地下给水构筑物抗渗抗裂砼技术施工工法.doc

地下给水构筑物抗渗、抗裂砼技术施工工法
1前言
给水构筑物的施工，在我公司已有三十多年的历史，而这种给水构筑物的抗渗防水方法都是靠砼的自防水来解决的；这种自防水是一种区别于柔性防水的刚性防水砼结构，它就是利用砼的自身的抗渗抗裂能力将防水承重和围护功能统一起来的防水方式，具有施工简便，耐久性好的特点，一般采用掺外加剂的方法，对砼的防水和抗渗、抗裂性能进行改善，这给我们在此项施工过程中，在施工方法技术、砼的配比、砼的收缩补偿、外加剂的选用、施工材料、机具、和砼的养护方法都提出了严格的要求。尤其是近几年水泥及砼行业的快速发展，生产施工技术的进步，砼的生产工厂化，施工的机械化程度提高，水泥的早期强度的提高，水泥早期水化热加快，促使砼的早期收缩较快，带来了一些裂缝问题，直接影响构筑物的使用功能和耐久性。这是当前给水构筑物急待解决的问题，必须引起我们的高度重视。
2工法特点
采用优化砼的配比，采用收缩补偿性砼，结合砼施工过程各关键点的质量控制达到解决给水构筑物池壁开裂问题的目的。
3适用范围：
本工法适用于给水处理构筑物、污水处理构筑物及一般工业与民用建筑地下仓库及车库等构筑物和建筑物楼地面、屋面工程。
4工艺原理
1、为防止池壁结构开裂，采用补偿收缩砼，即在砼配比中，降低水泥掺量，用部分矿粉和优质粉煤灰与水泥共同组成胶凝材料，降低水泥的早期水化热。
2、采用加高效膨胀剂的方法，来补偿砼由于水泥早期水化热而产生的收缩应力，避免砼产生裂缝。
3、在搅拌砼时，加入缓凝剂，来控制砼早期强度的增长速度。因为补偿收缩砼的膨胀和强度的发展有密切的关系，早期强度高是抑制膨胀，膨胀率就小。
4、在砼施工过程中采取相应的技术措施，来保证砼的抗渗性能和防止砼的开裂，如控制砼的入模温度，控制砼的入模温度与砼的中心温度差不能超过25℃。控制砼的塌落度，不能超过140mm。加强砼的养护，采取在砼表面覆盖湿麻袋和安装喷淋管的方法，对砼进行养护。
5工艺程序及施工方法
5.1施工程序根据设计要求的混凝土标号和抗渗等级优化混凝土配比——施工前准备工作——混凝土搅拌、浇筑过程控制——混凝土养护——模板拆除清理
5.2优化抗渗混凝土配比
5.2.1根据津滨水厂清水池，芥园水厂气浮池抗渗砼的配比，邀请建筑科学院，膨胀剂生产厂家，砼供应商和我公司一些技术人员进行分析研究，找出砼开裂的原因，得出结论。砼的开裂问题是在砼的早期，砼的表面在成型到脱模期间急剧失水，砼的早期收缩产生的收缩应力，如没有采取一些技术措施，从而使砼产生裂缝，影响构筑物的使用功能和耐久性。
5.2.2降低水泥用量，用部分矿粉和优质粉煤灰替代部分水泥，和膨胀剂合在一起组成胶凝材料，保证了砼的强度和砼的合易性，控制砼的早期收缩。因水泥用量减少，降低了水泥早期的水化产生的热量。通过专家计算，用矿粉和粉煤灰替代部分水泥同样能够达到设计强度的效果，在强度上没有损失。普通砼强度龄期以28天强度为标准，而掺合外加剂和矿物质的砼，强度龄期应以60天或90天强度为标准，通过普通C30砼和收缩砼C30，3天强度增长速度来比较。普通C30砼三天抗压试件，实验结果为22Mpa，强度的73%。加膨胀剂C30砼三天抗压试件，试验结果为12Mpa，强度的40%。从以上数据对比看，加膨胀剂的砼早期强度比普通砼的早期强度要低，达到了降低砼早期强度的目的。（注：水泥的水化热是水化过程中所放出的热量，水化放热量的大小，与放热速度，熟料的矿物组成，水泥的细度，掺合料和外加剂等因素有关。）
5.2.3优先选用掺入高效膨胀剂的补偿收缩砼，即在砼的配比中，加入高效膨胀剂，补偿因砼的早期收缩所产生的拉应力，提高了砼的抗裂性能和改善了其变形性质，起到了砼的抗裂作用。
5.2.4严格控制砼的水灰比，现在统称为水胶比，也就是水和水泥、矿粉、粉煤灰、掺合剂组成的胶凝材料的比值，不大于0.5。因掺高效膨胀剂对砼的早期强度有一些影响，所以要严格控制水胶比，以满足砼的强度要求。严格控制砼的塌落度不能大于140mm，每车砼到现场后，都要现场进行检验，超过标准退回，每车车号、到现场时间、砼入模时间，入模温度，都要求有记录。同时严格控制砼的入模温度不能超过25℃。如果天气炎热，搅拌砼时必须用加冰水的方法来降低砼的温度。另外注意控制入模砼温度与砼中心温度差不大于25℃。
5.3施工前准备工作
5.3.1浇筑前对所有参加人员进行施工技术质量、浇筑程序交底。对关键工序，振捣工进行培训，掌握施工要领，明确每个人的职责，并按浇筑方案要求掌握浇筑路线和要领。
5.3.2确定人员
根据砼的浇筑量，施工部位，工作面大小，对参加人员进行编组。每组中有振捣手、扶电机、扶下灰管、抹灰找平等人员。并设专人负责指挥，专人负责振捣质量。专职木工、钢筋工，对模板、钢筋进行检测。
5.3.3设备振捣机具的准备
浇砼前对使用的各种振捣机具接电进行试转，保证设备的完好。
5.3.4编写砼浇筑方案
在编制的专项浇筑方案，内容包括：技术质量交底，人员组织，机具的准备，浇筑技术的要点，浇筑路线，施工缝的留置位置，施工安全，文明施工等事项。
5.4混凝土浇筑过程控制
5.4.1混凝土搅拌运输过程控制
（1）进行抗渗补偿收缩砼的技术质量交底和砼配合比、原材料的选用。外加剂的参量、计量，水胶比的控制指标，塌落度的控制指标，搅拌时间，搅拌口的出灰温度等。
（2）砼使用的原材料，要求有合格证，实验报告并进行现场检查和封存，进行材料专项供应。
（3）设专人对砼的搅拌过程，从上料—投料—搅拌—出灰，进行全程监控，并对各种材料的投料计量，搅拌时间（应比普通砼延长30秒），出砼温度进行检验和记录。
（4）砼在运输过程中，不应产生分层、离析现象。如出现上述现象，必须在浇筑前进行二次搅拌，运到砼使用的地点后，必须符合砼浇筑时所要求的塌落度。
（5）砼搅拌完毕，应以最少的转数，最短的时间尽快运至地点，在运输过程中，应控制砼不离析、不分层、组成成份不发生变化，并能保证施工所必需的稠度，当天气炎热或运输距离远以及其它原因导致砼坍落度损失较大时，严禁向砼中加水，可以采用高效减水剂部分掺法，以满足泵送的要求；运输时间，当外界温度低于25℃时，小于C30砼不大于120分钟，大于C30的砼不宜大于90分钟，超过25℃时，小于C30的砼不大于90分钟，大于C30的砼不大于60分钟，出现坍落度小于浇筑要求的情况使用缓凝剂、保塑剂、掺减水剂可以恢复坍落度，对砼的强度和膨胀效果没有影响。
注：初凝为砼从加水至砼失去塑性的时间为初凝时间，大约2小时左右。（加缓凝剂除外）
终凝为砼从加水至砼完全失去塑性，开始有一定的结构强度所需要的时间，为终凝时间。终凝时间的掌握也是砼养护，开始掌握的标准。
（6）应根据砼的浇筑量和运输距离及要求时间，根据每车入模时间长短，计算出运输车辆的数量，以保证砼的浇筑工作的连续性。
5.4.2混凝土浇筑过程控制
⑴控制混凝土到现场的塌落度。
⑵控制混凝土的入模温度，要求混凝土的入模温度，混凝土中心温度差不能超过25℃。
⑶浇筑池底和部分池壁底角八字和吊模砼时，应根据浇筑方案订的浇筑顺序，先浇底板，振捣密实，待定浆后初凝前先用振捣棒对底板和池壁按确定面进行二次振捣（振捣方法，将振捣棒伸入初凝期内下层砼中20mm~50mm以增强上下层结合）。排除砼因泌水在粗集料，水平筋下部生成水分和空隙，提高砼与钢筋的握裹力，防止因砼沉落出现裂缝，减少内部微裂，增加砼的密实度，使砼的抗压强度提高，从而提高抗裂性。
这个部位振捣注意事项：⑴从池壁下灰振捣一定要把砼从池底和池壁结合部位挤出来，这样才能保证砼结合面的密实。⑵在池底和池壁接触部位的底角八字模板，要用钻头打部分孔，以便在浇砼时把砼中的气放出，避免八字部位砼出现气泡现象。
⑷浇筑池壁
①首先对砼按接触面（施工缝处，而且有一定强度后）进行人工剔凿，标准以施工缝处水泥浮浆去掉，然后砼中的石子，应含七露三，也就是7分石子含在砼中，3分石子露在外边。剔凿后先用空气压缩机进行吹扫，然后用水冲洗。
②浇筑前提前用水把砼结合面浇一遍，以保持砼面湿润为准。
③浇筑前应用与砼同标号膨胀剂参量一样的水泥砂浆，铺在砼接触面上，厚度为20mm~40mm，以便上下砼接茬良好。
④为了避免浇筑砼出现离析现象，砼自高处倾落的自由高度不应超过2米，如果超过2米，必须配有溜槽和串筒，以防止砼产生离析。
⑤砼的一次浇筑的高度在50cm左右，按浇筑顺序依次放灰。
⑥砼的振捣。一般采用插入式振捣棒直径为60mm，作用半径为（根据塌落度大小）350mm~500mm。振捣棒插点排列为交错式排列，插点距离不大于1.75R（R为作用半径）。振捣时为紧插慢拔，完成一个振捣周期为30秒，浇筑部分应把气泡排出，表面泛浆为止。
⑸施工缝的留置位置。施工缝的留置位置应在砼浇筑前确定，宜留在结构受剪力较小且便于施工的部位，应留在池底以上池壁50cm以内，顶板以下50cm。较复杂工程应按设计要求留置。
在浇筑砼前，施工缝应先铺20～40mm厚与砼同标号水泥砂浆一层，浇筑时砼应仔细振捣，捣实，使新旧砼紧密结合。浇筑砼时应经常观察模板、支架、钢筋、预埋件和预留套管的情况，发现有变形、移位，应立即停止浇筑，并应在已浇筑凝结前修整完好，在浇砼时应填写砼浇筑记录。
5.5混凝土的养护
砼的凝结硬化是水泥水化作用的结果，而水泥的水化作用只有在适当的温度和湿度条件下，才能顺利的进行。砼的养护就是创造一个具有适合的温度和湿度的环境，使砼凝结硬化，逐渐达到设计要求的强度。砼的养护方法有自然养护（一般现浇砼），标准养护（砼试件），蒸汽养护（预制构件）。
自然养护是在常温下（平均气温不低于5℃）采用适当的材料（草帘、麻袋、塑料布）覆盖砼表面并适当的浇水，使砼在规定的时间内保持足够的湿润状态的自然养护符合下列条件规定，在砼浇筑完毕后应在12小时内（终凝）加以覆盖和浇水，砼的养护日期，加外加剂和有抗渗要求的砼不得少于14天，浇水次数以应能保持砼具有足够的湿润状态为准，养护初期水化热作用较快，需水多浇水次数多，气温高也应增加浇水次数，养护用水水质应与搅拌用水相同，这次排水池工程砼池壁的养护采用1寸塑料管打眼喷淋的方法，进行砼的养护，在已浇筑的砼表面布置测温孔，在砼终凝后，间隔4小时测温一次做测温记录，并根据测温记录绘制温度变化曲线图。
6材料与设备
本工法主要材料为抗渗砼外加剂包括HCSA高效膨胀剂和高效减水剂等。主要机械设备如下表：
表1 机具设备一览表
序号
机具设备或仪器名称
规格型号
单位
数量
1
砼抗压抗渗试件模具

套
1
2
砼养护用PVC喷淋管
PVC材料
套
根据工作面数量选择
3
潜水泵
1寸
台
根据工作面数量选择

4
砼塌落度测试桶

个
1
5
温度计

个
根据工作面数量选择
7施工质量控制措施
7.1工程实施之前要对施工质量确定目标，针对目标的实现、细化控制过程，制定实施措施。
7.2对施工过程和工序要点，向施工人员进行技术交底，实施中跟踪检查。
7.3经常不断的组织施工人员学习质量标准，精密施工每道工序。
7.4施工全过程严格执行“自检、专检、交检”制度，抓好各环节的质量控制，不合格的材料、工序不予通过。
8安装措施
8.1砼施工前编写模板支护专项方案，由于给水构筑物多为地下所以在砼施工前必须编写模板支护专项方案，脚手架搭设方案，砼浇筑方面及临时用电方案和相应的应急预案。
8.2对各专业施工操作人员进行专项方案的交底和安全技术及安全操作规程的交底做好记录。
8.3把检查重点放在施工前，设专职人员进行认真检查，不符合要求的进行整改，不能进行下一道工序的施工。
8.4加强施工过程的安全控制和检查，发现问题及时解决。
9环保措施
9.1砼施工过程中产生的噪音强大对周围环境有影响，因此要合理的安排好施工作业时间，避免对周围环境产生影响。
9.2对于给水构筑物在抗渗砼配比中对外加剂有严格的环保要求，因此在外加剂的选择上既要保证使用功能的要求又要达到其环保的标准，使其水质不受污染。
10效益分析：
10.1抗渗砼的施工方法，作用为了消除由于水泥早期水化热，而使砼产生的收缩造成的裂缝，对构筑物的使用功能、耐久性产生的影响。
10.2在原材料的投入上，在砼的配比中增加了高效膨胀剂增加费用，但利用部分矿粉和粉煤灰替代部分水泥，节省部分水泥费用，通过对两种材料在每立方砼的投量、价格比较基本达到了持平。
10.3施工质量有了保证，保证构筑物一次闭水试验合格，节省了工期和人员的投入。
11应用实例：
本工法先后用于芥园水厂污泥处理工程的排水池、调节池、斜板沉淀池、均衡池，武清开发区卧龙潭净水厂的反应沉淀池、滤池、清水池及汉沽营城污水泵站通过闭水试验一次合格，没有出现裂缝和渗漏现象，通过了权威部门的验收，符合使用功能和耐久性的要求，受到了一定的社会效益和经济效益。