膨脹纖維抗裂防水劑在地下室的技術應用

黃華軍

摘要：福華花苑二期（金巢大廈）工程，地下室外墻剪力墻內摻膨脹纖維抗裂防水劑技術，其通過與水泥水化產物發生復雜的理性反應可提高砼早期強度改善砼孔結構，提高砼的密實度，并可降低砼收縮值，使砼抗裂性、密實性、耐久性大幅度提高，間接的節約了維修成本。

關鍵詞：膨脹纖維抗裂防水劑；抗滲；裂縫

1工程概況

上海福華花苑二期（金巢大廈）工程位于上海市徐匯區斜土路1171號。結構為框架結構，設地下室兩層停車庫，其地下室外墻剪力墻混凝土等級為C30，抗滲等級為P6。為預防地下室底板及外墻開裂引起結構使用壽命的降低及地下室的滲漏，調研了大量工程的地下室裂縫并對其產生的原因進行了分析，決定選擇膨脹纖維抗裂防水劑在地下室外墻及底板混凝土時加入一定比例進行施工，地下室施工已經兩年地下室未見明顯裂縫且地下室防水情況良好。下文從裂縫分析開始交流一下該工程裂縫防治的心得。

2 混凝土結構裂縫產生的原因

2.1荷載裂縫

結構在荷載作用下變形過大而產生的裂縫。一般多出現在構件的受拉區域、受剪區域或振動嚴重等部位。產生的主要原因是結構設計、施工錯誤、承載能力不足、地基不均勻沉降等等。鋼筋混凝土結構是由混凝土和鋼筋共同承擔極限狀態的承載力，結構設計師需根據地基情況，靜、動荷載，環境因素、結構耐久性等控制荷載裂縫。從國內外有關規范可知，對結構變形作用引起的裂縫問題，存在著兩類學派：一是設計規范規定很靈活，沒有驗算裂縫的明確規定，而由設計人員自由處理。另一類則是設計規范有明確規定，對于荷載裂縫有計算公式并有嚴格的允許寬度限制，工程師對結構變形裂縫控制考慮不周，是結構荷載裂縫發生過多的主要原因。

2.2溫度裂縫

由大氣溫度變化、周圍環境高溫的影響和大體積混凝土施工時產生的水化熱等因素造成，水泥的水化熱為165～250J/g ，隨混凝土水泥用量提高，起絕熱溫升可達50℃～80℃。研究表明，當混凝土內外溫差10℃時，冷縮值εc=ΔTα=0101% ，如溫差為20℃～30℃時，其冷縮值為0102%～0103% ，當大于混凝土極限拉伸值時混凝土就開裂。

2.3干縮裂縫

這類裂縫一是由于材料缺陷引起的，研究表明，水泥加水后變成水泥硬化體，起絕對體積減小，毛細孔縫中水逸出產生毛細壓力，使混凝土產生毛細收縮，由此引起水泥砂漿的干縮值為011%～012% ，混凝土的干縮值為0104%～0106% ，而混凝土的極限拉伸值只有0101%～0102% ，所以引起干縮裂縫。

2.4沉降裂縫

現澆構件因地基或砌體過大不均勻沉降；模板剛度不足、支撐間距大、支撐松動、過早拆模等，均可導致產生沉降裂縫。

3 膨脹纖維抗裂防水劑的防水機理

膨脹纖維抗裂防水劑是以阻裂聚丙烯纖維、膨脹組分、防水組分為主要原材料，添加其他特殊功能性組分，結果獨特的工藝制造而成。

3.1 膨脹纖維抗裂防水劑摻入混凝土中后，依靠纖維在混凝土中巨大數量的均勻分布，在內部構成一種均勻的亂向支撐體系，從而產生一種有效的二級加強效果，并有助于削減混凝土塑性收縮及凍融時的應力。收縮的能量被分散到每立方米上千萬條具有高抗拉強度而彈性模量相對較低的纖維單絲上，從而有效增強了混凝土的韌性，抑制了微細裂縫的產生和發展。同時，無數纖維單絲的加入可有效阻礙骨料的離析，保證了混凝土早期的均勻泌水性，從而阻礙了沉降裂紋的形成。

3.2 大大提高混凝土的抗滲防水性能。摻入大量微細纖維可以有效地抑制混凝土早期干縮微裂及離析裂紋的產生及發展，極大減少了混凝土的收縮裂縫，尤其是有效抑制了連通裂縫的產生。均勻分布在混凝土中彼此相粘連的大量纖維起了“承托”骨料的作用，這樣有效降低了混凝土表面的析水與集料的離析，從而使混凝土中直徑為50～100納米和大于100納米的孔隙的含量大大降低，可以極大地提高抗滲能力，與普通混凝土相比效，抗滲能力提高60～75%。

3.3 增強抗沖擊及抗震能力。加入該產品的混凝土凝固后，握裹水泥的高強纖維絲相粘為致密的亂向分布的網狀增強系統，增強了機體對集料的固著力，從而提高了耐磨性能，有利于防止并控制微裂縫的產生和發展，增加混凝土/砂漿的韌性，提高極限拉伸率。纖維產品的獨特表面處理工藝使得纖維可以和水泥基料緊密的粘合在一起，極大的保持了混凝土的整體強度。混凝土受到沖擊時纖維吸收大量的能量，從而有效的減少了集中應力的作用，阻礙混凝土中裂縫的迅速擴展，增強了混凝土/砂漿的抗沖擊及抗震動能力。

3.4 增強混凝土的抗凍能力。加入該產品可緩解由于溫度變化而引起的混凝土內部應力的作用，阻止微裂縫的產生與擴展；同時，混凝土抗滲能力的提高，也有利于其抗凍能力的提高。

3.5 由于膨脹組分的作用，在鋼筋和鄰位約束下可轉變為預壓應力，補償或抵消混凝土在硬化過程中產生的收縮應變力，從而有效防止混凝土開裂。該產品廣泛應用于補償收縮混凝土和鋼筋混凝土超長無縫施工專利技術工程。

3.6 技術性能：摻量為膠凝材料的4～6%；混凝土的泌水率比≤50%，滲透高度比≤30%；48h吸水量比≤65%，28d收縮率比≤125%，抗壓強度不低于基準混凝土；抗滲等級≥P30，抗凍等級≥F200，降低水化熱15%以上；抗耐磨性比基準混凝土提高50%以上。

4混凝土施工要點

4.1 混凝土原材料的控制。選用優質原材料，控制砂石含水量，降低水灰比。配置混凝土時，采取雙摻技術：摻高效減水劑，使混凝土緩凝，用以推遲水泥水化熱峰值的出現，使混凝土表面溫度梯度減少；摻加膨脹纖維防水劑，實現纖維和膨脹劑的物理化學雙重作用，從而真正起到抗裂防滲作用，確保補償收縮混凝土施工的萬無一失。

4.2 采用切實可行的施工工藝。根據泵送混凝土大體積混凝土的特點，采用“分段定點，一個坡度，薄層澆筑，循序推進，一次到頂”的方法，這種自然流淌形成斜坡混凝土的方法，能較好地適應泵送工藝，避免混凝土輸送管道經常拆除、沖洗和接長，從而提高泵送效率，簡化混凝土的泌水處理，保證上下層混凝土澆筑間隔不超過初凝時間。根據混凝土泵送時自然形成一個坡度的實際情況，在每個澆筑帶的前后布置兩道振動器，第一道布置在混凝土出料口，主要解決上部混凝土的振實；由于底層鋼筋間距較密，第二道布置在混凝土坡腳處，以確保下部混凝土密實。隨著澆筑的推進，振動器也相應跟上，以實現全面振搗，確保混凝土振搗密實。為提高混凝土的極限拉伸強度，還應采取二次振搗，確保層與層之間的密實，避免出現施工冷縫，確保混凝土的施工質量。

4.3重視混凝土澆筑后的收頭、養護工作。混凝土澆筑振搗后表面溫度較高，易產生表面失水過快，應及時處理以防止混凝土表面塑性收縮裂縫，混凝土澆筑完畢應及時按標高刮平并且在混凝土初凝前做好二次搓毛，并隨后覆蓋塑料薄膜或草簾，如條件具備可在施工完畢后對混凝土蓄水養護。

4.4 養護期間做好保溫、保濕及補償措施。采用科學手段設置溫度測試點，監視混凝土澆筑后的升、降溫情況，如出現溫差過大的情況應及時采取溫度補償措施，隨時準備增減覆蓋物，保證不因混凝土內外溫差過大造成混凝土開裂。按照工程規模的大小在有代表性的位置設置溫度傳感器，用以監視每個測溫斷面在混凝土上、中、下層的溫度。從以往施工經驗的測溫情況來看，混凝土內部溫升的高峰值一般在3～5天內產生，3天內溫度可上升到或接近最大溫升。

5結束語

近年來建筑防水材料發展較快，品種繁多，應多采用經濟環保型防水材料。特別是地下工程防水應以結構自防水為主、剛柔結合、防排結合為控制手段。膨脹纖維防水劑在防裂、阻裂、增韌以及增強混凝土的抗滲能力具有十分優越的性能，對提高混凝土質量和延長其壽命有明顯的作用。相信在大力推廣新材料和新技術，一定能全面提高我國建筑結構和防水工程質量。endprint