補償收縮混凝土在地下車庫中的應用

摘要：地下室結構施工采用補償收縮混凝土技術，通過合理分塊，科學設縫，底板、頂板和外側墻采用“間歇式筑法和后澆筑式膨脹加強帶結合”，有效地控制了混凝土結構裂縫，達到了結構自防水的目的，加快了施工進度，保證了良好的工程質量。

關鍵詞：補償收縮 結構自防水 膨脹加強帶

一、 項目概況

本人主持的項目在廣州市內，項目建筑為地下一層地下室，地上5棟小高層住宅，地下室底板面積10425㎡，地板厚度45cm，頂板為30cm，地下室平面為不規則形狀，地下室底板、頂板和外側墻采用混凝土強度均為C35抗滲等級P8，設計為無縫結構，原設計底板施工預留后澆帶將整個底板分為6塊施工，頂板分塊情況與底板相同，地下室主體混凝土結構施工完60天后進行后澆帶澆筑，底板連成一整體，頂板也連成以整體。原設計底板、頂板后澆帶留置位置簡圖如下：

二、 施工對鋼筋混凝土結構無縫設計的優化

按原設計對該底板的設計最終意圖為無縫整體底板，設計通常留置后澆帶的方法來解決收縮開裂的問題。然而，本工程由于工期緊，建設單位對地下結構和主體結構的完成時間都分別做出了嚴格的進度計劃限制，如果地下結構按原設計留置后澆帶的位置留置后澆帶，后澆帶1穿過D棟塔樓，后澆帶2穿過C棟塔樓，后澆帶4穿過A棟塔樓，這些底板后澆帶和頂板后澆帶的留置，必然造成上部結構施工進度的緩慢和周轉材料的無謂消耗，工期延長、成本增加；而且后澆帶預留時間長，清理工作艱難，或預留后澆帶位置的遇梁和樓板時若有鋼筋被切斷，給后續施工帶來很多不便， 后澆帶新舊混凝土粘結強度很難保證，容易造成滲漏。

根據我公司的多年在各個類似的項目上的實踐經驗，我項目部向建設單位、監理單位和設計單位提出修改留置后澆帶的做法，依據國家標準GB23439-2009《混凝土膨脹劑》，GB50119-2003《混凝土外加劑應用技術規范》、行業標準JGJ/T178-2009《補償收縮混凝土應用技術規程》，根據工程，采用抗、放兼施的方法，建議該項目地下結構采用超長鋼筋混凝土結構無縫抗裂設計施工方法，將原設計中的所設計的后澆帶1、后澆帶2和后澆帶4改為間歇式膨脹加強帶，后澆帶3改為后澆膨脹加強帶，使底板、頂板分塊1、分塊2、分塊3的可一次連續施工成整體“區一”，該部位的外側墻采用間歇式澆筑；同樣可使底板、頂板分塊4、分塊5、分塊6的可一次連續施工成整體“區二”，后澆帶3改為后澆膨脹加強帶，區一、區二同時開工，區一施工順序為：塊1澆筑→塊2澆筑和間歇式加強帶1→塊3澆筑和間歇式加強帶2，“區二”施工順序為：塊4澆筑→塊5澆筑和間歇式加強帶4→塊6澆筑和間歇式加強帶2’，待地下室結構主體混凝土施工完成14天后再澆筑后澆膨脹帶3混凝土，最終使整個地下室結構閉合為以整體。

該施工方法的目的是通過抗放兼備的保證工程整個地下室減少施工縫數量，減少因施工縫處理不當而造成開裂和滲漏隱患，大幅減少施工滯延施工計劃進度，并能最終實現地下室成為無縫結構。

以上方法獲得了設計單位、監理單位和建設單位的同意，并批準了我項目部提交的專項施工方案，為以上目的，我司項目部進行了一系列的活動，主要有：

2.1確定膨脹加強帶位置和形式

地下室底板、外側墻及頂板采用補償收縮小膨脹混凝土，并設置加強帶位置為原設計的位置，其中除有后澆式膨脹加強帶3外、其余膨脹加強帶均為間歇式間距，寬度為2000mm，加強帶內外混凝土采用收口鋼網分隔和鋼板止水帶防水構造，加強帶構造圖如下：

2.2設定膨脹帶混凝土主要指標

依據國家標準GB23439-2009《混凝土膨脹劑》，GB50119-2003《混凝土外加劑應用技術規范》、行業標準JGJ/T178-2009《補償收縮混凝土應用技術規程》，根據工程特點，提出該項目補償收縮混凝土相關技術要求如下：

補償收縮混凝土外加劑采用GB23439-2009《混凝土膨脹劑》規定的Ⅱ型產品，本工程采用的混凝土膨脹劑應具有獨立檢測機構隨機抽檢合格報告。依據JGJ/T178-2009《補償收縮混凝土應用技術規程》提出表2所示的補償收縮混凝土限制膨脹率技術指標。膨脹劑摻量依據JGJ/T178-2009《補償收縮混凝土應用技術規程》規定的試驗方法確定。

我司項目部進行原材料的選定

（1）水泥：42.5普通硅酸鹽水泥，性能符合國家標準。本工程采用廣州石井水泥廠生產的42.5普通硅酸鹽水泥。

（2）砂：中砂，含泥量應小于3%。

（3）石：碎石，連續級配，含泥量，<1%。

（4）混凝土膨脹劑：達到GB23439-2009《混凝土膨脹劑》規定的Ⅱ型產品，本工程采用天津豹鳴股份有限公司生產的HCSA，摻量宜為10%～15%，混凝土水中養護14天的限制膨脹率應>=2.5*10-4。

（5）活性摻合料：二級以上粉煤灰，S95級磨細礦渣粉。

（6）泵送劑：性能符合國家及行業標準，減水率不小于20%。

2.3補償收縮混凝土配合比設計

補償收縮混凝土配合比的確定在基準混凝土的基礎上進行。

我司項目部委托有資質單位進行混凝土配合比設計，配合比設計先進行基準混凝土設計，按設計強度、工作性和耐久性要求，通過計算和試驗得出水泥、砂、石、水、粉煤灰用量，分別用C、S、G、W 、F表示。

膨脹劑摻量（內摻）為K時，膨脹劑量=（C+F）K，水泥量=C（1-K），粉煤灰量=F（1-K）。砂、石用量同基準混凝土。用水量通過加大減水劑摻量調控，不大于W。

根據計算和試驗，確定膨脹帶混凝土配合比如下表1

注：水泥：P.042.5R；坍落度：150mm；泵送劑：中盛AD-P；

本項目地下室底板和頂板混凝土收縮裂縫控制驗算，項目部主要通過混凝土專業軟件，采用混凝土極限收縮的方法計算膨脹加強帶混凝土的極限拉應力

1）溫差計算：綜合考慮混凝土澆筑溫度、水化熱的溫升及穩定時溫度 。

2）混凝土收縮當量溫差：

2.1）計算混凝土的收縮應變，以90d（即t=90）為例計算混凝土的收縮應變、計算收縮當量、總降溫差

3）驗算結構最大拉應力σmax

4）混凝土中自應力的近似計算σc

5）膨脹加強帶混凝土抗裂驗算：σx max<σc+Rf

以上方法計算的膨脹加強帶內的應力沒有超過混凝土的抗拉強度，故混凝土不會開裂，結構是安全的。

2.4混凝土生產控制

本項目采用商品混凝土，施工前項目技術負責人向混凝泥土攪拌站技術人員和作業人員，進行統一的技術指標交底和明確計量要求：

對混凝土原材料按規定在監理工程師見證下進行取樣送檢，結果合格方能使用；

要求在伴制混凝土前時及時測定砂、石的含水量，調整混凝土拌合用水量，在伴制混凝時按配合比投料，膨脹劑應有專門的計量儀器；

如需變更混凝土坍落度必須由攪拌站技術人員按規定執行，嚴禁隨意增加用水量；

在計量誤差應符合下列要求：水泥、膨脹劑、粉煤灰、磨細礦渣、水、外加劑：±2%。

三、 施工要點控制

3.1間歇式膨脹加強帶混凝土施工

（1）根據現場實際情況，商品混凝土供應能力，澆筑能力，確定筏板混凝土澆筑方向。每一分塊內澆筑施工時采用分段、分2層連續澆筑方法，本分塊摻8%UEA的C35、P8小膨脹混凝土，間歇澆筑到下塊時，鄰近分塊同樣澆筑摻 8%UEA的C5、P8小膨脹混凝土，兩塊間的加強帶澆筑摻12%UEA的C40、P8大膨脹混凝土。

（2）澆筑下一鄰近分塊時，采用2臺混凝土汽車天泵，分兩列同向退向澆筑分塊內小膨脹混凝土，膨脹加強帶內的大膨脹混凝土采用塔吊澆筑，澆筑方向與分塊內澆筑方向相同，澆筑速度要求與靠近的分塊內混凝土澆筑速度基本同步，每層澆筑必須在塊內混凝土初凝前完成。

3.2后澆筑式加強帶施工

為釋放部分收縮應力，在原設計后澆帶3處，修改為 “后澆膨脹加強帶”的施工方法，即以膨脹加強帶為界，區分一區、二區，兩區主體澆筑摻8%UEA的C35、P8小膨脹混凝土，養護28d后，用摻12%UEA的C40、P8大膨脹混凝土回填膨脹加強帶。

后澆筑膨脹加強帶可按照傳統后澆帶混凝土澆筑施工的方法。混凝土澆筑完畢后即應保濕養護14d。

3.3主要技術措施：

①帶寬2.0m，帶的兩側布置5mm 的密孔鋼絲網，將帶內混凝土與帶外混凝土分隔開，鋼絲網垂直布置在上下層（或內外層）鋼筋之間，兩端分別綁扎在上下層（或內外層）鋼筋之間，兩端分別綁扎在上下層（或內外層）鋼筋上。

②帶內增設10%～15%的加強鋼筋，均勻布置在上下層（或內外層）鋼筋上，加強筋垂直分布于膨脹加強帶長度方向，兩端各伸出膨脹加強帶30d（d 為鋼筋直徑），

③膨脹帶混凝土澆筑前，應先清理垃圾、鋼筋及松動的混凝土，將兩側混凝土界面鑿毛，用水沖洗干凈并充分濕潤，然后在混凝土界面上涂刷界面處理劑或素水泥漿.

④在混凝土澆筑至膨脹加強帶附近時，應注意使振動棒插搗點與密目快易收口網保持距離不小于30cm，并不得過振。

⑤加強帶處超長無縫筏板混凝土澆筑在一側混凝土澆筑完畢后進行，底板頂上50cm的墻體混凝土待該部位超長無縫筏板混凝土初凝后終凝前澆筑。

⑥超長無縫筏板板面上或墻梁面粗鋼筋處，容易在振搗后、初凝前出現早期塑性裂縫和沉降裂縫，必須通過控制下料和二次振搗予以消除，以免成為混凝土的缺陷，導致應力集中，影響溫度收縮裂縫的防治效果。底板澆筑至標高后，表面至少壓光3次，最后1次壓光應在混凝土接近初凝時進行。

⑦膨脹混凝土只有充分濕養護才能發揮UEA混凝土的膨脹效能，必須提高養護意識，設立專職養護人員，建立嚴格的混凝土養護制度。混凝土收平后，即應灑水潤濕，再用塑料膜嚴密覆蓋，如蓋麻袋一層。混凝土澆筑完畢后即應保濕養護14d。在養護期噴灑霧狀水保持環境相對濕度在80%以上，以減少混凝土干縮。

四、 效果及經濟評價

項目地下車庫于2013年7月開工至9月結束，施工過程中，對底板、外墻、膨脹加強帶混凝土進行了取樣送檢，結構完成后經過現場結構實體檢測，混凝土強度、抗滲以及膨脹率均達到設計要求。實施效果：工程地下室部位完工較原計劃工期提前25天完工，同時也不影響上部結構施工的開張；經過多次暴雨后和地下水位上升時的檢查，沒有發現有害裂縫、無滲漏現象，為本住宅工程總竣工驗收時間提供了保障。

本工程采用間歇式膨脹加強帶施工，使每道加強帶與后澆一側樓板同時澆筑，只需清理一側施工縫，施工縫的數量減少，由施工縫處理不當出現結構裂縫的機會也減少，不僅節省了后澆帶的清理工，也提高了材料的周轉率，周轉材料的占用率的減少，節省了勞動力和工程費用。

五、 結束語

本文從工程的主要技術特點及難點入手，為滿足工期要求 經過理論分析計算 將原設計的后澆帶修改為間歇式膨脹加強帶，配合適當的工序時間，每段相隔7d后進行封閉，工程自施工完畢至今未發現有害裂縫，工程質量良好。通過這一成功實踐，為以后公司遇有類似工程時，在有可靠的施工控制措施條件下，加快無縫結構施工提供經驗借鑒。

參考文獻

[1] 吳中偉.補償收縮纖維混凝土.北京：中國建筑工業出版社.1979

[2] 游寶坤.膨脹劑對高性能混凝土的裂縫控制作用.建筑技術，2001