢查未出現(xiàn)裂縫，該工程地下室基礎(chǔ)于2009年11月份施工，到目前為止混凝土未出現(xiàn)任何裂縫和滲漏等問題。

7 結(jié)束語

⑴工程實(shí)踐說明，HA-P抗裂防水劑應(yīng)用于補(bǔ)償收縮混凝土中，能夠有效地解決膨脹加強(qiáng)帶取代后澆帶施工工藝，從而給施工帶來諸多方便。

⑵通過對(duì)超長混凝土結(jié)構(gòu)的綜合分析與計(jì)算，為無縫施工提供了理論依據(jù)，并對(duì)工程施工的質(zhì)量控制具有指導(dǎo)意義。

⑶工程實(shí)踐表明，摻加一定量的HA-P抗裂防水劑的混凝土綜合性能會(huì)大幅度地提高，滿足施工中對(duì)混凝土各項(xiàng)性能的要求。

Application of basement fl oor slab concrete with HA-P water-proof additive

Wan Jiancheng
(Weihai Hong’an Group Concrete Branch,Shandong Weihai 264203)

HA-P water-proof additive has the properties of high efficiency performance and durability.The effect of application of basement fl oor slab concrete in the rural credit cooperatives building in Weihai with HA-P water-proof was studied, The results show that, the compaction of fresh concrete is improved, its impermeability is obviously increased.the shrinkage-compensating concrete is used in the no-seam construction technology of over length concrete structure,and obtains good results.

HA-P water-proof additive; shrinkage-compensating concrete; the no-seam construction technology of over length concrete structure

萬建成（1974-）男，工程師。

[單位地址]山東省威海市張村鎮(zhèn)柳溝村東(264203)