超大面积混凝土构件无缝施工案例探讨

郭锐

【摘要】在地下工程施工中如何保证大体积混凝土基础地板和墙板不出现有害裂缝的关键是优化混凝土的配合比， 控制混凝土的入模温度和保温养护，掺入TB-CSA 抗裂防水剂拌制的补偿收缩混凝土， 可削减收缩产生的拉应力， 使基础地板和墙板不渗不漏， 达到结构的自防水； 掺入适量的粉煤灰和矿渣粉以取代等量的水泥可以降低水化热。本文主要结合抗裂防水剂在地下工程中的应用为例进行说明分析，以供广大同行交流学习。

【关键词】抗裂；防水剂；地下；工程；混凝土；施工；应用

一、工程概况

工程場由高层、多层住宅、地下车库、半地下配套公建和半地下车库组成。工程人防部分底板厚400，外墙厚300，地下室顶板厚250，混凝土强度等级C30，抗渗等级P6；非人防部分底板厚300，强度等级C30，外墙厚350，强度等级C30，抗渗等级P6，地下室顶板厚160。

该工程地下室部分为超长结构，超出规范规定的最大长度较多，同时结构与工程条件复杂，施工技术相对较复杂，除了必须满足工程要求的强度、刚度、整体体等要求外，还存在超长混凝土结构的裂缝预防与防水问题，为了提高工程质量，加快施工的进度，决定考虑在底板侧墙及顶板掺加抗裂防水剂TB-CSA，并在适当位置设置后浇带（见附图）。

二、TB-CSA抗裂防水剂的性能

“TB-CSA抗裂防水剂为一种新型混凝土防水剂，它物理性为粉状、不燃、无毒、无氯、低碱（<0.50‰），细度（0.08mm方孔筛余量）≤10%；。掺量8-12%（替代胶凝材料量）；7天限制膨胀率≥0.025%；抗渗等级在适当条件下可达P35；抗压强度比同配比砼提高10%；凝结时间同于基准混凝土，对钢筋无锈蚀，能使混凝土的抗渗标号提高1-2个等级”，由于它的膨胀作用，可以让混凝土内部的应力分布得到改善，使用此抗裂防水剂对提升该工程的抗裂防渗性将有巨大地作用。

三、TB-CSA抗裂防水剂的作用机理

混凝土结构防止裂缝的发生是个常见问题，在施工过程中，一般根据结构情况要求混凝土构件无缝或少缝。它不包括沉降缝。它指的是释放收缩应力的后浇带，抗裂防水剂的作用机理：抗放兼备、以抗为主的原则。也即用CSA抗裂防水剂或膨胀剂补偿收缩混凝土作为结构材料，在硬化过程中产生的膨胀作用，由于钢筋和邻位约束，在结构中建立少量预压应力σ。

考虑结构强度的安全，膨胀不能太大，且在硬化14d基本结束。经研究，CSA替代水泥量8～12%范围内，对强度不影响，其膨胀率ε2=（2～3）×10-4， 在配筋率υ=0.2～0.8%下，可在结构中建立0.2～0.7Mpa预压应力，这一预压应力大致可以补偿混凝土在硬化过程中产生温差和千缩的拉应力，从而防止收缩裂缝，或把裂缝控制在无害裂缝范围内。

四、混凝土裂缝发生机理

混凝土裂缝产生的原因是多方面的，情况较为复杂，综合原因很多。工程实践证明，裂缝形成的原因主要有三个方面：变形、荷载及不均匀沉降。一般由温差、收缩、不均匀沉降等引起的变形形成的裂缝占80%，荷载造成的占20%。而对于超长结构、大体积混凝土产生的裂缝主要有以下两种。

1、温度差异造成混凝土裂缝产生：对于较大体积混凝土浇筑工程，在混凝土浇筑硬化的早期，由于水泥的水化能够发出大量的热量，导致混凝土内部温度升高过快，同时混凝土表层的温度由于受到空气的温度影响，气温很低，因此就产生了内部与外部相差很大的温差，从而使混凝土内部发生压力，混凝土表明产生拉力，当这些力度大于混凝土自身的抗拉强度后，混凝土的表面就会发生裂纹，所以大体积混凝土在施工过程中，一定要注意温度的作用。

2、体积压缩导致混凝土裂缝的产生：

当混凝土浇筑施工结束数天后，水泥所含的水化热量基本释放完毕，混凝土的温度逐步由高降低，在这个降温过程中会引发混凝土的收缩，再加上混凝土由于体积过大，内部在受到地基和结构的约束，混凝土不能自由改变形状，加上温度变化发生的拉应力，就有可能超出混凝土自身的极限强度，从而在约束面向下开始形成收缩裂缝，影响混凝土工程的质量与美观。

五、技术措施

1 地下车库设置永久缝一道，上段设置后浇带间距不超过100m，下段设置后浇带间距不超过80m；

2 带外混凝土采用补偿收缩混凝土。带外及后浇带补偿收缩混凝土的性能指标符合下表要求，膨胀剂选用国内知名建材制造厂家生产的CSA抗裂防水剂，同时符合《混凝土外加剂应用技术规范》GBJ50119-2003的规定。

表1 底板抗裂混凝土的技术性能

项目 限制膨胀率（×10-4） 限制干缩率（×10-4）

龄期 水中14天 水中14天，空气中28天

性能指标 ≥2.0 ≤2.0

表2 墙体、楼板抗裂混凝土的技术性能

项目 限制膨胀率（×10-4） 限制干缩率（×10-4）

龄期 水中14天 水中14天，空气中28天

性能指标 ≥3.0 ≤1.0

表3 后浇带等填充用膨胀混凝土的技术性能

项目 限制膨胀率（×10-4） 限制干缩率（×10-4）

龄期 水中14天 水中14天空气中28天

性能指标 ≥3.5 ≤0

3 后浇带等填充用膨胀混凝土的强度等级比带外混凝土强度等级提高一级；

4 根据工地实际采用的原材料（且符合规范要求的），在满足混凝土塌落度、强度和抗渗标号情况下，经试验确定满足限制膨胀率的配合比；配合比设计按《补充收缩混凝土应用技术规程》JGJ/T178-2009的规定执行。

5 TB-CSA抗裂防水剂的掺量

掺加TB-CSA抗裂防水剂，后浇带的回填时间可以调整为30天，缩短了工期30天。

各个部位混凝土中的TB-CSA掺量如下：

底板混凝土：10%

侧墙和楼板混凝土：12%

顶板混凝土：12%

后浇带：12%

CSA抗裂防水剂的掺加方法如下：

掺加方法：TB-CSA掺量%=

侧墙和楼板是易裂部位，特别是侧墙混凝土，由于受到基础混凝土的约束，且养护困难，混凝土极易因收缩问题而产生竖向裂缝，大约束状态下，就需要大膨胀来补偿收缩，因此，TB-CSA的掺量适当提高。

掺加TB-CSA抗裂防水剂的混凝土，经试验确定的配合比设计水胶比、塌落度等性能指标符合施工质量验收规范的要求。

六、施工措施

1 工地或搅拌站按混凝土配合比掺入足够膨胀剂保证了抗裂防水剂掺量的准确性。

2 现场拌制的混凝土的拌合时间要比普通混凝土延长30s，从而使抗裂防水剂和水泥、减水剂拌合均匀，提高其匀质性。

3 混凝土布料，震捣均按施工规范进行。

4 膨胀混凝土要有充分湿养护才能更好地发挥其膨胀效应，工程非常重视养护工作，养护期不小于14d。

七、结语

随着社会对建筑质量要求的不断提升，对于建筑材料的选用条件也再发生巨大地变化，近年来伴随高层建筑的快速建设，地下工程的施工质量已经成为工程的重要考核指标，尤其是地下设施的不断增多，规模的逐步加大，对地下工程的混凝土浇筑质量要求也越来越严格，为了确保地下工程混凝土的浇筑质量，一些科技程度较高的混凝土添加剂在工程施工中得到大量的使用，本工程从施工到结束，混凝土浇筑过程期间，没有出现混凝土裂缝的发生与渗水现象情况的出现，达到施工质量要求。

参考文献：

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[2]林李山.混凝土超长结构无缝施工技术[M].中国 建材工业出版社.2008年.

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