ZY補償收縮混凝土在蘇州市商業(yè)街F城工程的應用

[ 摘要] 采用結構自防水和無縫施工新技術,在蘇州市商業(yè)街F 城工程中,取消底板外防水,以膨脹加強帶減免后澆帶,節(jié)省了投資、縮短了工期、提高了工程質量。

[ 關鍵詞] 鋼筋混凝土結構;結構自防水;無縫施工

[ 中圖分類號] TU528132 [ 文獻標識碼] A 　　　　[ 文章編號] 100228498 (2005) 0420029203

　　蘇州市商業(yè)街F 城工程地下室是當前蘇州最大的防水工程,地下水位高,建筑面積大,工期緊。工程各方經(jīng)過咨詢、論證后,決定采用無縫施工和結構自防水新技術。

1 　工程概況及技術方案的提出

　　蘇州市工業(yè)園區(qū)商業(yè)街F 城地下1 層為停車庫,地上分別為3 、4 、5 層商業(yè)建筑。根據(jù)設計圖紙,地下室基礎埋深為- 618m,地下室總長193m,寬134m,底板厚600mm,上翻梁900mm ×1 500mm,邊墻厚400mm,頂板厚250mm,防水總面積38 000m2 ,防水混凝土設計強度等級C40 ,抗?jié)B等級S8 。該地下室屬超長超寬鋼筋混凝土結構,按常規(guī)設計,每30～40m 設1 道后澆縫,等混凝土收縮40～50d后填縫,另外,在迎水面做全包柔性防水層,這樣,施工復雜,工期延長,整體防水和抗震性差,柔性防水卷材的壽命只有20～30 年,與混凝土的壽命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量。由此,我方提出F 城地下室的總體防水技術方案。

　　(1) 地下室底板采取ZY補償收縮混凝土結構自防水,取消外防水作業(yè),邊墻以補償收縮混凝土結構自防水為主,迎水面作1 道聚合物水泥防水涂料。

　　(2) 地下室為超長鋼筋混凝土結構,底板、頂板設置膨脹加強帶,間距50m左右,以膨脹加強帶減免后澆縫,實現(xiàn)連續(xù)、間歇或后澆式澆筑混凝土,邊墻設后澆式膨脹加強帶,分段澆筑,14d 后填縫。膨脹加強帶混凝土強度等級為C45 ,抗?jié)B等級S8 。

2 　膨脹加強帶的設置

2．1 　膨脹加強帶的具體位置及配筋根據(jù)本工程結構的具體情況并結合設計要求,確定了膨脹加強帶的位置,底板和頂板膨脹加強帶的位置如圖1 所示,墻板的膨脹加強帶和底板、頂板的膨脹加強帶位置相對應。

　　在水平構造筋方面,選擇細而密的配筋方式,通過提高鋼筋混凝土的極限拉伸能力,增強鋼筋混凝土的抗裂能力。本工程底板雙層雙向<18 @150 ,配筋率ρ= 0.56 %;頂板雙層雙向<10 @130 ,配筋率ρ= 0.54 %;邊墻雙層<14 @100 ,配筋率ρ= 0．77 %。膨脹加強帶部分增加10 %～15 %的溫度應力補償鋼筋。增加的補償鋼筋的位置垂直于加強帶。補償鋼筋延伸到加強帶兩側50cm,其材質與構造筋相同,直徑小于構造筋1～2 個規(guī)格。

２．２　 底板和頂板膨脹加強帶構造形式膨脹加強帶設置間距為2m,加強帶的兩側用孔徑為5mm 的鋼絲網(wǎng)隔攔,并采用鋼筋綁扎牢固。底板和頂板的膨脹加強帶構造形式有3 種:連續(xù)、間歇和后澆式。細部構造如圖2 所示。后澆帶細部構造同后澆式膨脹加強帶。后澆帶之間增加10 %～15 %附加水平筋,待結構沉降穩(wěn)定后,用大膨脹混凝土回填。

　　根據(jù)本工程實際,底板、頂板主要采用了連續(xù)、后澆2 種膨脹加強帶形式,采用后澆形式時,混凝土的回填時間不受限制。

圖3 　邊墻后澆膨脹加強帶構造示意

2．3 　邊墻的膨脹加強帶構造形式邊墻的膨脹加強帶形式采取后澆式,且兩側設置鋼板止水帶。待兩側混凝土澆筑14d 后,再用大膨脹混凝土回填。其細部構造如圖3 所示。

3 　ZY 補償收縮混凝土配合比

3．1 　設計依據(jù)

　　(1) F 城地下室設計混凝土強度等級為C40 ,抗?jié)B等級S8 ,采用60d 抗壓強度為強度等級,以降低水化熱和減少水泥用量。

　　(2) 混凝土坍落度18～20cm,30min 內坍落度損失不超過2～3cm。

　　(3) 凝結時間　初凝10～12h ,終凝12～16h。

　　(4) ZY補償收縮混凝土的限制膨脹率(ε2 ) 預期目標　底板混凝土ε2 = 0．015 %～0．02 % ,邊墻混凝土ε2= 01020 %～01025 % ,膨脹加強帶和后澆帶混凝土ε2= 0．025 %～0．030 %。

3．2 　試驗材料

(1) 水泥　蘇州天貿建材有限公司P·O 4215 水泥;

(2) 砂　中砂,細度模數(shù)2．5～2．8 ,含泥量< 3 %;

(3) 石　5～31．5mm連續(xù)級配碎石,含泥量< 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　蘇州金星混凝土外加劑公司JN23 緩凝高效減水劑。

3．3 　配合比的確定

　　經(jīng)過多次混凝土試驗,并經(jīng)過當?shù)刭|檢中心檢驗確定,最終確定如下配合比(見表1) 。

3．4 　試驗室條件下混凝土性能的測定(見表2)

3．5 　模擬現(xiàn)場條件下混凝土有關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時間的檢測結果為:初凝時間約8h ,終凝時間約9h , 出機坍落度為190mm 左右, 30min 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)。有關性能的測定如表3 所示。

由于現(xiàn)場施工溫度比試驗室標準溫度高,ZY膨脹劑與水泥的水化速度加快,故混凝土的凝結時間縮短約2h ,坍落度損失快些,早期強度高,故限制膨脹率減少50 % ,但總的滿足設計要求。另外,由于現(xiàn)場原材料質量有變化(主要是砂石的含水率、批次水泥性能波動等) ,及時對混凝土配合比進行微調,以滿足施工對混凝土性能的要求。

4 　補償收縮混凝土的拌制和澆筑

本工程補償收縮混凝土的供給采取商品混凝土和現(xiàn)場攪拌兩種方式,現(xiàn)場攪拌設備為強制式攪拌機,攪拌時間控制在60s 左右,嚴格控制混凝土攪拌均勻。

4．1 　原材料計量

各種原料必須經(jīng)過計量后才能投入攪拌機,計量誤差按下列要求控制(質量計) : ①水泥、外加劑、膨脹劑、粉煤灰、水±1 %; ②砂、石±2 %。

4．2 　混凝土攪拌

　　仔細校核計量裝置,檢查攪拌機器設備和現(xiàn)場泵管布置,確保混凝土生產(chǎn)和泵送時設備能夠正常運轉。派專人負責投料,并符合計量要求。膨脹劑不得少摻,也不得多摻。及時測定砂、石的含水率,以便及時調整混凝土拌合用水量,嚴禁隨意增加用水量。

4．3 　ZY補償收縮混凝土的澆筑施工

　　整個地下室ZY補償收縮混凝土結構分為底板、墻板和地下室頂板和后澆帶4 個分項,其中地下室底板、墻板和頂板按后澆帶分為3 個流水段。即第1 流水段為

　　本工程頂板標高不一,為了便于施工,同時又避免墻板一次澆筑高度太大,為此外墻板上下設置2 道施工縫, 分別留設在標高- 515 、- 2115m 處, 且設置400mm×3mm鋼板止水帶。底板混凝土采用2 臺汽車泵和2 臺固定拖泵同時由一側向另一側平行后退,即“一個坡度,薄層澆筑,齊頭并進,循序后退”的方法,使上下層混凝土澆筑停歇時間不超過混凝土初凝時間,確?；炷吝B續(xù)澆筑。墻板、頂板的混凝土采用2 臺固定拖泵進行澆灌,控制混凝土的下料高度在2m以內,采取分層澆筑。

　　自防水混凝土的振搗必須密實,不能漏振、欠振、過振。振搗時間宜為20～30s ,以混凝土開始泛漿和不冒氣泡為準。振搗時快插慢拔,振點布置要均勻。在施工縫、預埋件處加強振搗,以免振搗不實,造成滲水通道。振搗時應盡量不觸及模板、鋼筋、止水帶,以防止其位移、變形。因施工時天氣炎熱,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,以確保混凝土澆筑順暢。

4．4 　養(yǎng)護工序

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

5 　工程質量

　　整個地下室混凝土結構的澆筑,從2003 年7 月22日開始至同年10 月25 日結束,用于抗裂防滲的ZY補償收縮泵送混凝土總計3 萬余m3 。標準養(yǎng)護試塊留置C40 、S8 混凝土125 組,C45 、S8 混凝土17 組,抗?jié)B試塊留置15 組;同條件養(yǎng)護試塊留置C40 、S8 混凝土21組,C45 、S8 混凝土8 組。經(jīng)蘇州市工業(yè)園區(qū)建工質檢站檢驗,各部位混凝土性能取樣檢測全部達到設計要求。

　　地下室結構經(jīng)各方驗收,地下室底板無裂縫,地下室邊墻因各種原因未及時做柔性外防水和覆土回填,整個基礎經(jīng)歷了酷暑到嚴寒,長608m,高510m 的邊墻僅出現(xiàn)12 道裂縫,且為表面裂縫,縫寬< 210mm,地下室停止降水后, 水位升至- 110m ( 地下室頂板下110m) ,至今未發(fā)現(xiàn)滲水現(xiàn)象。

6 　結語

　　(1) 該技術先進,節(jié)省投資,縮短工期約60d。

　　(2) 合理的混凝土配合比設計和精心施工是保證ZY補償收縮混凝土不裂不滲的關鍵。

　　(3) 外墻板澆筑完后,應盡早回填土,這樣有利于混凝土的保濕保溫養(yǎng)護。

　　(4) 現(xiàn)場拌制混凝土,能夠隨時監(jiān)控混凝土原材料的計量,尤其是ZY膨脹劑的摻量。而且調整及時,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,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,比試驗室降低約0.01 %。因此試驗室試配時要適當調高限制膨脹率的指標。

　　(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。