ZY补偿收缩混凝土在苏州市商业街F城工程的应用

[ 摘要] 采用结构自防水和无缝施工新技术,在苏州市商业街F 城工程中,取消底板外防水,以膨胀加强带减免后浇带,节省了投资、缩短了工期、提高了工程质量。

[ 关键词] 钢筋混凝土结构;结构自防水;无缝施工

[ 中图分类号] TU528132 [ 文献标识码] A 　　　　[ 文章编号] 100228498 (2005) 0420029203

　　苏州市商业街F 城工程地下室是当前苏州最大的防水工程,地下水位高,建筑面积大,工期紧。工程各方经过咨询、论证后,决定采用无缝施工和结构自防水新技术。

1 　工程概况及技术方案的提出

　　苏州市工业园区商业街F 城地下1 层为停车库,地上分别为3 、4 、5 层商业建筑。根据设计图纸,地下室基础埋深为- 618m,地下室总长193m,宽134m,底板厚600mm,上翻梁900mm ×1 500mm,边墙厚400mm,顶板厚250mm,防水总面积38 000m2 ,防水混凝土设计强度等级C40 ,抗渗等级S8 。该地下室属超长超宽钢筋混凝土结构,按常规设计,每30～40m 设1 道后浇缝,等混凝土收缩40～50d后填缝,另外,在迎水面做全包柔性防水层,这样,施工复杂,工期延长,整体防水和抗震性差,柔性防水卷材的寿命只有20～30 年,与混凝土的寿命70～100 年不同步,施工期正值雨季,对防水卷材施工极不利,难以保证整体防水质量。由此,我方提出F 城地下室的总体防水技术方案。

　　(1) 地下室底板采取ZY补偿收缩混凝土结构自防水,取消外防水作业,边墙以补偿收缩混凝土结构自防水为主,迎水面作1 道聚合物水泥防水涂料。

　　(2) 地下室为超长钢筋混凝土结构,底板、顶板设置膨胀加强带,间距50m左右,以膨胀加强带减免后浇缝,实现连续、间歇或后浇式浇筑混凝土,边墙设后浇式膨胀加强带,分段浇筑,14d 后填缝。膨胀加强带混凝土强度等级为C45 ,抗渗等级S8 。

2 　膨胀加强带的设置

2．1 　膨胀加强带的具体位置及配筋根据本工程结构的具体情况并结合设计要求,确定了膨胀加强带的位置,底板和顶板膨胀加强带的位置如图1 所示,墙板的膨胀加强带和底板、顶板的膨胀加强带位置相对应。

　　在水平构造筋方面,选择细而密的配筋方式,通过提高钢筋混凝土的极限拉伸能力,增强钢筋混凝土的抗裂能力。本工程底板双层双向<18 @150 ,配筋率ρ= 0.56 %;顶板双层双向<10 @130 ,配筋率ρ= 0.54 %;边墙双层<14 @100 ,配筋率ρ= 0．77 %。膨胀加强带部分增加10 %～15 %的温度应力补偿钢筋。增加的补偿钢筋的位置垂直于加强带。补偿钢筋延伸到加强带两侧50cm,其材质与构造筋相同,直径小于构造筋1～2 个规格。

２．２ 　 底板和顶板膨胀加强带构造形式膨胀加强带设置间距为2m,加强带的两侧用孔径为5mm 的钢丝网隔拦,并采用钢筋绑扎牢固。底板和顶板的膨胀加强带构造形式有3 种:连续、间歇和后浇式。细部构造如图2 所示。后浇带细部构造同后浇式膨胀加强带。后浇带之间增加10 %～15 %附加水平筋,待结构沉降稳定后,用大膨胀混凝土回填。

　　根据本工程实际,底板、顶板主要采用了连续、后浇2 种膨胀加强带形式,采用后浇形式时,混凝土的回填时间不受限制。

图3 　边墙后浇膨胀加强带构造示意

2．3 　边墙的膨胀加强带构造形式边墙的膨胀加强带形式采取后浇式,且两侧设置钢板止水带。待两侧混凝土浇筑14d 后,再用大膨胀混凝土回填。其细部构造如图3 所示。

3 　ZY 补偿收缩混凝土配合比

3．1 　设计依据

　　(1) F 城地下室设计混凝土强度等级为C40 ,抗渗等级S8 ,采用60d 抗压强度为强度等级,以降低水化热和减少水泥用量。

　　(2) 混凝土坍落度18～20cm,30min 内坍落度损失不超过2～3cm。

　　(3) 凝结时间　初凝10～12h ,终凝12～16h。

　　(4) ZY补偿收缩混凝土的限制膨胀率(ε2 ) 预期目标　底板混凝土ε2 = 0．015 %～0．02 % ,边墙混凝土ε2= 01020 %～01025 % ,膨胀加强带和后浇带混凝土ε2= 0．025 %～0．030 %。

3．2 　试验材料

(1) 水泥　苏州天贸建材有限公司P·O 4215 水泥;

(2) 砂　中砂,细度模数2．5～2．8 ,含泥量< 3 %;

(3) 石　5～31．5mm连续级配碎石,含泥量< 1 %;

(4) 粉煤灰　苏州望电Ⅰ级粉煤灰;

(5) 膨胀剂　北京中岩特材公司ZY膨胀剂;

(6) 减水剂　苏州金星混凝土外加剂公司JN23 缓凝高效减水剂。

3．3 　配合比的确定

　　经过多次混凝土试验,并经过当地质检中心检验确定,最终确定如下配合比(见表1) 。

3．4 　试验室条件下混凝土性能的测定(见表2)

3．5 　模拟现场条件下混凝土有关性能的测定为了满足施工要求,混凝土性能测定选择在室外,温度33 ℃,晴天,与施工现场条件一致。上述各组配合比凝结时间的检测结果为:初凝时间约8h ,终凝时间约9h , 出机坍落度为190mm 左右, 30min 坍落度约为160mm。能满足施工现场的操作要求,高效减水剂的缓凝性能良好,能最大限度地杜绝冷缝的出现。有关性能的测定如表3 所示。

　　由于现场施工温度比试验室标准温度高,ZY膨胀剂与水泥的水化速度加快,故混凝土的凝结时间缩短约2h ,坍落度损失快些,早期强度高,故限制膨胀率减少50 % ,但总的满足设计要求。另外,由于现场原材料质量有变化(主要是砂石的含水率、批次水泥性能波动等) ,及时对混凝土配合比进行微调,以满足施工对混凝土性能的要求。

4 　补偿收缩混凝土的拌制和浇筑

本工程补偿收缩混凝土的供给采取商品混凝土和现场搅拌两种方式,现场搅拌设备为强制式搅拌机,搅拌时间控制在60s 左右,严格控制混凝土搅拌均匀。

4．1 　原材料计量

各种原料必须经过计量后才能投入搅拌机,计量误差按下列要求控制(质量计) : ①水泥、外加剂、膨胀剂、粉煤灰、水±1 %; ②砂、石±2 %。

4．2 　混凝土搅拌

　　仔细校核计量装置,检查搅拌机器设备和现场泵管布置,确保混凝土生产和泵送时设备能够正常运转。派专人负责投料,并符合计量要求。膨胀剂不得少掺,也不得多掺。及时测定砂、石的含水率,以便及时调整混凝土拌合用水量,严禁随意增加用水量。

4．3 　ZY补偿收缩混凝土的浇筑施工

　　整个地下室ZY补偿收缩混凝土结构分为底板、墙板和地下室顶板和后浇带4 个分项,其中地下室底板、墙板和顶板按后浇带分为3 个流水段。即第1 流水段为

　　本工程顶板标高不一,为了便于施工,同时又避免墙板一次浇筑高度太大,为此外墙板上下设置2 道施工缝, 分别留设在标高- 515 、- 2115m 处, 且设置400mm×3mm钢板止水带。底板混凝土采用2 台汽车泵和2 台固定拖泵同时由一侧向另一侧平行后退,即“一个坡度,薄层浇筑,齐头并进,循序后退”的方法,使上下层混凝土浇筑停歇时间不超过混凝土初凝时间,确保混凝土连续浇筑。墙板、顶板的混凝土采用2 台固定拖泵进行浇灌,控制混凝土的下料高度在2m以内,采取分层浇筑。

　　自防水混凝土的振捣必须密实,不能漏振、欠振、过振。振捣时间宜为20～30s ,以混凝土开始泛浆和不冒气泡为准。振捣时快插慢拔,振点布置要均匀。在施工缝、预埋件处加强振捣,以免振捣不实,造成渗水通道。振捣时应尽量不触及模板、钢筋、止水带,以防止其位移、变形。因施工时天气炎热,且泵管较长(最大输送距离约270m左右) ,用湿麻袋包裹泵管,定期浇水降温,以确保混凝土浇筑顺畅。

4．4 　养护工序

　　本工程地下室底板采用蓄水养护;顶板采用覆盖麻袋并浇水养护;墙板混凝土在浇筑完1d 后,及时松动模板的支撑螺栓,并使模板与混凝土之间留有缝隙,然后从上部灌水,使水沿立面自然淌下的养护方法,且延长拆模时间,以减少混凝土在空气中的暴露时间。各部位混凝土的养护时间均不少于14d。

5 　工程质量

　　整个地下室混凝土结构的浇筑,从2003 年7 月22日开始至同年10 月25 日结束,用于抗裂防渗的ZY补偿收缩泵送混凝土总计3 万余m3 。标准养护试块留置C40 、S8 混凝土125 组,C45 、S8 混凝土17 组,抗渗试块留置15 组;同条件养护试块留置C40 、S8 混凝土21组,C45 、S8 混凝土8 组。经苏州市工业园区建工质检站检验,各部位混凝土性能取样检测全部达到设计要求。

　　地下室结构经各方验收,地下室底板无裂缝,地下室边墙因各种原因未及时做柔性外防水和覆土回填,整个基础经历了酷暑到严寒,长608m,高510m 的边墙仅出现12 道裂缝,且为表面裂缝,缝宽< 210mm,地下室停止降水后, 水位升至- 110m ( 地下室顶板下110m) ,至今未发现渗水现象。

6 　结语

　　(1) 该技术先进,节省投资,缩短工期约60d。

　　(2) 合理的混凝土配合比设计和精心施工是保证ZY补偿收缩混凝土不裂不渗的关键。

　　(3) 外墙板浇筑完后,应尽早回填土,这样有利于混凝土的保湿保温养护。

　　(4) 现场拌制混凝土,能够随时监控混凝土原材料的计量,尤其是ZY膨胀剂的掺量。而且调整及时,不会出现坍落度突大突小的现象,并能避免冷缝的出现。

　　(5) 一般情况下,混凝土的限制膨胀率会因各种因素(气温、湿度、施工规程、混凝土输送距离等) 的影响而降低,比试验室降低约0.01 %。因此试验室试配时要适当调高限制膨胀率的指标。

　　(6) 夏季施工气温高宜选用高效缓凝型减水剂,以利于现场施工对混凝土性能的要求,也可减免因集中水化热而引起的温差裂缝。