自密实防水混凝土的配制与施工技术.pdf

2 0 1 1年 第 7期 ( 总 第 2 6 1期 ) Nu mb e r 7 i n 2 0 1 1 ( T o t a l No 2 6 1 ) 混 凝 土 Co nc r e t e 预拌混凝土 RE ADY M I XED C0NCRE TE d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 - 3 5 5 0 2 0 1 I 0 7 0 3 5 自密实防水混凝土的m 2 ,f U 与施工技术 王军强 ( 江苏建筑职业技术学院，江苏 徐州 2 2 1 1 1 6 ) 摘要： 结合工程项 目， 采用掺人复合矿物掺合料、 高效减水剂 、 膨胀剂的“ 三掺” 技术措施， 优化混凝土配合比设计和试验， 通过提高混 凝土的工作性和自密实性能， 提高混凝土的限制膨胀率， 降低混凝土的限制收缩率， 在混凝土中建立预压应力， 减小混凝土微裂缝产生， 提 高混凝土品质 ， 配制的自密实防水混凝土能满足地下结构承重、 防水、 自填充、 防裂和耐久的多重功能要求， 并在项目中得到实践应用 ， 为 地下结构自密实防水混凝土的应用提供了参考。 关键词： 自密实防水混凝土；自 填充性；防开裂；限制膨胀率；矿物掺合料；施工措施 中图分类号 ： T U5 2 8 0 6 2 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 1 ) 0 7 0 0 0 0 一 O 0 Pr opor t i oni ng de s i gn a nd c ons t r u c t i on t e c hnol og y of s e l f -c ompa c t i ng wa t er pr oo f c onc r e t e W AN G J u n q i a n g ( J i a n g s uI n s t i t u t e o f A r c h i t e c tur a l T e c h n o l o g y， Xu z h o u2 2 1 1 1 6 ， C h i n a ) Ab s t r a ct： C o mb i n e d wi t h e n g in e e r i n g p r o j e c t ， a d o p t i n g t e c h n i c a l me a s u r e s i n c u l d i n g in c o r p o r a t i n g c o mp o s i t e mi n e r a l a d mi x t u r e s ， h i g h wa t e r r e d u c i n g a d m i x t u r e a nd e x p a ns i v e a g e n t t o o p t i mi z e mi x c o n c r e t e pr o p o r t i o ning d e s i g n an d t e s t ， i mp r o v e t h e s e l f - c o mp a c t i n g c o n c r e t e wo r k a b i l i t y a n d p e r f o r manc e ， i mpr o v i n g t h e c o n c r e t e r e s t r i c t e d e x pa n s i o n r a t e， r e d u c e s h r i n k a g e o fc o n c r e t e r e s t r i c t i o n s ， e s t a b l i s h c o mp r e s s i v e p r e - s t r e s s， r e d u c e t h e mi c r o c o n c r e t e c r a c k s i mp r o v e t h e q u a l i ty o f c o n c r e t e T h e c o n fi g u r a t i o n o f t h e s e l f - c o mp a c t i n g wa t e r p r o o f c o n c r e t e c a l l me e t t h e mu l t i p l e fi mc t i o n r e q u e s t s o f u n d e r g r o u n d s t r u c t u r e b e a r i n g ， wa t e r p r o o f ， s e l f - fi l l i n g a b i l i ty， a n t i c r a c k i n g and d u r a b i l i ty o f c o n c r e t e T h e mi x d e s i gns we r e a p p l i e d i n p r a c t i c e wh i c h p r o vid e s r e f e r e n c e f o r u n d e r gro un d s t r u c t u r e o fs e l f - c o mp a c t ing wa t e r p r o o f c o nc r e t e a p p l i c a t i o n p r a c t i c e K e y wo r d s ： s e l f - c o mp a c t i n g wa t e r p r o o f c o n c r e t ； s e l f - fi l l i n g a b i l i ty ； a n t i c r a c k i n g ； r e s t r i c t e d e x p a n s i o n r a t e ； mi n e r a l a dm i x t u r e ； c o n s t r u c t i o n meaSUreS 0 引言 防水混凝土自防水结构作为工程主体的防水措施已普遍为 地下工程界所接受。 地下工程的防水可分为两部分： 一是结构主体 防水， 二是细部构造特别是施工缝、 变形缝、 诱导缝、 后浇带的防 水。 目前结构主体采用防水混凝土结构自防水其防水效果尚好， 而 细部构造， 特别是施工缝、 变形缝的渗漏水现象较多。 地下工程直 接与地下水接触的围护结构 ， 如民用建筑地下室， 由于深埋在 地下， 时刻受地下水的渗透作用， 如防水问题处理不好， 将会引起 地下水渗漏到工程内部， 影响人员在工程内正常的工作和生活， 存 在渗漏水则会使氨污染的可能性增加 ， 使工程内部装修和设备 加快锈蚀， 地下水对地下工程的混凝土结构、 钢筋的锈蚀破坏已是 个不容忽视的问题。 而对于薄壁、 钢筋密集、 结构形式复杂、 振捣 困难的混凝土结构以及对施工噪声有特殊要求的地下工程 ， 需 要配制的混凝土满足防水、 自密实、 防裂的多重功能， 因此， 试验研 究自密实防水混凝土在地下结构中的应用具有实践应用意义。 1 自密 实防水混凝土的 配制与 配合 比设计 1 1 配制依 据 本试验依据 C E C S 2 0 3 ： 2 0 0 6 ( 自密实混凝土应用技术规程 、 G B T 5 0 0 8 2 -2 0 0 9 普通混凝土长期性能和耐久性能试验方 法标准 、 C C E S 0 2 -2 0 0 4 ( 自密实混凝土设计与施工指南 、 GB 5 0 1 1 9 L _ _ 2 o 0 3 混凝土外加剂应用技术规范 、 G B 5 0 1 0 8 -2 0 0 8 地下工程防水技术规范 、 J G J 5 5 - - - 2 0 0 0 = 普通混凝土配合比 设计规 程 黼自密实防水混凝土的配合比 汁、 试验和施工技术控制。 i 2配制要 求 ( 1 ) 自密实防水混凝土的自密实等级和性能 ： 根据工程结 构形状 、 尺寸、 配筋特点 ， 对钢筋最小净距为 8 0 1 5 0 m l n ， 混凝 土自密实等级要求达到二级。 自密实混凝土拌合物填充性 由坍 落扩展度或 T 5 0流动时间检测， 间隙通过性和抗离析性由u型 仪试验检测， 要求坍落扩展度为 6 0 0 7 0 0 ml n， T 5 0 ( T 5 0 是指混 凝土坍落扩展到平均为 5 0 0 m l n时的时间) 不大于 2 0 s ， u型箱 试验填充高度 3 0 0 rai n以上。 ( 2 ) 自密实防水混凝土的抗渗性能： 根据工程所处环境条 件和工作条件、 埋置深度和墙体厚度， 确定抗渗等级为 P 1 0 ， 钢 筋保护层厚度 5 0 1T In 1 ， 构件最小厚度不小于2 5 0 m lT l 。 同时进行 抗渗性能试验和 AS T M C1 2 0 2抗氯离渗透子试验 ， 测试渗透压 力、 渗水高度和电通量。 ( 3 ) 自密实防水混凝土的补偿收缩性能： 根据 G B 5 0 1 l 9 2 0 0 3 规范中掺膨胀剂混凝土性能的要求， 进行了混凝土限制膨 收稿 日期 ：2 0 1 1 _ 0 1 - 2 3 基金项目：江苏省教育厅基金项目( 0 5 K J D 5 6 0 2 1 7 ) ； 江苏省建筑业科研项目( J G J H 2 0 0 9 0 9 ) l 0 4 胀率和限制干缩率性能试验， 要求水中 1 4 d的限制膨胀率不小 于0 0 1 5 ， 空气中限制干缩率不超过 0 0 3 。 根据假设预压应力 为 0 2MP a 。 E 。 s 2 ( 1 ) 式中： ， f 配筋率； E 一 钢筋弹性模量； s 厂限制膨胀率。 根据式( 1 ) 可以确定 s 值。 由资料表明： 美国规定限制膨胀 率为 0 0 3 ， 日本规范为 0 0 1 5 以上。 我国大量试验结果， 认为 限制膨胀率在 0 0 2 5 - 0 0 4 范围内， 其补偿效果较好。 ( 4 ) 自密实防水混凝土的耐久性能 ： 根据工程所处环境条 件和工作条件需要 ， 要求满足抗压、 抗冻和耐腐蚀性要求， 控制 混凝土的抗渗等级和氯离子扩散系数。 ， 1 3配合 比设 计 根据工程结构特点， 考虑结构的构造尺寸和形式、 钢筋的 间距及密集程度， 综合考虑混凝土设计强度、 防水性 、 自密实性 和耐久性等要求 ， 通过采用掺复合矿物掺合料、 膨胀剂和高效 减水剂的“ 三掺” 技术 ， 限制骨料用量， 优化配合比设计 ， 检测拌 合物的流动性、 抗离析性和 自填充性， 限制膨胀率和限制干缩 率、 静水压力和氯离子渗透性， 经过实验室试配、 调整后确定最 优的配合比， 结果见表 1 ， S C P C 1 用于地下结构主体部位钢筋混 凝土， S C P C 2用于结构细部构造部位。 表 1 自密实防水混凝土配合比设计 2 自密实防水混凝 土的性能 2 1 自密实自防水混凝土的 自密实性能 根据混凝土的配合比设计， 通过坍落扩展度试验、 T 5 0 试验、 u型箱试验分别测试了自密实混凝土的流动性、 抗离析性和填 充性 ， 试验结果见表 2 0 S C P C 1和 S C P C 2的混凝土坍落扩展度 分别为 6 7 0 n l n l 和 6 9 0 ml n ， 坍落扩展度达到 自密实混凝土一级 指标要求( 6 5 0 r n n l S F 7 5 0 n l n 1 ) ； 且坍落度经时损失小 ， 1 h 坍落度损失值仅为 1 0 ra i n ， 完全满足泵送混凝土施工规定的最 不利条件下 1 h 坍落度损失值 3 5 5 0 m i i 1 的要求。 T 5 0 流动时间 检测满足一级的指标要求， 表明该配合比的混凝土具有良好的 填充性能， 能满足钢筋混凝土浇筑时自密实的要求。 表 2 自密实防水混凝土 自密实性能试验结果 2 2 自密实防水混凝土的抗渗性能 根据 G B T 5 0 0 8 2 -2 0 0 9 普通混凝土长期性能和耐久性能 试验方法标准 ， 采用渗水高度法， 测试了自密实防水混凝土在 恒水压力下的渗水高度， 采用逐级加压法测试了混凝土的抗渗 压力 ， 试验结果见表 3 ， 发现所配制的混凝土渗水高度较小， 抗 渗能力较强， 完全满足项 目的抗渗等级设计要求。 2 3 自密实防水混凝土的耐久性能 为了进一步研究 自密实防水混凝土的渗透性和氯离子渗 透性能对钢筋锈蚀的影响， 依据 AS T MC 1 2 0 2采用电通量法进 行了电通量试验 ， 测试通过混凝土试件的电通量 ， 以确定混凝 土抗氯离子的渗透性能。 针对 2 8 d 标准养护龄期的混凝土， 采用 R C M法测试混凝土的氯离子迁移系数， 试验结果见表 3 o 6 h 通过 电量不大于 1 0 0 0 C， 表明氯离子渗透生低， 符合高性能混凝土的 质量要求。 2 8 d龄期的氯离子迁移系数为( 1 8 O 2 2 ) x l O z m2 s ， 在混凝土保护层厚度为 5 0 ml n时， 能抑制氯离子侵蚀引起钢筋 锈蚀的临界时间满足钢筋混凝土结构设计使用寿命的要求 ， 满 足结构耐久性的设计要求。 2 4 自密实防水混凝土的纵 向限制膨胀 率和纵 向限 制 收 缩率 根据 G B 5 0 1 1 9 2 o 0 3 混凝土外加剂应用技术规范 进行 了混凝土限制膨胀率和限制干缩率性能试验， 结果见表 3 ， 混凝 土的水中 1 4 d膨胀率达到 0 0 3 1 0 0 3 2 ， 远大于规范要求的 0 0 1 5 ， 而水中 1 4 d干缩率为 0 0 1 3 ， 在钢筋混凝土中建立的 补偿应力不小于 0 2 MP a ， 起到了补偿混凝土收缩的作用， 对防 止混凝土非结构受力产生的微裂缝有很好的抑制作用 ， 这也在 工程实际中得到检验和印证。 表 3 自密实防水混凝土抗渗性和耐久性试验结果 3 自密 实防水混凝土的施工技 术 所配制的混凝土， 通过试验和混凝土搅拌站的试泵， 混凝 土的和易性能、 可泵性能良好。 通过 1 ： 1的钢筋节点模型浇筑， 在 钢筋最小间距为 8 0 mm时， 混凝土的自填充性能好， 基本不需 要振捣， 混凝土就能填充钢筋 ， 施工浇筑强度低， 噪音小， 满足 自密实性能二级指标的要求。 拆模后， 混凝土表面平整光滑， 观 感质量好 ， 没有气泡、 蜂窝、 麻面等缺陷。 为了保证 自密实防水 混凝土在地下工程的质量， 在施工方面需要从细节构造人手， 做 好以下几个方面工作。 3 1 混凝 土的 配合 比控 制 对于进场的混凝土， 根据混凝土施工方案与规范要求， 需要 】 0 5 进行检测、 取样和试验工作， 主要包括混凝土的和易性试验 、 自 密实性能检测( 填充性检测、 间隙通过性检测、 抗离析性检测) ， 抽样检测混凝土的强度 、 抗水渗透试验和电通量试验， 从材料 角度保证自密实防水混凝土的性能满足设计要求。 3 2 钢 筋保护 层厚 度 的控 制 钢筋保护层厚度对提高混凝土结构耐久性和抗渗性极为 重要 ， 施工中必须采取措施保证钢筋位置的准确， 确保钢筋保 护层厚度不应小于 5 0 n ,k r n的要求， 使其在设计使用年限内， 不因 自然因素的影响而出现钢筋锈蚀的现象。 3 3 施 工缝 与后 浇 带的 处理 水平施工缝浇筑混凝土前， 应将其表面浮浆和杂物清除， 然 后铺设净浆或涂刷混凝土界面处理剂、 水泥基渗透结晶型防水 涂料等材料， 再铺 3 0 5 0 IT II 1 厚的 1 ： 1 水泥砂浆， 并应及时浇筑 混凝土。 后浇带部位在结构中实际形成了两条施工缝， 对结构在 该处的受力有些影响， 所以应设在变形较小的部位。 对于施工缝、 后浇带、 变形缝， 应根据不同防水等级选用不同的防水措施 ， 防 水等级越高， 拟采用的措施越多， 一方面是为了解决 目前缝隙 渗漏率高的状况 ， 另一方面是由于缝的工程量相对于结构主体 来说要小得多， 采用多种措施也能做到精心施工， 容易保证工 程质量。 本工程地下主体结构采用自密实防水混凝土结合防水 砂浆的防水设防要求 ， 施工结束后检查发现 ， 整个地下结构混 凝土的湿渍部位为 3处， 最大湿渍面积为 0 0 3 m ， 主要原因为 对拉螺栓封堵处理有缺陷引起的， 表明所配制的自密实防水混 凝土的性能满足了工程的防水 、 防裂要求， 表观和内在质量好 ， 达到了地下工程防水等级二级的目标要求。 3 4 自密 实防水混 凝 土的 浇筑 自密实防水混凝土浇筑时应结合现场情况， 确定适宜的水 平与垂直距离， 竖向浇筑应避免混凝土自由下落高度超过 2 m， 否则应设置浇筑口， 避免高度过高混凝土产生骨料和浆体分离 的现象， 在有预埋件和构件形式比较复杂的部位， 在浇筑过程 中， 必要时需要在模板外进行适当敲击， 保证浇筑的密实。 3 5 自密实防水混凝土的养护 在浇筑后 ， 如混凝土养护不及时， 混凝土内部的水分将迅 速蒸发， 使水泥水化不完全。 而水分蒸发会造成毛细管网彼此连 通， 形成渗水通道， 同时混凝土收缩增大， 出现龟裂 ， 抗渗性急 剧下降， 甚至完全丧失抗渗能力。 若养护及时， 自密实防水混凝 土在潮湿的环境中或水中硬化， 能使混凝土内的游离水分蒸发 缓慢， 水泥水化充分， 水泥水化生成物堵塞毛细孔隙， 因而形成 不连通的毛细孔 ， 提高混凝土的抗渗性。 自密实防水混凝土的养 护时间应在混凝土浇筑完毕 1 2 h内进行湿润养护， 养护时间不 c 少于 1 4 d 。 3 6 自密实防水混凝土的质量检测评定 根据制作的混凝土立方体试件检测混凝土的强度是否符 合要求 ， 根据抗水渗透试验， 评价混凝土的抗渗性， 根据膨胀率 和干缩率的测定办法， 测试混凝土的限制膨胀率和收缩率， 然后 采用钻芯法， 现场取样 ， 检验硬化混凝土的均质性。 4结语 ( 1 ) 采用掺入复合矿物掺合料( F 9 5 ) 、 高效减水剂和膨胀剂 的“ 三掺” 技术措施， 利用复合矿物掺合料的二次活化与填充作 用、 高效减水剂的表面活性与分散作用、 膨胀剂的膨胀作用的 发挥 ， 对于提高混凝土的工作性和自密实性 ， 补偿混凝土收缩 徐变影响， 减小微裂缝的影响是有意义的。 ( 2 ) 自密实防水混凝土应用在钢筋密集、 结构形式复杂 、 浇 筑难度大、 防水要求高的地下结构， 能解决地下结构承重、 防水 、 防裂、 自密实的多重功能要求。 自密实防水混凝土应用在地下工 程中， 对混凝土的防水性的要求有时比强度更为重要。 ( 3 ) 对混凝土中外加剂与水泥 、 复合矿物掺合料的相容性 试验研究， 以确定外加剂的品种和最佳掺量， 对于保证 自密实 防水混凝土的性能是十分重要的。 参考文献 ： 1 1 刘 自 荧， 王硕太 ， 等 地下工程 C 6 0 C 9 0自密实、 自防水混凝土试验 研究f J 1 混凝土， 2 0 0 7 ( 5 ) ： 8 6 8 8 2 王硕太， 朱仁兴， 许永坤， 等 自密实自防水高性能混凝土应用研究 新型建筑材料， 2 o o 7 ( 1 O ) ： 1 - 4 【 3 G B T 5 0 0 8 2 _ - 2 0 0 9 ， 普通混凝土长期性能和耐 I生 能试验方法标准 s 】 4 】中国工程院土木水利与建筑学部 昆 凝土结构耐久性设计与施工指 南 M E 京： 中国建筑工业出版社， 2 0 0 4 5 G B 5 0 1 1 9 -2 0 0 3 ， 混凝土外加剂应用技术规范【 s 】 6 J G J 5 5 2 O O O ， 普通混凝土配合比设计规程【 s 】 【 7 】 J G J T 1 O 一9 5 ， 混凝土泵送施工技术规程 s 8 】 G B 5 0 1 0 8 -2 0 0 8 ， 地下工程防水技术规范【 s 】 9 C C E S 0 2 -2 0 0 4 ， 自密实混凝土设计与施工指南 s 】 作者简介： 联 系地址 ： 联 系电话 ： 王军强( 1 9 7 3 一 ) ， 男， 虿 U 教授。 江苏省徐州市泉山小区学苑路 2 6 号 江苏建筑职业技术 学院( 2 2 1 1 1 6 ) 1 3 61 51 0 0 7 3 9 墓 曩 圜 三 一 重工荣登 F T全球 5 0 0强 7 月 1日， 2 0 1 1 年英国 金融时报 全球 5 0 0 强( F T G l o b a l 5 0 0 ) 出炉， 在这个总市值达 2 6 2万亿美元的榜单上， 三一重工以 2 1 5 8 4亿美元的市值首次入围， 位列 4 3 1 位， 成为唯一上榜的中国机械企业。 “ 公司的市值体现了投资者对企业发展潜能和前景的价值判断， 在某种程度上 ， 市值排名比单纯的销售额排名更能体现企业的 竞争力和品牌地位。” 三一集团总裁唐修国说。 上市 8年来， 三一重工从单纯的混凝土机械领军企业转变为全面综合的工程机械生产商， 其混凝土机械、 履带起重机械 、 桩工 机械等成为国内第一品牌 ； 三一重工的销售收入和利润均以 5 0 以上的年增长率向前推进 ： 销售收入从上市前 2 0 0 0年的 3 9 亿元 跃升至 2 0 1 0年的 3 3 9 5 5亿元。 这是三一重工持续被专家和投资者看好的主要原因。四年内三次优质资产注入， 更是增强了公司竞 争力。 1 06