膨胀纤维抗裂防水剂在地下室的技术应用

黄华军

摘要：福华花苑二期（金巢大厦）工程，地下室外墙剪力墙内掺膨胀纤维抗裂防水剂技术，其通过与水泥水化产物发生复杂的理性反应可提高砼早期强度改善砼孔结构，提高砼的密实度，并可降低砼收缩值，使砼抗裂性、密实性、耐久性大幅度提高，间接的节约了维修成本。

关键词：膨胀纤维抗裂防水剂；抗渗；裂缝

1工程概况

上海福华花苑二期（金巢大厦）工程位于上海市徐汇区斜土路1171号。结构为框架结构，设地下室两层停车库，其地下室外墙剪力墙混凝土等级为C30，抗渗等级为P6。为预防地下室底板及外墙开裂引起结构使用寿命的降低及地下室的渗漏，调研了大量工程的地下室裂缝并对其产生的原因进行了分析，决定选择膨胀纤维抗裂防水剂在地下室外墙及底板混凝土时加入一定比例进行施工，地下室施工已经两年地下室未见明显裂缝且地下室防水情况良好。下文从裂缝分析开始交流一下该工程裂缝防治的心得。

2 混凝土结构裂缝产生的原因

2.1荷载裂缝

结构在荷载作用下变形过大而产生的裂缝。一般多出现在构件的受拉区域、受剪区域或振动严重等部位。产生的主要原因是结构设计、施工错误、承载能力不足、地基不均匀沉降等等。钢筋混凝土结构是由混凝土和钢筋共同承担极限状态的承载力，结构设计师需根据地基情况，静、动荷载，环境因素、结构耐久性等控制荷载裂缝。从国内外有关规范可知，对结构变形作用引起的裂缝问题，存在着两类学派：一是设计规范规定很灵活，没有验算裂缝的明确规定，而由设计人员自由处理。另一类则是设计规范有明确规定，对于荷载裂缝有计算公式并有严格的允许宽度限制，工程师对结构变形裂缝控制考虑不周，是结构荷载裂缝发生过多的主要原因。

2.2温度裂缝

由大气温度变化、周围环境高温的影响和大体积混凝土施工时产生的水化热等因素造成，水泥的水化热为165～250J/g ，随混凝土水泥用量提高，起绝热温升可达50℃～80℃。研究表明，当混凝土内外温差10℃时，冷缩值εc=ΔTα=0101% ，如温差为20℃～30℃时，其冷缩值为0102%～0103% ，当大于混凝土极限拉伸值时混凝土就开裂。

2.3干缩裂缝

这类裂缝一是由于材料缺陷引起的，研究表明，水泥加水后变成水泥硬化体，起绝对体积减小，毛细孔缝中水逸出产生毛细压力，使混凝土产生毛细收缩，由此引起水泥砂浆的干缩值为011%～012% ，混凝土的干缩值为0104%～0106% ，而混凝土的极限拉伸值只有0101%～0102% ，所以引起干缩裂缝。

2.4沉降裂缝

现浇构件因地基或砌体过大不均匀沉降；模板刚度不足、支撑间距大、支撑松动、过早拆模等，均可导致产生沉降裂缝。

3 膨胀纤维抗裂防水剂的防水机理

膨胀纤维抗裂防水剂是以阻裂聚丙烯纤维、膨脹组分、防水组分为主要原材料，添加其他特殊功能性组分，结果独特的工艺制造而成。

3.1 膨胀纤维抗裂防水剂掺入混凝土中后，依靠纤维在混凝土中巨大数量的均匀分布，在内部构成一种均匀的乱向支撑体系，从而产生一种有效的二级加强效果，并有助于削减混凝土塑性收缩及冻融时的应力。收缩的能量被分散到每立方米上千万条具有高抗拉强度而弹性模量相对较低的纤维单丝上，从而有效增强了混凝土的韧性，抑制了微细裂缝的产生和发展。同时，无数纤维单丝的加入可有效阻碍骨料的离析，保证了混凝土早期的均匀泌水性，从而阻碍了沉降裂纹的形成。

3.2 大大提高混凝土的抗渗防水性能。掺入大量微细纤维可以有效地抑制混凝土早期干缩微裂及离析裂纹的产生及发展，极大减少了混凝土的收缩裂缝，尤其是有效抑制了连通裂缝的产生。均匀分布在混凝土中彼此相粘连的大量纤维起了“承托”骨料的作用，这样有效降低了混凝土表面的析水与集料的离析，从而使混凝土中直径为50～100纳米和大于100纳米的孔隙的含量大大降低，可以极大地提高抗渗能力，与普通混凝土相比效，抗渗能力提高60～75%。

3.3 增强抗冲击及抗震能力。加入该产品的混凝土凝固后，握裹水泥的高强纤维丝相粘为致密的乱向分布的网状增强系统，增强了机体对集料的固着力，从而提高了耐磨性能，有利于防止并控制微裂缝的产生和发展，增加混凝土/砂浆的韧性，提高极限拉伸率。纤维产品的独特表面处理工艺使得纤维可以和水泥基料紧密的粘合在一起，极大的保持了混凝土的整体强度。混凝土受到冲击时纤维吸收大量的能量，从而有效的减少了集中应力的作用，阻碍混凝土中裂缝的迅速扩展，增强了混凝土/砂浆的抗冲击及抗震动能力。

3.4 增强混凝土的抗冻能力。加入该产品可缓解由于温度变化而引起的混凝土内部应力的作用，阻止微裂缝的产生与扩展；同时，混凝土抗渗能力的提高，也有利于其抗冻能力的提高。

3.5 由于膨胀组分的作用，在钢筋和邻位约束下可转变为预压应力，补偿或抵消混凝土在硬化过程中产生的收缩应变力，从而有效防止混凝土开裂。该产品广泛应用于补偿收缩混凝土和钢筋混凝土超长无缝施工专利技术工程。

3.6 技术性能：掺量为胶凝材料的4～6%；混凝土的泌水率比≤50%，渗透高度比≤30%；48h吸水量比≤65%，28d收缩率比≤125%，抗压强度不低于基准混凝土；抗渗等级≥P30，抗冻等级≥F200，降低水化热15%以上；抗耐磨性比基准混凝土提高50%以上。

4混凝土施工要点

4.1 混凝土原材料的控制。选用优质原材料，控制砂石含水量，降低水灰比。配置混凝土时，采取双掺技术：掺高效减水剂，使混凝土缓凝，用以推迟水泥水化热峰值的出现，使混凝土表面温度梯度减少；掺加膨胀纤维防水剂，实现纤维和膨胀剂的物理化学双重作用，从而真正起到抗裂防渗作用，确保补偿收缩混凝土施工的万无一失。

4.2 采用切实可行的施工工艺。根据泵送混凝土大体积混凝土的特点，采用“分段定点，一个坡度，薄层浇筑，循序推进，一次到顶”的方法，这种自然流淌形成斜坡混凝土的方法，能较好地适应泵送工艺，避免混凝土输送管道经常拆除、冲洗和接长，从而提高泵送效率，简化混凝土的泌水处理，保证上下层混凝土浇筑间隔不超过初凝时间。根据混凝土泵送时自然形成一个坡度的实际情况，在每个浇筑带的前后布置两道振动器，第一道布置在混凝土出料口，主要解决上部混凝土的振实；由于底层钢筋间距较密，第二道布置在混凝土坡脚处，以确保下部混凝土密实。随着浇筑的推进，振动器也相应跟上，以实现全面振捣，确保混凝土振捣密实。为提高混凝土的极限拉伸强度，还应采取二次振捣，确保层与层之间的密实，避免出现施工冷缝，确保混凝土的施工质量。

4.3重视混凝土浇筑后的收头、养护工作。混凝土浇筑振捣后表面温度较高，易产生表面失水过快，应及时处理以防止混凝土表面塑性收缩裂缝，混凝土浇筑完毕应及时按标高刮平并且在混凝土初凝前做好二次搓毛，并随后覆盖塑料薄膜或草帘，如条件具备可在施工完毕后对混凝土蓄水养护。

4.4 养护期间做好保温、保湿及补偿措施。采用科学手段设置温度测试点，监视混凝土浇筑后的升、降温情况，如出现温差过大的情况应及时采取温度补偿措施，随时准备增减覆盖物，保证不因混凝土内外温差过大造成混凝土开裂。按照工程规模的大小在有代表性的位置设置温度传感器，用以监视每个测温断面在混凝土上、中、下层的温度。从以往施工经验的测温情况来看，混凝土内部温升的高峰值一般在3～5天内产生，3天内温度可上升到或接近最大温升。

5结束语

近年来建筑防水材料发展较快，品种繁多，应多采用经济环保型防水材料。特别是地下工程防水应以结构自防水为主、刚柔结合、防排结合为控制手段。膨胀纤维防水剂在防裂、阻裂、增韧以及增强混凝土的抗渗能力具有十分优越的性能，对提高混凝土质量和延长其寿命有明显的作用。相信在大力推广新材料和新技术，一定能全面提高我国建筑结构和防水工程质量。endprint