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本文根据地下室防渗技术的实践与研究,及地下室抗裂防渗的关键施工技术,对地下室抗裂防渗施工步骤进行了分析。
关键词:地下室;防渗;膨胀混凝土施工;分析
1 工程概况
某工程临近海边, 建筑面积约58940.37m2,地基为风化岩,地下为一层6847.84平方米,地上:5栋(1#、2#、3#、4#、5#)楼均为18层高层建筑物。结构类型:框架剪力墙结构,基础采用人工挖孔灌注桩,地下室基础底板、外墙、顶板混凝土强度等级为C35,抗渗等级为S8,地下室剪力墙、柱为C40, 地下室底板伐板厚300mm,其中高层部分联合承台厚度1.80m,纯地下室外墙厚250mm,地下室顶板厚为200mm,中庭顶板覆土1.0m。
2 膨胀带及滑动层的设计
设置膨胀带和滑动层,可以减少后浇带的数量,方便施工。膨胀混凝土在湿养期间的限制膨胀率为εr,混凝土的热膨胀系数为α,则因膨胀产生的补偿当量温度T0=εr/α。试验表明,一般εr=1.5×10-4～2×10-4,α=1.0×10-5,则T0=15～20℃,即可消减混凝土水化热温差15～20℃,可见,膨胀混凝土可以有效降低综合温差,补偿温度应力,减小收缩。膨胀带可以设置在后浇带之间或独立的板块之中,使其作为一个施工段连续浇筑混凝土,实现无缝施工。其间距应依据计算、流水施工以及混凝土浇筑的能力确定。带中膨胀剂的掺量比其两侧混凝土高4%左右,带内混凝土强度比两侧混凝土提高1个等级,其构造如图1所示。
取混凝土厚度H=1m,弹性模量E=2.80×104Nmm2,温差T=20℃,膨胀系数α=1.0×10-5,极限拉伸εp=1150×10-4,分别假设地基条件为硬质粘土(Cx=6.00×10-2Nmm3)和砂层(Cx=6.00×10-3Nmm3),进行对比计算,硬质粘土地基最小设缝间距为44.5m,砂层地基为140m,可见设置滑动层可以大大减少地基对地下室结构的约束,增加缝的间距。另外滑动层还能隔震,可以提高结构的抗震性能。滑动层可采用铺细砂覆盖聚乙烯塑料膜或平面浇沥青胶铺砂等方法,其构造如图2所示。
2.1 间歇式膨胀带
间歇式加强带的原理同膨胀带,其混凝土应在两侧混凝土浇筑完成14d后进行,构造同后浇带,宽2～2.5m[2]。采用间歇式膨胀加强带施工,可以不受混凝土浇筑能力的制约,易于组织流水施工。
2.2 钢筋与混凝土
2.2.1 抗温度及收缩应力的钢筋应采用“细”而“密”的设计原则。“细”而“密”的钢筋将约束混凝土的塑性变形,从而分担混凝土的内应力,推迟裂缝的出现,即提高混凝土的极限拉伸。混凝土极限拉伸和钢筋直径及间距的关系见式:
式中:εpa-配筋后的混凝土极限拉伸;Rf-混凝土的抗裂设计强度(MPa);p-配筋率×100;d-钢筋直径(cm)。
因此,墙体水平分布筋除满足强度计算要求外,其配筋率不宜小于0.4%,水平钢筋直径以12～14mm为宜,间距不宜大于100mm,且应设置在竖向钢筋的外侧。
2.2.2 为了降低水泥用量,减少混凝土收缩,底板混凝土强度等级不宜超过C40,墙体混凝土强度等级不宜超过C45。附墙柱混凝土强度等级应与墙体相同,以方便施工操作,防止墙柱交界处开裂。大掺量粉煤灰混凝土,其强度可按照60d或90d龄期评定。
2.2.3 外防水
由于地下工程操作环境差,基层达不到某些材料要求的干燥、平整程度,节点难以处理,因此地下室外防水应选择易于操作和对基层条件要求低的材料。底板可采用高聚物改性沥青防水卷材SBS,外墙可采用聚氨酯等便于操作的材料。另外,涂料防水层可选用反应型、水乳型、聚合物水泥防水涂料或水泥基渗透结晶型防水涂料。
2.2.4 盲沟排水
为降低地下室外侧的水位,以减小对混凝土结构的水压力,可在地下室底板外侧设盲沟,并利用地势的走向和排水管道将水自然排出。
3 抗裂防渗混凝土配合
3.1 原理及试验研究
为确定抗裂防渗混凝土配合比的设计原则,结合实际工程对不同聚丙烯纤维掺量、不同膨胀剂掺量、不同约束条件及不同养护条件下混凝土的性能,进行了大量对比试验。试验结果表明,采用适当配合比的聚丙烯纤维粉煤灰补偿收缩混凝土的综合抗裂性能可以得到极大提高。聚丙烯纤维对混凝土性能的影响①混凝土各龄期抗压强度增加幅度不大,但受压破坏形式发生改变,极限压应变大幅度提高;②混凝土劈拉强度增大,聚丙烯纤维掺量越大,混凝土的拉压比随龄期的降低越小;③混凝土的弯拉强度和弯曲韧性大幅度提高;④混凝土的断裂能随聚丙烯纤维掺量增加而线性增大;⑤聚丙烯纤维混凝土表现出显著的抵抗早期塑性收缩的能力;⑥试验表明,体积掺量为0.9%时,混凝土的各种力学性能达到最佳。建议工程应用中,聚丙烯纤维的掺量为0.7～0.9kg/m3。www.tmgc8.com
粉煤灰对混凝土性能的影响降低混凝土的水化热、延缓水化温升时间;增大混凝土的密实度,改善混凝土的力学性能;粉煤灰替代水泥还能起到降低造价、保护环境的作用;粉煤灰可替代10%～30%的水泥用量。
3.2 材料要求
3.2.1宜采用中、低水化热水泥,如硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥,不应采用早强型水泥;对防裂抗渗要求较高的混凝土,所用水泥的铝酸三钙(C3A)含量不宜大于8%,使用时水泥的温度不宜超过60℃;水泥的强度等级不应低于3215MPa。
3.2.2采用Ⅱ或Ⅰ级优质粉煤灰及磨细矿渣粉。所用矿物掺合料应分别符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T1596-2005,《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》GB/T18046的规定。
3.2.3高效减水剂或膨胀剂应分别符合《混凝土外加剂》GB8076-97,《混凝土泵送剂》JC473-2001,《混凝土膨胀剂》JC476-2001,《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119-2003等规定。
3.2.4聚丙烯纤维的主要技术指标:线密度偏差率±6%;抗拉强度≥550MPa;断裂伸长率≤28%;初始模量≥6600MPa。
4 关键施工技术
4.1 钢筋工程
应采用新型保护层垫块,严格控制外墙、底板等迎水面部位的钢筋保护层厚度(50mm),以保证混凝土自防水的质量。上翻梁模板支架处应增设保护层垫块。钢筋交叉点应全部绑扎,扎丝严禁与模板接触。
4.2 模板工程
4.2.1 对拉螺栓的设置应进行计算,间距不宜过密,以减少外墙渗漏的隐患。对拉螺栓中间设止水钢片,尺寸不应小于80mm×80mm,厚度≥3mm,并应双面满焊。墙体模板构造如图3所示。
4.2.2 为避免在对拉螺栓部位形成渗漏通路,应在墙体混凝土浇筑完毕,达到一定强度(1～3d)后,方可松动对拉螺栓;宜保持外墙带模养护7d后,拆除模板。
4.2.3 后浇带模板不得采用钢丝网加钢筋支撑的形式,宜采用木模板或快易收口网。底板后浇带模板的内侧用木条留出安装膨胀止水条的凹槽(见图4)。
4.3 混凝土工程
4.3.1 为保证上返部位混凝土的密实,上翻梁及其他上返部位宜采用先浇筑底板混凝土,再浇筑上返部位混凝土的方法。即待底部混凝土稳定或接近初凝后,再浇筑上返部位的混凝土。
4.3.2 浇筑到预留洞口、预埋管件及钢筋密集部位,要振捣密实,不得漏振,也不得过振。
4.3.3当竖向构件与水平构件一起浇筑时,先浇筑墙、柱,待混凝土沉实后,再浇筑梁和楼板,并对结合部位实施二次振捣。
4.3.4地下室结构多采用掺加膨胀剂配制的补偿收缩混凝土,为了达到补偿收缩的效果,地下室工程的混凝土更要重视养护。①底板混凝土的养护混凝土浇筑收浆和抹压后,应及时覆盖薄膜,防止水分蒸发;混凝土硬化后,可铺麻袋或草帘浇水养护,也可采用蓄水养护,养护时间≥14d。②大体积混凝土养护可采用覆盖薄膜及麻袋或草帘的保温、保湿养护方法;也可在混凝土浇筑完毕、硬化后,采用蓄水50～100mm的养护方法,养护时间≥14d;大体积混凝土的养护应实施信息化管理,即合理布设测温点,根据测温记录,及时调整保温与养护措施,将混凝土中部与表面、表面与环境的温差均控制在25℃之内,防止出现有害裂缝。③外墙混凝土的养护混凝土浇筑完毕,应带模浇水养护7d;拆除模板后,可在墙体顶部架设喷淋管持续浇水养护,也可在墙两侧挂麻袋或草帘等,覆盖喷水养护,养护时间≥14d。④冬季施工不能向裸露部位的混凝土直接浇水养护,应用塑料薄膜和保温材料进行保温、保湿养护。
4.4 后浇带施工
4.4.1 膨胀止水条安装将止水条嵌入预留槽内,通过隔离纸向止水条均匀施压,使止水条贴紧粘牢在基层上,并用钢钉固定。止水条定位完毕后应及时浇筑混凝土,以避免被雨水或其它侵入水浸泡。混凝土振捣时应避免振捣棒触及止水条。
4.4.2 底板后浇带的保护及清理为减少后浇带内的杂物,底板后浇带留置期间,可采取一定的遮挡保护措施(见图1)。为便于清理底板后浇带内的杂物及水,后浇带下部的凹槽沿长度方向应有0.5%的坡度,并应按一定间距设集水坑,将后浇带内的水排向集水坑。
5 结语
5.1 根据地基、结构、施工等条件,并依据“抗”、“放”结合的原则,选择采用后浇带、膨胀带、间歇式膨胀带及滑动层等技术措施,可以有效地减小或抵消混凝土结构的收缩及温度应力。
5.2 经过大量试验研究和工程实践配制的大掺量粉煤灰聚丙烯纤维补偿收缩“抗裂防渗混凝土”,不仅大大提高了混凝土抗裂防渗的性能,而且还利用了工业废料,符合国家可持续发展的方针。www.tmgc8.com
参考文献
[1]苏捷永.谈混凝土地下室墙裂缝渗漏原因与处理[J].山西建筑,2008,34(8).
[2]林李山.大型地下室混凝土结构工程无缝施工技术[J].施工技术,2004, (4).
[3]GB50204-2002.混凝土结构工程施工质量验收规范[S].中国建筑工业出版社.2002,03.
[4]JC476-2001.《混凝土膨胀剂》[S].
[5]GB50119-2003.《混凝土外加剂应用技术规范》[S].
