超大超厚底板自防水混凝土施工技术.pdf

浙 江建 筑 ， 第 3 1卷 ， 第 3期 ， 2 0 1 4年 3月 Z h e j i a n g C o n s t r u c t i o n，Vo 1 3 l ，No 3，Ma r 2 01 4 超 大超厚底板 自防水混凝 土施 工技术 Co n s t r u c t io n T e c h n o l o g y o f Su p e r L a r g e a n d 一- ， 一 Su p e r - T h ic k S e l f - W a t e r p r o o f i n g Co n c r e t e 王 炜 ， 王 伟 ， 刘 妮 ， 邢 国然 WANG We i 。 ，WANG We i ，L I U Ni ，XI NG Gu o r a n ( 1 杭州市城东新城建设投资有限公司 ， 浙江 杭州 3 1 0 0 2 1 ； 2 浙江中成建工集团有限公司 ， 浙江 绍兴 3 1 2 0 0 0 3 杭州市水务控股集 团有限公司 ， 浙江 杭州 3 1 0 0 0 9 ) 摘要 ： 为解决 超大超 厚底板抗 裂防渗 的技术难题 ， 从裂缝控制与混凝土 自防水机理出发 ， 对超大超厚 底板 混凝土设计 措施 、 配合比优化 、 施 工艺等关键技术进行 了研究攻关 ， 总结出“ 双重设防 、 综 合治理 ” 的超大超厚底板 自防水混凝土施工技术 ， 已在多 个省市级重点项 目中得到了成功应用 。 关键词 ： 超大超厚； 防水混 凝土； 双重设 防； 温度监控 中图分类号 ： T U 3 7 5 2 文献标志码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 8 3 7 0 7 ( 2 0 1 4 ) 0 3 0 0 3 6 0 4 为抵 抗 大直径 群桩 冲切 破坏 及 承受 高地下 水位 浮力 作用 ， 高 层建 筑底 板通 常设 计 比较厚 ， 某些 工程 主楼 核 心 筒 区域 的底 板 厚达 1 0 11 1以上 。超 大 超厚 底 板混凝 土 受到 水 泥 水化 热 产 生 的 温 度 梯度 、 混凝 土硬化 引起 的干缩 变形 以及边 界约 束等 因素综 合 作 用 ， 常 常导 致结 构 出现裂缝 ， 从 而影 响底 板 的抗 渗性 能 、 使用 功 能和结 构 耐久性 。 l 底板 自防水混凝土技术特点及优势 超 大超 厚底 板 自防水 混凝 土施 工技 术适 用 于高 层建筑的片筏基础或箱形基础 、 大型设备基础 、 人防 及地下 建筑 、 地 铁 车 站 、 大 型公 共 建 筑 的基 础 底 板 ， 特别适用于体型复杂 、 节点处理困难的超大超厚底 板 混凝 土 防水 ， 确保 结构 防水 质量 。 超 大 超厚底 板 自防水混凝 土施 工技 术 与 以往传 统 的大体 积混 凝土 施工技 术 相 比 ， 有 以下优 点 ： ( 1 ) 通 过 合 理 的 结 构 设 计 及 采 用 先 进 施 工 工 艺 ， 双重控 制底 板混 凝 土 内部 裂缝 的产 生 ， 保障 了底 板结构 的抗 渗性 能 、 使用 功能 和结 构耐 久性 。 ( 2 ) 从 混 凝 土 原 材 料 人 手 ， 优 化 超 大 超 厚 混 凝 土配合比， 采取综合温控措施 ， 最大限度地减少混凝 土温 度裂 缝 和干缩 裂缝 。 ( 3 ) 应用有 限元软件计算 混凝土温度场分布 ， 根据分析结果事先采取针对性的监控措施。采用闭 环 控制 系统 对超 大超 厚底 板 的浇筑 过程 进行 温 度监 测 、 反 馈 分 析 、 定 位 控 制 ， 确 保 混 凝 土 浇 筑 及 成 型 质 量 。 ( 4) K I M 防水 性 能强 ， 防水 年 限 与建 筑 同寿命 。 K I M 防水剂 与水 反应 生成 细 长晶体 填 充混凝 土 内 的 孑 L 隙和 毛 细通道 ， 通 过 其 智 能 生 长 和 自密 封 能 力 永 久地成 为混 凝土 的 一 个组 成 部 分 ， 保 证 防水 性 能 长 期 不变 ， 解 决 了传 统 卷 材 防 水从 施 工 开始 就 伴 随 着 性 能下 降 的难题 。 ( 5 ) K I M 节 能 环 保 ， 防 水 施 工 不 需 要 任 何 设 备 ， 可取消外防水层的施工工序 ， 仅需在混 凝土拌 合物 内加 入 结 晶 防 水 外 加 剂 即 可 ； 与 防 水 卷 材 相 比 ， K I M 不存 在 表 面 磨 损 和 施 工 阶 段 撕 坏 或 刺 穿 问 题 。 收稿 日期 ： 2 0 1 31 1 2 5 作者简 介： 王炜 ( 1 9 7 8 一 ) ， 男 ， 浙江绍兴人 工程师 ， 从事建筑工程管理工作。 第 3期 王 炜等： 超大超厚底板自防水混凝土施_T技术 3 7 2 工 作 原 理 超大 超厚 底板 混凝 土 防水 的技 术 路 线 为 “ 双重 设防 、 综合治理” 。通过设计合理构造、 混凝土配合 比优 化 、 采 取综 合 温控 措施 ， 对混 凝 土搅拌 、 运 输 、 入 模 、 浇筑 、 养护 等全 过 程 进 行 控 制 ， 最 大 限度 地 减 少 混 凝 土 的温度 裂缝 和干 缩 裂缝 ， 减少 渗水 通道 ， 形 成 第一 道抗 渗 防 线 。采 取 混 凝 土 拌 合 物 掺 入 K I M 防 水 外 加剂 ， 充分 利用 K I M 遇 水结 晶 生 长填 充 渗 水 裂 隙 、 无 水停 止 水化反 应 的特 性 ， 智 能修 复超 大 超厚 混 凝土存在的微细裂缝 ， 彻底消除渗水路径 ， 形成第二 道抗渗防线， 从而确保底板结构的抗渗性能 、 使用功 能和 结构 耐久 性 。见 图 1 。 混凝土裂缝 图 1 K 1 M工作原理 示意图 3施 工 工 艺 流 程 施 工 的_T艺 流 程 如下 ： 温度 场 有 限 元仿 真 分 析 一 原 材料 选择 一 配合 比优 化一混 凝 土垫 层施 工一 下 层钢 筋绑 扎一 上层 钢筋 脚 手架搭 设一 钢 筋 型钢 支架 搭设 一 上层钢 筋绑 扎一 冷 却水 管铺 设一 角钢 支撑 加 固一 钢管 脚手 架拆 除 一 墙 、 柱 插 筋 施 工 一 混 凝 土 泵 管布 设一 混凝 土 浇捣一 混 凝土 温差 监控一 混 凝土 保 温与 养护 。各 类 节点做 法 见 图 2 7 。 图 2超 大 超 厚 底 板 自防 水 混 凝 土 防水 做 法 广 KI 】 结 l 日 图 3 重点 部位 防水做法 集水坑 遇 水膨胀 I 水 结 构底板 防 水保护 层 KI M防水材料涂 层 细 石混凝 土垫层 桩受力钢筋 桩 慕混凝 土 图 4重 点部位防水做法 桩头 1 遇水膨胀 I 水 条 集水坑 图 5重 点 部 位 防 水 做 法 桩 头 2 防水防护墙 KI M防水材料涂层 窗井 钢筋濉凝土结 构 图 6重 点 部 位 防 水 做 法 窗 井 盖板 K I M防水材料涂层 钢筋混凝土结构 坑 、池 、槽 K I M防水材料涂层 图 7重 点 部 位 防 水 做 法 排 水 沟 4施 工要点 4 1 温度场 有 限元仿 真 分析 根 据超 大超 厚底 板混 凝土热 传 导方 程 以及边 界 条件 ， 建立底 板 混凝 土 早 期 温 度场 的有 限单 元 计算 模 型 。分析 底板 混凝 土厚 度对 核心 最高 温度 和 m现 时 间 以及温 度梯 度 的 影 响 ； 并 对混 凝 土 的浇 筑 进 行 温 度 场模拟 ， 研 究混 凝 土 内 部 温度 场 分 布 和 变 化 规 律 。在进 行有 限元分 析 时需考 虑 随着水 化过 程 的进 行 ， 混 凝土 弹性 模量 和强 度 均 随 着龄 期 的增 长 而 增 长 。 图 8 。 图 8有 限 元温 度 场 模 拟分 析 4 2原材 料 选择 ( 1 ) 超 大 超 厚 底 板混 凝 土 主 要 考 虑 抗 裂 性 能 好 、 兼顾低热和强度两方面的要求 ， 一般采用 中、 低 热 的矿渣 硅酸 盐水 泥 。 ( 2 ) 选 择粗 骨料 时 ， 可 根 据施 T 条件 ， 尽量 选 用 结构 致密 、 粒径 较 大 、 质 量优 良 、 有 足够 强度 、 级 配 良 好 的卵石 或碎 石 ， 含泥量 不 得 超过 1 ， 这 样 既可 以 减 少用 水量 ， 也 可 以 相 应减 少 水泥 用 量 及 混凝 土 收 缩 和泌 水现 象 。选 择 细 骨 料 时 ， 采 用 平 均 粒 径较 大 的 中 粗 砂 ， 其 细 度 模 数 宜 大 于 2 5 ， 含 泥 量 不 超 过 1 。 ( 3 ) K I M 能 改 善 混凝 土 的性 能 ， 使 用 K I M 后 可 以不再使用引气剂。另外掺加适量粉煤 灰可改善 混凝 土 的 和易性 ， 减 少 水 泥用 量 ， 从 而达 到 降 低 水 化 热 的 目 的 。应 选 用 细 度 合 格 、 质 地 优 良 的 粉 煤 灰 ， 且 粉 煤 灰 的 掺 量 一 般 为 l 5 2 0 。并 可 掺 加 适 量 的 减 水 剂 ， 在 不 增 加 水 泥 用 量 情 况 下 有 效 地 增 加 混凝 土 的 流 动 性 ， 且 能 提 高 水 泥 水 化率 ， 增 2 0 1 4年第 3 1 卷 强 混 凝 土 的强 度 ， 从 降 低 水 化 热 ， 同 时 可 明 延 缓 水 化热 释 放 速 度 。 4 3配 合 比 优 化 考 虑水 泥 品种 、 胶 凝材 料用 量 、 粉煤灰 掺 量等影 响 因素 进 行 正 交 试 验 确 定 最 优 配 合 比 。一 般 情 况 下 ， 在混 凝 土 内添 加时 K I M 用 量 不少 于 7 k g m ， 表 面 涂刷 时不 少 于 0 7 5 k g m 。 4 4钢 筋 型钢 支 架搭 设 型钢 支 架根 据 底 板 部 钢 筋 、 中部 钢 筋 的直 径 和重量 大 小 设 计 。经 施 工探 索 ， 所 有 筏 板 ( 包 括 电 梯井 、 集水井 ) 上 、 中部钢筋采用槽钢 支架 8 # 槽钢 作 为 支架立 柱 ， 中部横 向设 6 3 # 槽 钢 作 为 支 架横 粱 支撑 相应 的中部 钢筋 ， 立柱 间距 不 超过 I 5 m， 横 梁 步距 不 超 过 1 8 m， 每 根 立 柱 脚 采 用 3 0 0 mm 长 L 7 5 7 角 钢做 底 座 ， 为确 保 整 体 稳 定 ， 纵 向 每跨 立 柱 问均 用 2 2钢筋 剪 刀 式 焊 接 加 固 。施 下 实 景 见 图 9 图 9钢 筋 型 钢 支 架 4 ， 5 冷却 水 管铺设 在混 凝 土 浇 筑前 布 设 薄 壁钢 质 冷却 水管 ， 管径 3 0 m m， 布 置原则 如下 ： ( 1 ) 混 凝 土 内 采 取 冷 却 管 降 温 ， 冷 却 管 水平 间 距 1 5 m， 竖 直 间距 为 1 2 1 1 1 ， 冷 却管 距 混 凝 土各 表 面不 超过 0 8 m 。 ( 2 ) 冷却管 进水 口水 的温 度 根 据 水 口水 温 的 实测 数据 实 时调 整 ， 控 制进 、 水 口水 的温差 不大 于 6 o E。以减 小 混 凝 土 内 部 和 冷 却水 管 之 间 温 差 ， 防 止 降温过 程冷 却水 管 和混凝 土 内部产 生较 大 的温度 应 力 。冷 却水 管施 工 实景见 图 1 0 。 第 3期 f 炜等： 超大超厚底板f l 防水混凝土施 技术 3 9 图 l 0冷却水管布置 图 4 6混 凝 土 浇捣 底板 混 凝 土 采 分 段 分 层进 行 浇 筑 ， 施 T段 划 分 及 浇筑 顺序 应根 据 具体 一 r 程结 构 确定 。采 用全 面 分 层 的 施 】 力 案 分 层 浇 捣 ， 分 层 厚 度 控 制 在 5 0 0 m m， 连续 浇 捣 混 凝 土 ， 不 留 施 T 缝 。高 度 方 向 从 基 础底 面分 为若 十个 施 T层 ， 层 问留设 施T 缝 ， 增 加 附 加钢 筋弥 补强 度损 失 。 4 7混 凝 土 温 差监 控 混凝 土 温 度 监 测 采 用 测 温 元 件 ， 测 温 点 布 置 的原 则应 使 不 同施 丁 区 段 、 不 同标 高 处 的 混 凝 土 温 升 均 能 得 到 监 控 。 每 个 测 温 元 件 必 须 用 环 氧 树 脂 封 闭后 作 浸 水 检 验 以确 保 不 渗 水 。 南 于 基 础 的 长度 和宽 度 远 大 于 厚 度 ， 边 缘 和 角 点 以 内两 倍 厚 度 巾 问 域 的 散 热 条件 不 好 ， 主 要 是 靠 上 表 面 的 辐射 、 埘 流 和 基 底 传 导 方 式 的 散 热 。测 温 元 件 布 置 时应 考 虑 对称 性 ， 测 点 布 置 宜 为 “内疏 外 密 ” 的 形式 ， 接 近 表 面 测 温 元 件 布 置 密 些 。在 基 础 侧 面 和 顶 面 布 置 应 变 仪 ， 测 定 混 凝 土 表 面 受 拉 力 的情 况 、 图 l l 、 图 l 2。 图 1 1 温 度 测 量 布 置 图 4 8 混 凝土 收光 与 养护 ( 1 ) 混凝 土 表 面 收 光 “ 压 i平 ” ， 即人 T 初 步 挂抹 平 整 ， 初 凝前 人 2次 压 实 抹平 ， 初 凝 后 、 终 凝 图 l 2底 板 混 凝 土 温 度 监 控 前磨 光 机第 3次 压抹 ， 以 防止表 面收 缩 裂缝 的产生 。 ( 2 ) 养护 做 到 充 分 覆 盖 ， 新 浇 筑 的混 凝 土 水 化 速 度较快 ， 覆 盖 完成后 及 时蓄水 保温 保 养 ， 防 止混凝 土 表面 脱 水而 产 生 十缩 裂缝 ， 同时 避 免 土 T 布 因 吸水 受 潮而 降低 保温性 能 ( 3 ) 用 1 2 0 r n m 厚 砖 墙 沿 筏 板周 边 砌 挡 水墙 后 蓄 水 1 0 0 i n m厚 ， 通 过 蓄水 养 护保 温 ， 使 混凝 土 缓慢 降 温 ， 以防 温度骤 变 ， 温差 过大 引起 裂缝 。 ( 4 ) 柱 、 墙 插 筋部 位 是养 护 的 难点 ， 注意 盖 严 并 蓄 水保 温 ， 防止造 成较 大 温差 。 ( 5 ) 加强养护 、 监洲 的信息化 管理 ， 发现测 温异常 后调整蓄水深度 ， 延长保 温保湿时 问， 做 到保持 蓄水保 湿养护 1 4 d ， 蓄水保湿养护后冉人 洒 水养护 1 4 c 。 5工 程 应 用 实例 5 1 工程 实例 一 沈 阳同方 I I ,r 代 广 场地 下 3层 ， 基 础 底板 为 筏 形 基 础 。地下 室 底板厚 度 4 6 m， 没 计基 础 垫层 混 凝 土强 度等级 为 C 1 5 ； 地 下 室 乐 台 、 地 梁及 底 板 存 l 样 、 2 # 楼及 A B楼 1 ) ( 域 为 C 4 0 、 P 8抗 渗 混 凝 土 ， 外 墙 及 纯 地 下 室 顶 板 为 C 3 5、 P 8抗 渗 混 凝 土 。地 下 室 底 板 、 顶 板及 地下 室外 墙混 凝 土采 川 K I M 自防水 混 凝 土 ， 设 置沉 降 、 变形 后 浇带 ， 采用 “ 分 片 分块 、 斜 面 分 层 、 连 续推进 、 自然 流 淌 、 一 次到 顶 ” 的浇 筑 原 则 ， 内 掺 高性 能混 凝 土外 加 剂 ， 抗 裂 防 渗混 凝 土配 合 比经 试 验确 定 。底 板外 观质 量 良好 ， 无 裂缝 ， 取得 了较 好 的经济 及社 会效 益 。 5 2 工程 实例 二 帝 豪 阳光 旧际 丁程 地 下2 层 ， 地 上 主楼 为6 0 层 ( 下转第 4 5页) 第 3期 王 鹏等： 住宅渗漏问题的预防和治理 4 5 西 K 氍 一 l厂 - - _ _ _ _ _ _ _ _ _ - - _ _ _ _ _ _ 一 防水砂浆二次灌实 士 l庞一 l 、 采 用 与 原 楼 板 混 凝 土 同 强 度 等 级 的 掺 有 膨 胀 剂 的 细 石 混 凝 土 封 堵 图 l 0卫生间 吊模节点图 参 考 文 献 1 国家人民防空办公 室 G B 5 0 1 0 8 -2 0 0 8地下室 工程防 水技术 规范 S 北京 ： 中国计划 出版社 ， 2 0 0 8 2 山西建筑工程 ( 集团 ) 总公 司 ， 浙 江省长城建设 集团股 份有限 公 司 GB 5 0 3 4 5 -2 0 1 2屋面工程技术规范 S 北京 ： 中国建筑 工业 出版社 ， 2 0 1 2 3 山西建 筑工程 ( 集 团 ) 总公 司 ， 上海 市第 二建筑 有限公 司 G B 5 0 2 0 7 -2 0 1 2屋面工程质量验收规范 S 北京 ： 中国建筑工业 出版社 。 2 0 1 2 ( 上 接 第 3 9页 ) 的超高建筑 ， 总高度达 2 0 8 m。总建筑 面积 2 1 2 5 9 0 m ， 后浇带将基础底板划分为 9个 施工区域 ， 其 中 塔 楼基 础底 板 面积 约 2 6 0 0 I T I ， 厚 度 2 91 0 1 m， 混 凝土强度等级 C 4 0 P 8 ， 混凝土方量 8 3 5 6 m ， 采用 K I M 自防 水混凝 土 。混凝 土 工程采 用 有 限元 进 行温 度场 分析 ， 施工中采用正交试验进行配合 比优化 ， 设置冷 凝水管 ， 用草袋进行养护 ， 有效降低水化热 ， 控制 内 外 温差 ， 预 防 温 度 应 力 开 裂 ， 实 现 设 计 及 规 范 的要 求 ， 底板 结构 无 裂缝 产 生 ， 地 下 室 防水 效 果 良好 ， 无 渗漏返修情况。 5 3工程 实例 三 长沙湘豪大厦总建筑面积 l 1万 m ， 主楼 为 2 9 层 双塔楼 。地 下 室 建 筑 面 积 为 3 5 3 8 9 m ， 3层 地 下 室。片筏基础为抗渗混凝土 C 3 5 、 P 1 0 。基础采用筏 板基础 ， 根据上部 结构不 同 ， 底板厚 2 0 6 8 I n ， 基底 标高 一1 3 6 5一1 5 7 5 0 m。基础采用 K I M 自防水混 凝土 ， 基 础按后 浇带 分 为 4个 施 工 区 ， 混凝 土 总 工程 量约 1 1 9 8 0 n l ， 一 区最大混凝 土量为 4 7 1 4 m 。浇筑 时 大气 温 度 为 1 5 2 8 ， 采 用 一 次斜 面 到顶 、 分 层 连续 浇 筑 ， 采 用 混凝 土泵 加溜槽 输 送方 式 ， 底板结 构 不 渗不 漏 。 6 结 语 实践证 明， 采用超大超厚底板 自防水混凝土施 工技术可取消底板外防水作业 ， K I M的 自密封能力 避免 了以后裂缝修补所产生的费用 ， 省工省料省时 ， 节省 建设 经费 、 缩短 施 工工期 。从 技术 角 度看 ， 内外 防水 层治 标不 治本 ， 而 结构 自防水混凝 土 治 的是 本 ， 提高 了防水的内在质量 ， 解决 了普通防水混凝土易 出现裂缝 、 防水效果差的通病 ， 改善了建筑物的使用 功能 ， 提 高 了结构 耐久 性 。 参 考 文 献 1 国家建筑材料工业 局标准 化研究所 ， 同济大 学材料科 学与 工 程学院 G B 1 8 4 4 5 -2 0 1 2水泥基渗透结 晶型防水 材料 s 北 京 ： 中国标准出版社 ， 2 0 1 2 2 王新刚 ， 张伟 ， 樊 士广 ， 等 基于 MI D A S的大体 积混凝 土冷 却 水管布置方案研究 J 港 工技术 ， 2 0 1 0， 4 6 ( 7 ) ： 4 2 4 5 3 中冶建筑研究 总院有 限公司 G B 5 0 4 9 6 -2 0 0 9大体积 混凝 土 施工规范 S 北京 ： 中国计 划出版社 ， 2 0 0 9 4 杨勇 ， 朱建潮 ， 王力 尚， 等 科威特 中央银行 新总部大楼地下 室 防水混凝土施工技术 J 施 工技术 ， 2 0 1 3 ， 4 2 ( 6 ) ： 2 5 2 8 5 王云 超高层主楼底板大体积混凝土施 工技 术 J 浙江建 筑 ， 2 0 1 2， 2 9 ( 9 ) ： 4 5 4 9