孟雪峰

（北京城建十建設(shè)工程有限公司，北京 100020）

0 引言

2020 年以來，高層建筑已經(jīng)逐步取代了傳統(tǒng)的低層建筑，成為城市的主流建筑，高層建筑對我國的建筑工程發(fā)展進(jìn)步有重要意義，但經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，高層建筑存在的施工問題越來越多，其中，最常見的就是滲漏問題，一旦高層建筑出現(xiàn)了嚴(yán)重滲漏，不僅會降低其使用壽命，甚至還會影響建筑內(nèi)部穩(wěn)定性，造成較高的經(jīng)濟(jì)損失，大體積混凝土后澆帶是最常見的建筑滲漏區(qū)，因此需要對建筑大體積混凝土后澆帶防水施工技術(shù)進(jìn)行研究。

傳統(tǒng)的高層建筑后澆帶組成結(jié)構(gòu)較簡單，通常采用鋼筋網(wǎng)和板材拼接而成，研究人員經(jīng)過多次試驗分析發(fā)現(xiàn)，這種結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性較差，容易出現(xiàn)大規(guī)模滲漏問題，除此之外，傳統(tǒng)的高層建筑后澆帶結(jié)構(gòu)整體成本較高，人工操作困難，因此目前混凝土后澆帶逐漸取代傳統(tǒng)后澆帶成為高層建筑的必要組成部分，受混凝土特性影響，其在使用過程中可能出現(xiàn)裂縫，造成嚴(yán)重的滲漏，傳統(tǒng)的大體積混凝土后澆帶施工后滲水面積仍然較大，因此該文設(shè)計了新的高層建筑大體積混凝土后澆帶防水施工技術(shù)，為維護(hù)高層建筑穩(wěn)定性做出貢獻(xiàn)。

1 高層建筑大體積混凝土后澆帶防水施工技術(shù)設(shè)計

1.1 制備高層建筑大體積混凝土后澆帶混凝土原材料

混凝土原材料對保證大體積混凝土后澆帶的穩(wěn)定性十分重要。因此該文首先制備基礎(chǔ)性混凝土原材料，選取P.O 42.5 水泥制備混凝土，首先需要確定與該水泥共同攪拌的砂石特性及添加量，為了提高制備有效性，該文選取II 級顆粒砂進(jìn)行制備檢測，將其含泥量控制在2.1%內(nèi)，選取的碎石最大粒徑為25 mm 含泥量低于0.4%，壓碎指標(biāo)為9%，為了增加混凝土的黏合性，制備時還額外添加了納米防水劑。

上述材料準(zhǔn)備完畢后可以進(jìn)行預(yù)拌，在攪拌機(jī)內(nèi)添加一定量的水潤濕，首先將選取的碎石和砂子倒入，充分融合后再加入水泥和納米防水材料，在攪拌的過程中需要不斷觀察混凝土的流動性，如果混凝土的流動性過低可以立即添加補水劑補水，直至攪拌成符合要求的混凝土。受實際使用需求影響，在混凝土制備完畢后還需要進(jìn)行流動性試驗，檢測混凝土的使用狀態(tài)，為后續(xù)的防水施工提供參考，可以將混凝土流動性檢測分為幾個不同的步驟：首先，選取一個適合檢測的坍落度筒，設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)的測試濕度，進(jìn)行固定，其次，將制備的混凝土分成幾個等份，倒入測試裝置中，進(jìn)行搗插，最后，將坍落筒拿起，測試高度，即可完成流動性試驗，得到符合施工需求的混凝土原材料。

1.2 張開型裂縫的理論分析

混凝土斷裂力學(xué)在建筑行業(yè)中是一門重要學(xué)科，主要研究的是建筑結(jié)構(gòu)中微弱缺點與整體質(zhì)量之間存在的關(guān)系，應(yīng)用范圍也較為普遍，主要由應(yīng)力在起作用并且?guī)в泻暧^裂縫的缺陷體。在斷裂力學(xué)中，僅處理裂縫相關(guān)的問題，在常見的處理裂縫分類中，主要分為3 種形式：滑開型裂縫、張開型裂縫和撕開性裂縫。建筑后澆帶出現(xiàn)裂縫屬于張開型裂縫，正應(yīng)力存在于裂縫表面的垂直面。受到正應(yīng)力的作用下，隨著時間的推遲，裂縫尖端會逐漸延長并張開，產(chǎn)生的擴(kuò)張方向垂直于的方向。裂縫尖端具有特殊的屬性，即奇異性。但是基于斷裂力學(xué)相關(guān)理論，即可求出應(yīng)力強(qiáng)度因子、位移場及附近的應(yīng)力。張開型裂縫如公式（1）所示。

基于材料力學(xué)相關(guān)知識，可知材料本身具有臨界荷載，超過范圍材料會受到破壞。斷裂力學(xué)中，將此時的臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子叫做斷裂韌度，可體現(xiàn)裂縫端部真實情況的斷裂參數(shù)。

式（2）可以體現(xiàn)出裂縫材料的破壞準(zhǔn)則，即當(dāng)K達(dá)到尤K時，材料就會破壞。于是，在K已知的情況下，的值可以根據(jù)計算公式計算出來，隨即可計算臨界裂縫的長度a，隨即可以估算其疲勞壽命值等參數(shù)。與此同時，已知實際的裂縫長度，可計算出使材料不受到破壞的應(yīng)力，與材料本身可以承擔(dān)的臨界應(yīng)力相比，可知裂縫尖端的儲備應(yīng)力。在一些工程實例中，無法避免構(gòu)件產(chǎn)生裂縫，混凝土結(jié)構(gòu)基本都是帶裂縫工作，只要將裂縫值控制在允許范圍內(nèi)，就可以滿足要求。

1.3 計算高層建筑大體積混凝土后澆帶裂縫作用力

傳統(tǒng)的高層建筑大體積混凝土后澆帶防水施工在施工后經(jīng)常存在無法解決的裂縫，影響防水施工效果，因此需要計算計算高層建筑大體積混凝土后澆帶裂縫作用力，排除其對后澆帶防水造成的影響，結(jié)合實際后澆帶滲漏因素，可以進(jìn)一步計算裂縫影響作用力，如公式（4）所示。

式中：為強(qiáng)度指標(biāo)，為裂縫作用因子，為應(yīng)力擴(kuò)散差值，混凝土在環(huán)境變化時可能會受強(qiáng)度因子變化影響，出現(xiàn)微小缺陷，從而產(chǎn)生裂縫，這些強(qiáng)度因子可以用應(yīng)力來代表，如公式（5）所示。

式中：為裂縫寬度，為缺陷系數(shù)，此時混凝土裂縫邊緣會存在微小應(yīng)力場，這些應(yīng)力場可以不斷疊加，長此以往，很容易出現(xiàn)荷載超標(biāo)問題，導(dǎo)致材料破壞，因此該文設(shè)計的施工技術(shù)計算了力學(xué)斷裂指標(biāo)，如公式（6）所示。

式中：為裂縫尖端應(yīng)力，使用上述公式進(jìn)行計算，即可確定估計混凝土后澆帶的實際力學(xué)承受狀態(tài)，根據(jù)上述承受狀態(tài)制定合理的施工方案，進(jìn)一步提高防水施工效果。

1.4 設(shè)計高層建筑大體積混凝土后澆帶防水施工框架

高層建筑大體積混凝土后澆帶防水施工的最后一步就是設(shè)計高層建筑大體積混凝土后澆帶防水施工框架，該施工框架必須能滿足不斷變化的荷載需求，因此需要從框架高度、破壞能力等方面進(jìn)行綜合設(shè)計。首先可以根據(jù)大體積混凝土后澆帶作用因素判斷框架的尺寸，結(jié)合上述計算的力學(xué)參數(shù)設(shè)計的施工框架如圖1 所示。

圖 1 高層建筑大體積混凝土后澆帶防水施工框架（單位：dm）

由圖1 可知，該框架在設(shè)計時使用了等比例尺模型，每層的層高都存在一定的差異，該框架可以在上部與懸梁共同固定，最大程度地減少滲漏影響。

根據(jù)設(shè)計的防水施工框架，可以制定不同滲流裂縫出現(xiàn)的應(yīng)對策略，在水平施工裂縫出現(xiàn)時，可能會產(chǎn)生砍臺，此時可以設(shè)置鋼板止水帶，進(jìn)行循環(huán)養(yǎng)護(hù)，降低滲漏概率，出現(xiàn)墻體不規(guī)則裂縫造成滲漏時，需要進(jìn)行滲漏裂縫檢測，判斷裂縫的發(fā)育狀況，并及時使用注漿堵漏法治理，穿墻管道引起的裂縫經(jīng)常由管道和混凝土設(shè)計黏合狀態(tài)決定，因此在處理時可以設(shè)置有效的凹槽，涂抹防水涂料，有效解決滲水問題。

沉降作用是導(dǎo)致大多數(shù)混凝土后澆帶出現(xiàn)滲漏的原因，因此，該文設(shè)計的方法在實際施工過程中進(jìn)行了不間斷的沉降監(jiān)測，判斷沉降高度與裂縫寬度規(guī)律，并根據(jù)該規(guī)律計算相關(guān)的施工參數(shù)，完成高層建筑大體積混凝土后澆帶防水施工。

1.5 施工方案

由于工期較緊，根據(jù)相關(guān)規(guī)范，施工單位在兩側(cè)混凝土澆筑完成第43d 進(jìn)行后澆帶混凝土澆筑，此時地上高層建筑主體結(jié)構(gòu)已經(jīng)完工，后澆帶施工圖樣如圖2 所示。

圖2 后澆帶施工圖樣

施工方案如下?；鶎庸ぷ魍陚洌粏为氈гO(shè)模板，并保證模板安裝質(zhì)量，嚴(yán)禁漏漿；采用C35 微膨脹混凝土，必要時，采用溜槽，避免高處下落導(dǎo)致混凝土離析；整個高度分3 層機(jī)械振搗，每層高約1.5m；灑水養(yǎng)護(hù)14d；拆模后外觀稍可，剔除縫隙兩邊凸出部位，用防水砂漿補縫，抹平壓實；外墻防水施工。

2 實例分析

2.1 概況及準(zhǔn)備

為了驗證該文設(shè)計的高層建筑大體積混凝土后澆帶防水施工技術(shù)的實際防水效果，該文選取了某高層建筑，進(jìn)行實例分析，該高層建筑為某市中心的高層公寓，主要使用框架剪力墻構(gòu)建，該建筑主要包括22 層地上結(jié)構(gòu)和2 層地下結(jié)構(gòu)，該建筑施工面積為6598 m，防水等級為II 級。

某高層建筑施工工程采用了結(jié)合后澆帶防水施工體系進(jìn)行施工，內(nèi)部添加了幾種有效的復(fù)合型卷材，經(jīng)過比對發(fā)現(xiàn)，該工程的綜合抗?jié)B等級為S8，防水混凝土厚度約為294mm，結(jié)構(gòu)底板厚約100mm，該工程混凝土后澆帶組成示意圖如圖3 所示。

圖3 大體積混凝土后澆帶組成

該工程內(nèi)部后澆帶防水結(jié)構(gòu)厚度要與實際內(nèi)部鋼筋組成厚度一致，可以根據(jù)實際施工需求，設(shè)計防水施工方案，首先，在基坑開挖完畢后，需要根據(jù)地基狀態(tài)進(jìn)行混凝土澆筑，將LB-23 混凝土與纖維材料攪拌后進(jìn)行缺陷檢測，通過檢測即可開始澆筑，其次按照標(biāo)準(zhǔn)防水施工順序進(jìn)行機(jī)械振搗、澆筑，直至完成施工，為了保證實例分析的準(zhǔn)確性，該文進(jìn)行了沉降觀測，觀測數(shù)據(jù)見表1。

由表1 可知，澆筑后，全部觀測點位均出現(xiàn)了不同程度的沉降，證明此時的觀測點位符合實例分析需求，在該高層建筑內(nèi)側(cè)設(shè)置5 個移動水流，劃分滲透時間，進(jìn)行模擬滲透，為了增加試驗的準(zhǔn)確性，該文選取V-Sorb 2800S 容量法比表面積測試儀進(jìn)行滲水面積檢測，此時需要計算綜合檢測權(quán)重，為后續(xù)的分析打下基礎(chǔ)，如公式（7）所示。

表1 沉降觀測數(shù)據(jù)

式中：為測試時序，為測試誤差因子，根據(jù)該檢測權(quán)重可以進(jìn)行區(qū)域時間分配，完成高精度防水效果測試。

2.2 應(yīng)用結(jié)果與討論

結(jié)合上述的實例分析準(zhǔn)備，選取10 個不同的測試區(qū)域，分別使用該文設(shè)計的高層建筑大體積混凝土后澆帶防水施工技術(shù)和傳統(tǒng)的混凝土后澆帶防水施工技術(shù)進(jìn)行施工，使用V-Sorb 2800S 容量法比表面積測試儀分別測試模擬水流下2種施工方式產(chǎn)生的滲水面積，應(yīng)用結(jié)果見表2。

表2 應(yīng)用結(jié)果

由表2 可知，該文設(shè)計的高層建筑大體積混凝土后澆帶防水施工技術(shù)在不同區(qū)域檢測到的滲水面積均比傳統(tǒng)的混凝土后澆帶防水施工技術(shù)低，證明設(shè)計的防水施工技術(shù)防水效果較好。

3 結(jié)語

綜上所述，為了滿足人口的居住需求，我國的高層建筑數(shù)量越來越多，施工難度也越來越高，出現(xiàn)了很多高層建筑后澆帶滲漏問題，不僅影響建筑的綜合壽命，還導(dǎo)致嚴(yán)重的財產(chǎn)損失，因此需要進(jìn)行后澆帶防水施工，傳統(tǒng)的高層建筑大體積混凝土后澆帶防水施工技術(shù)施工后滲水面積仍然較大，因此該文設(shè)計了新的高層建筑大體積混凝土后澆帶防水施工技術(shù)，進(jìn)行實例分析，結(jié)果表明，設(shè)計的高層建筑大體積混凝土后澆帶防水施工技術(shù)的滲水面積較小，證明其防水效果較好，具有有效性，有一定的應(yīng)用價值，可以作為后續(xù)高層建筑圍護(hù)保養(yǎng)的參考。