浅谈地下室超长墙体补偿收缩混凝土配合比的优化与应用实践.pdf

浙 江建 筑 ， 第 3 3卷 ， 第 1 1期 ， 2 0 1 6年 1 1月 Z h e j i a n g C o n s t r u c t i o n，Vo 1 3 3， No 1 1， N o v 2 0 1 6 浅谈地下室超 长墙体补偿收缩混凝 土 配合 比的优化与应 用实践 Di s c u s s i o n o n t h e Op t i miz a t i o n a n d Ap p l i c a t i o n P r a c t i c e o f t h e Co mp - e n s a t i n g Co n c r e t e Mix Pr o p o r t io n f o r t h e Ov e r L o n g W a l l i n B a s e me n t 樊桂 明， 王熙杰 ， 孙春晓， 葛童亮， 施约伟 F AN Gu i mi n g，WANG 批 ，S UN Ch u n x i a o ，GE T o n gl i a n g，S HI Y u e we i ( 浙江省二建建设集 团有限公司 ， 浙江 宁波 3 1 5 0 0 0) 摘要 ：通过杭州某广场商业办公用房项 目整体地下室工程应用实践案例 ， 分绍如何通过对 “ 补偿收缩混凝土” 配合 比原材料 质 量控制 、 试 配和优化等工作 ， 来达到提高地下室超长墙体 的抗渗性 能 ， 消 除或减少超 长墙体 的裂缝 之 目的； 并 以此 与业 内同行进行 交 流 。 关键词 ：地下室超长墙体 ； 补偿 收缩混凝土 ； 配合 比试配与优化； 墙体裂缝控制 中图分 类号：T U 9 4 文献标志码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 8 3 7 0 7 ( 2 0 1 6 ) 1 1 0 0 4 20 4 随着 地下 空 间的 开发利 用力 度 的不 断加 大及 深 基 坑工程 建设 的数 量 增 加 ， 人 们 对 地 下建 筑 质 量 及 防渗漏要求也越来越高 ， 因此如何提高地下工程结 构 的抗 渗性 能 ， 确 保地 下工 程 的功能性 及舒 适性 ， 是 需要我们广大工程技术人员不断努力与探索的待解 难题。由于钢筋混凝 土 自身 的特性 以及设计 、 施工 及后期养护方面的不足等原 因， 使得地下室结构外 墙的裂缝及其渗漏现象屡见不鲜 ， 比比皆是。对使 用功能造成了严重影响， 也使项 目的投资价值大打 折 扣 。在实 际工 程 施 工 中也 为 此 花 费 了不 少 人 力 、 物力和财力 ， 且墙体施工后 ， 也几乎都在不断地做着 后 续 的 防渗 、 堵 漏工作 。为 了提 高地 下建 筑物 、 构筑 物的工程质量与使用寿命和使用功能 ， 我们必须采 取有 效措施 来 减少地 下 建筑物 、 构 筑物 的外墙 裂缝 ， 提高抗渗性能。特别是探索通过改善混凝土性能 ， 从而 充分 利用 混凝 土 的 自防水 性 能来达 到结 构 防渗 漏的 目的， 这是解决地下 室超长墙体抗渗最直接有 效的方法 。采用补偿收缩混凝土就是 目前工程中常 用的提高混凝土 自身抗裂性能的方法之一。 1 工 程 概 况 杭州某广场商业办公用房项 目系杭州市浙商 回 归投资的重点项 目之一。总建筑面积 3 2 6 0 0 0 m ， 其 中地上 1 8 4 0 0 0 m ， 地下 1 4 2 0 0 0 m ； 其整体地下 室 具有 双 向超长 ( 总长 度 达 4 4 6 4 4 9 m) ， 宽度 ( 西 端 3 7 m一 中段 7 8 m一 东 端 1 3 8 m) ； 超 深 ( 地 下 5 层 ， 平 均 深度 达 2 0 8 m) 、 总面 积 大 ( 地 下室 总 面 积 达 1 4 2万 m ) ， 且采用整体地下室双向超长钢筋混 凝土无缝设计结构的特征 ， 其整体地下室不设置永 久变 形缝 ， 地下共 5层 ， 墙厚 为 6 0 0 m m， 外墙 板 周长 约 1 0 8 0 m， 仅设 4条宽 8 0 0 mm的竖 向后浇带 ， 其 结构 长度 远超 现行 规 范 限值 ； 混 凝 土设 计 强度 ： 1 F 2 F层 外 墙 为 C ， 。 P ；3 F 5 F外 墙 为 C 3 。 P 8 ； 后 浇 带 为 C 3 P 。 ； 底 板 为 1 2 0 0 mm 厚 ( C 3 。 P 。 混凝 土 ) 板 式 结 构 ； 地 下 室 结 构 混 凝 土 总 工 程 量 约 l 2万 m 。地下 室底板 、 墙 板及 顶 板均 采 用 ( 按 6 0 d 收稿 日期 ： 2 0 1 6 0 82 5 作者简介 ：樊桂 明( 1 9 8 4 一 ) ， 男 ， 浙江诸暨人 ， 工程师 ， 从事 现场施工管理工作。 第 1 1期 樊桂明等： 浅谈地下室超长墙体补偿收缩混凝土配合比的优化与应用实践 4 3 的强度指标进行 配合 比设计 ) 补偿收缩混凝 土； 补 偿收缩混凝土水 中 1 4 d的限制膨胀率为 2 0 2 3 X 1 O 一； 填 充用 膨胀 混凝 土水 中 1 4 d的 限制 膨 胀率 为 2 5 3 01 0 ； 限制 干缩 率 ( 水 中 1 4 d ， 空气 中2 8 d ) 均应 3 0 X 1 0 一 。 2 补偿收缩混凝土 的配合 比设计 与优化 为提高混凝土的抗裂能 力 ， 改善混凝土的内部 应力状态 ， 需从下列几个方 面对补偿收缩混凝土 的 配合 比设计进行控制与优化 ， 以期达到更佳的抗裂 效 果 。 2 1 补偿 收 缩混 凝土使 用主要材 料 的质量 控 制 1 ) 补偿收缩混凝土所用材料如水泥、 砂 、 石 、 掺 合料 、 9 1- J J n 剂 ( 膨胀剂减水剂、 泵送剂等 ) 均应符合 国家现行的有关标准和规定 ， 不得掺加早强剂 J 。 2 ) 水泥 ： 应选用低水化热 的水泥。一个工程宜 采用同一种类的水泥 ， 宜采用同一水泥厂的水泥， 须 提供水泥原材料 常规项 目质 量检验 报告 ( 含 安定 性) 。确定水泥品种后 ， 应提供 混凝 土外加剂对水 泥的适应性 的检验报告 。 3 ) 粗细骨料 ： 应选用含 泥量小 的优 质砂 石料 ， 并须提供所用优质砂 、 石料原材料 的常规项 目质量 检验 报告 。 细骨料用 的砂子 须采用级配 良好 的天然河砂 ( 中砂 ) ， 含 泥 量 2 0 ( 按 质 量 计 ) ， 泥 块 含 量 1 0 ( 按 质量计 ) ； 粗骨 料选 用粒 径为 5 2 5 m m 的石 子 必 须 清除 所含粉末 ， 以卵石为佳 ， 其 含泥量 1 0 ( 按质量 计 ) ， 泥块 含量 0 5 ( 按 质 量计 ) 。 4 ) 膨胀剂 ： 其质量控制如下。 膨胀剂应选择低碱、 高效的膨胀剂 ， 并根据限 制膨 胀率 测试 比较 确定 ， 且 7 d的混 凝 土抗 压 强 度 应 7 0 设计 强度 。 试配补偿收缩混凝土时 ， 应采用工程 中与以 实 际采用 混凝 土 的原 材 料 一 致 ， 检 测 项 目应 根据 设 计施工要求确定 ， 检测条件应与施工条件相 同， 当工 程所用材料或混凝土性能要求发生变化 时， 应再进 行试 配试 验 。 当膨胀剂与其他外加剂复合使用时 ， 应注意 其相容性及对混凝 土性能 的影响 ， 使用前应进行试 验 ， 在满足要求后方可使用 J 。 最终根据试验结果确定品牌和替换量 ( 或掺 用 量 ) 。 5 ) 减水剂 ： 工程混凝 土中使用的减水剂除质量 须符 合 国家相 关标 准 和 要 求 外 ， 所选 的 品牌 还须 经 设计方确认； 实际施工中， 当坍落度损失后不能满足 施工要求时 ， 应加入原水灰 比的水泥浆或二次掺加 减水剂 ， 严禁任意加水 。 6 ) 掺合料 ： 为控制混凝土抗裂 防渗能力， 减少 混凝土水化热 ， 还须掺加粉煤灰 、 矿粉等掺合料 ， 掺 量 由试验定 ， 通 过 试 验 确定 混凝 土 的配 合 比。须 提 供粉煤灰 、 矿粉原材料常规项 目质量检验报告 。 7 ) 改 性聚丙 烯抗 裂 纤 维 ： 抗 裂纤 维 的质 量要 求 应满 足 以下 四点 。 抗裂纤维应采用符合国家或行业标准的合格 产 品 。 抗裂纤维的生产厂商应能提供产品的测试合 格报 告 。 抗裂纤维在混凝土中应具有 良好的分散性。 抗裂纤维的直径 4 8 m， 长度 1 9 m m， 抗拉 强度 I4 0 0 MP a 。弹性模量 3 5 0 MP a ， 断裂伸长率 1 5 ， 截面形状 Y型 ， 纤维类型为束状单丝。 2 2补偿 收 缩混凝 土 配合 比的试 配要 求 1 ) 本项 目按掺 加膨胀剂的补偿收缩混凝土进 行配 合 比设计 ， 其 中 ： 膨胀剂替换量的百分 比是指膨胀剂 占混凝土 中全部胶凝材料( 水泥、 膨胀剂和掺合料的总量) 的 百分 比 ； 膨胀剂作为胶凝材料取代基准混凝土配合比 中的水泥 ； 抗裂防渗混凝土中胶凝材料的总量不得小于 3 5 0 k s m。 。 2 ) 补偿 收缩混 凝土配合 比的试配分别按下列 要求 进行 。 c 。 ( 按 6 0 d的强度指标进行配合 比设计) 的 补偿收缩混凝土 ， 抗渗等级 P ( 要求按膨胀剂 的替 换量 为 6 、 8 和 1 0 分 别试 配 ) 。 c 。 ( 按 6 0 d的强度指标进行配合 比设计 ) 的 补偿收缩混凝土 ， 抗渗等级 P ( 同时掺改性 聚丙烯 抗裂 纤维 ， 要求 按膨 胀剂 的替 换量 为 6 、 8 和 l 0 分别试 配 ) 。 C ， 。 ( 按 6 0 d的强度指标进行配合 比设计) 的 补偿收缩混凝土 ， 抗 渗等级 P ( 同时掺改性 聚丙烯 抗裂纤 维 ， 要 求按 膨胀 剂 的替换 量 为 6 、 8 和 l 0 分 别试 配 ) 。 c ( 接 6 0 d的强度指标进行配合比设计 ) 的 浙江建筑 2 0 1 6年第 3 3 卷 补偿收缩混凝土 ， 抗渗等级 P ( 同时掺改性 聚丙烯 抗裂 纤维 ， 要 求按膨胀 剂 的替换量 为 1 2 、 8 和 1 O 分别试配 ) 。 3 ) 补偿收缩混凝土性能试配按以下要求进行。 施工前 ， 为筛选出既符合设计要求又具最优性 能的补偿收缩混凝土配合 比， 我们会 同商 品混凝 土 供应商对多种不同性能要求的混凝土进行试配 ， 包 括 ： 对每 种不 同性 能混凝 土 的膨胀 剂 、 抗 裂纤 维 的掺 量 ； 每种混凝土组试块的 3 d 、 7 d 、 2 8 d及 6 0 d抗压 强度值影响程度以及水中 1 4 d限制膨胀率， 水中1 4 d 、 空气中 2 8 d限制干缩率变化情况等。 试 配 结果 显 示 ， 对 于添 加 膨 胀剂 的补偿 收缩 混 凝 土来 说 ， 无 论是 C 。 P ( 按 6 0 d的强 度指 标 进行 配 合 比设计) 还是 C ， 。 P 。 ( 按 6 0 d的强度指标进行配合 比设计 ) 以及 C ， P 。 ( 按 6 0 d的强度指标进行配合 比 设计 ) ， 在混凝土中掺入 了膨胀剂后均会不同程度地 对混凝土抗压强度产生不利影响； 当 昆 凝土配比中其 他成分相同的情况下 ， 膨胀剂掺量越多， 对抗压强度 负面影响则越大， 但对混凝土水 中 1 4 d限制膨胀率 (1 0 ) 和水 中 1 4 d 、 空 气 中 2 8 d限制 干缩 率 ( 1 0 ) 控制 指标 则有所提高 ， 是有着 正面帮助 的。 3 案例项 目补偿收缩混凝土配合比使 用膨 胀剂掺量的选定 通过 试配 可 以选 出 ， 补偿 收缩 混 凝 土 中膨 胀 剂 替换量、 混凝土水中 1 4 d限制膨胀率(1 0 “) 和水 中 1 4 d与空气中 2 8 d限制干缩率 (1 0 I 4 ) 及水胶 比等控制指标 ， 可以满足设计及规范相关要求 配合 比。本案例项 目地下室超长墙体结构混凝土施工配 合 比见 表 1 。 表 1 案例项 目地 下室超长墙体结构混凝土施工配合 比表 对表 1的内容说 明如下 ： 1 ) C ， 。 P ( 按 6 0 d的强度 指标 进行 配合 比设 计) ， 补偿收缩混凝土 中膨胀剂的替换量为 8 ； 补 偿收缩混 凝 土水 中 1 4 d的 限制膨 胀 率 为 2 1 1 0 ； 限制干缩率( 水中 1 4 d ， 空气 中2 8 d ) 为 0 7 1 0 一； 水胶 比( 水 与水 泥、 掺合料 和膨胀剂 的比) 为 0 4 8。 2 ) C ， 。 P 。 ( 按 6 0 d的强 度指 标进 行配 合 比设 计 ) ， 补 偿 收缩混 凝 土 中膨胀 剂 的替换 量 为 1 0 ； 补 偿收缩混 凝 土水 中 1 4 d的 限制膨 胀 率 为 2 2 1 0 一； 限制干缩率( 水 中 1 4 d ， 空气 中2 8 d ) 为 0 7 1 0 ； 水胶 比( 水与水 泥、 掺合料和膨胀剂 的比) 为 0 4 9。 3 ) C P ( 按 6 0 d的 强度 指标进 行 配合 比设 计 ) ， 补偿收缩混凝土中膨胀剂的替换量为 1 0 ； 补 偿收缩 混凝 土水 中 1 4 d的限制 膨胀 率 为 2 6 1 0 ； 限制干缩率( 水中 1 4 d ， 空气中 2 8 d ) 为 0 5 l 0 ； 水胶 比( 水与水泥、 掺合料和膨胀剂的 比) 为 0 4 3。 4 案例项 目补偿 收缩混凝土配合 比实施 效果检验 本案例项 目的超长地下室墙板采用 了“ 补偿收 缩混凝土” 技术进行墙体裂缝控制。为了检验该技 术使用后对混凝土墙体结构表面裂缝产生的影响程 度 ， 特委托具有专业检测资质 的检测公司对案例项 目南 侧检 测 区域 范 围 内 (1 F 4 F ) 的地 下 室 外 墙 ( 内外两 侧 面 ) 的 混凝 土结 构 表 面 裂 缝 实 际 产 生 情况 进行 如下 检测分 析 。 4 1 裂缝 对 比检 测检 验 范 围 本次混凝土墙体裂缝对比检测检验部位选取在 案例工程 1标段地下室南侧 外墙 ( 范围： 轴 轴区域 ， 轴线间距为 9 0 0 m) 中的 一1 F一5 F ( 注 ： 一 1 F层为 3 3 m高的夹层 ， 一 2 F层高为 4 5 0 m， 其 余 一3 F一 5 F各层层高均为 3 9 0 m) 。 4 2墙 体裂 缝检 测结 果 地下室外墙 ( 内外侧 ) 混凝土 裂缝 检测是按被 检测墙体混凝土浇灌完成后约半年左右时间控制进 第 1 1期 樊桂明等 ： 浅谈地下室超长墙体补偿收缩混凝土配合比的优化与应用实践4 5 行 的 ， 即 自 2 0 1 3年 1 2月 1日始 至 2 0 1 4年 3月 1 5 日结束 ， 历时 3个半月。这期间我们对应用“ 补偿收 缩混凝土” 技术后超长地下室混凝土墙体在检测区域 裂缝的分布情况 ( 即裂缝的长度、 宽度、 间距 、 部位等 特征) 进行了检测与分析 。检测数据显示 ： 1 ) 外墙外表面裂缝数量略多于内表 ， 外表面裂 缝 平均 间距 约为 5 7 6 m， 而 内表 面裂 缝 间距 则 达 约 8 7 2 m 。 2 ) 裂缝宽平均在 0 1 2 2 m m左右 。说明该项 目 地下室超长墙体所使用 的“ 补偿收缩混凝土 ” 的配 合 比设计是合适 的， 是能够满足设 计及施工规范要 求 的 。 该工程地下室外 回填土后 ， 经多次检查 ， 尚未发 现 外墙 因收缩 变形 导致 的渗 漏现 象 。 5 结 语 通过本案例工程 的应用实践表明 ， 在地下室超 长墙体结构中应用“ 补偿 收缩混凝 土” 技术时 ， 只要 做好对混凝土配合 比的原材料控制及配合 比优化 ， 做好浇灌过程与养护等工作质量 的控制， 就可 以达 到改善混凝土性能 ， 提高长墙结构抗裂性能， 从而充 分利用混凝土 自防水性能来 实现结构防渗漏 的 目 的。虽然 ， 这次的工作还不能完全消除混凝土收缩 裂缝 ， 但它能够达到减少混凝土早期收缩裂缝并抑 制有害裂缝 ， 这正是我们所希望的结果 。 参 考 文 献 1 中国建筑科学研究 院 G B 5 0 1 1 9 2 0 0 3混凝土J t, JJ 剂应用技 术规范 s 北京 ： 中国建筑工业 出版社 ， 2 0 0 3 2 中国建筑科学研究 院 C B 5 0 3 0 0 -2 0 1 3建 筑工程施工质量验 收统一标准 s 北京 ： 中国建筑工业 出版社 ， 2 0 1 4 3 徐荣年 ， 徐欣磊工程结构裂缝控制 M 北京 ： 中国建筑工业 出版社 ， 2 0 1 0 4 中国有色金属工业协会 G B 5 0 0 2 6 -2 0 0 7工程测量规范 s 北京 ： 中国计划出版社 ， 2 0 0 8 5 王铁梦 建筑物的裂缝控 制 M 上 海： 上海科学技术 出版社 ， 1 9 8 7 ( 上接 第 4 1页) 角钢 图 1 0锚 固螺 栓 图 二 螺 栓验 算 ： =N ( 2盯d 2 4 )=8 2 21 0 ( 2 X 1 6 。 4 )= 2 0 4 5 N ra m = 5 0 N mm 符合要求 1 4 2 5 验算悬挑钢筋混凝土梁与悬挑脚手架界 面 内力 组合立杆结构 自重、 脚手板的自重 、 栏杆与挡脚 板 自重 、 围护材料 的 自重 、 立杆施工活荷载、 风荷载 作用下单立杆轴向力： 单外立杆 N= 8 0 3 6 k N， 单 内立 杆 N= 6 6 1 6 k N， 工字钢自重均布荷载 0 2 4 5 k N m； 每 根工字钢悬 挑梁传递到钢筋混凝 土挑梁段部 的荷 载 ： 集 中( 剪 ) 力 1 7 0 2 1 k N， 集 中力矩 1 6 9 3 6 k N m。 经结构验算 ， 外脚手架悬挑钢梁所传递给悬挑钢筋 混 凝 土梁板 的内力 基 本 接 近其 结 构 设计 最 大 抗 力 ， 满足要求。 5实施的效果 综上所述 ， 由于在实施前针对该项 目的施工重 点 、 难点， 编制了专项施工方案并进行 了专家论证 ， 提高了质量的可控性 ， 确保 了工期 ， 提高了功效， 保 证 了安全 。实际施工进度每月三层 ， 安全 、 质量 良 好 ， 并在市建委组织 的安全、 文明、 标化评 比中名列 前茅。该项 目主体验 收时， 得到 了设计方和验收专 家 的高度评价 ， 被评为“ 钱江杯” 优质工程。 6 结 语 目前 ， 城市建筑也从单一化向多维体发展， 不少 异类造型给建筑带来 了更为华美的外表 的同时， 高 空 、 大悬挑、 大层高的钢筋混凝土结构也给建筑施工 带来了新 的挑战。解决好大悬挑混凝土结构施工技 术 、 安全 、 质量、 进度的矛盾 ， 对土建工程施工技术人 员提出了更高的要求 ， 我们 只有认真地分析工程的 具体特点， 不断地实践总结 ， 才能最终掌握其内在的 规 律性 。