一、前言
《超長(zhǎng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)無縫施工專利技術(shù)》和《補(bǔ)償收縮混凝土結(jié)構(gòu)自防水技術(shù)》是中國(guó)建筑材料科學(xué)研究院于90年代初基于混凝土膨脹劑開發(fā)的新技術(shù)，已成功應(yīng)用于國(guó)內(nèi)數(shù)百項(xiàng)工程。 ZY膨脹劑系該院最新研制、代表國(guó)內(nèi)混凝土膨脹劑最高水平的產(chǎn)品，該產(chǎn)品的問世無疑是對(duì)該技術(shù)的推廣起到了推波助瀾的作用。
蘇州市商業(yè)街F城是上海新紐投資管理公司蘇州分公司投資興建的，由北京中鐵工建筑工程設(shè)計(jì)院蘇州分院設(shè)計(jì)，蘇州建鑫建筑安裝工程有限公司總承包。該工程地下室是當(dāng)前蘇州最大的防水工程，由于地下水位高，建筑面積大，工期緊，給業(yè)主、施工方和設(shè)計(jì)院帶來一個(gè)新課題，能否使施工又快又省且保證工程質(zhì)量呢？工程各方經(jīng)過咨詢、論證后，決定采用中國(guó)建筑材料科學(xué)研究院的無縫施工和結(jié)構(gòu)自防水新技術(shù)。
二、工程概況及技術(shù)方案的提出
蘇州市商業(yè)街F城地下一層為停車庫，地上分別為三、四、五層商業(yè)建筑。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，地下室基礎(chǔ)埋深為-6.8m，地下室總長(zhǎng)193m，總寬134m，底板厚600mm，雙層雙向φ18@150，上翻梁900×1500mm，邊墻厚400mm，雙層φ14@100，頂板厚250mm，雙層雙向φ10@130，防水砼設(shè)計(jì)等級(jí)C40，抗?jié)B標(biāo)號(hào)P8。
該地下室屬超長(zhǎng)超寬鋼筋砼結(jié)構(gòu)，按常規(guī)設(shè)計(jì)，每30－40m設(shè)一道后澆縫，等砼收縮40－50天后填縫，另外，在迎水面做全包柔性防水層，這樣，施工復(fù)雜，工期延長(zhǎng)，整體防水和抗震差，柔性防水卷材的壽命只有20－30年，與砼的壽命70－100年不同步，施工期正值雨季，對(duì)防水卷材施工極不利，難以保證整體防水質(zhì)量。
由此，我方提出F城地下室的總體防水技術(shù)方案。
1．地下室底板采取ZY補(bǔ)償收縮砼結(jié)構(gòu)自防水，取消外防水作業(yè)，邊墻的補(bǔ)償收縮砼
結(jié)構(gòu)自防水為主，迎水面作一道聚合物水泥防水涂料。
2．地下室為超長(zhǎng)鋼筋砼結(jié)構(gòu)，底板、頂板設(shè)置膨脹加強(qiáng)帶，間距為50m左右，以膨脹加強(qiáng)帶減免后澆縫，實(shí)現(xiàn)連續(xù)、間歇或后澆式澆筑砼，邊墻設(shè)后澆式膨脹加強(qiáng)帶，分段澆筑，14天后填縫。膨脹加強(qiáng)帶砼強(qiáng)度等級(jí)為C45，抗?jié)B標(biāo)號(hào)P8。
三、膨脹加強(qiáng)帶的設(shè)置
1.膨脹加強(qiáng)帶的具體位置及配筋
根據(jù)本工程結(jié)構(gòu)的具體情況并結(jié)合設(shè)計(jì)要求，我們確定了膨脹加強(qiáng)帶的位置，底板和頂板膨脹加強(qiáng)帶的位置見圖3，墻板的膨脹加強(qiáng)帶和底板、頂板的膨脹加強(qiáng)帶位置相對(duì)應(yīng)。
圖3 底板膨脹加強(qiáng)帶和后澆帶布置圖
在水平構(gòu)造筋方面，選擇細(xì)而密的配筋方式，通過提高鋼筋混凝土的極限拉伸能力，增強(qiáng)鋼筋混凝土的抗裂作用。本工程底板雙層雙向φ18@150，配筋率ρ=0.56%；頂板雙層雙向φ10@130，配筋率ρ=0.54%；邊墻雙層φ14@100，配筋率ρ=0.77%。這些配筋設(shè)計(jì)都對(duì)結(jié)構(gòu)抗裂有利。
膨脹加強(qiáng)帶部分增加10-15%的溫度應(yīng)力補(bǔ)償鋼筋。增加的補(bǔ)償鋼筋的位置垂直于加強(qiáng)帶，設(shè)置間距為水平構(gòu)造筋的兩倍。補(bǔ)償鋼筋延伸到加強(qiáng)帶兩側(cè)50cm，其材質(zhì)與構(gòu)造筋相同，直徑小于構(gòu)造筋1～2個(gè)規(guī)格。
底板上膨脹加強(qiáng)帶部分的補(bǔ)償鋼筋直接綁扎在其對(duì)應(yīng)的面筋上，而墻板、頂板上膨脹加強(qiáng)帶部分的補(bǔ)償鋼筋須綁扎在其對(duì)應(yīng)的面筋和底筋上。
膨脹加強(qiáng)帶設(shè)置間距為2m，帶的兩側(cè)用孔經(jīng)為5mm的鋼絲網(wǎng)攔起，并采用鋼筋綁扎牢固。
底板、頂板膨脹加強(qiáng)帶根據(jù)實(shí)際情況，可采取連續(xù)澆筑，即加強(qiáng)帶一側(cè)小膨脹混凝土澆筑完后，可接著澆筑帶內(nèi)大膨脹混凝土，完后再接著澆筑帶外另一側(cè)小膨脹混凝土，也可采用后澆式，即兩側(cè)小膨脹混凝土澆筑完后，再用大膨脹混凝土統(tǒng)一回填加強(qiáng)帶。
邊墻的膨脹加強(qiáng)帶采取后澆式，且兩側(cè)設(shè)置鋼板止水帶。待兩側(cè)混凝土澆筑14天后，再用大膨脹混凝土回填。
四、ZY補(bǔ)償收縮混凝土配合比
1.配合比設(shè)計(jì)依據(jù)
①F城地下室設(shè)計(jì)砼強(qiáng)度等級(jí)為C40，抗?jié)B標(biāo)號(hào)為P8，采用60天抗壓強(qiáng)度為強(qiáng)度等級(jí)，以降低水化熱和減少水泥用量。
②砼坍落度18-20cm，30分鐘內(nèi)坍落度損失不超過2-3cm。
③凝結(jié)時(shí)間：初凝10-12小時(shí)，終凝12-16小時(shí)。
④ZY補(bǔ)償收縮砼的限制膨脹率（ε2）預(yù)期目標(biāo)：底板砼ε2=0.015-0.02%，邊墻砼ε2=0.020-0.025%，膨脹加強(qiáng)帶和后澆帶砼ε2=0.025-0.030%。
2.試驗(yàn)材料
①水泥：蘇州天貿(mào)建材有限公司P.O.42.5水泥
②砂：中砂，細(xì)度模數(shù)2.5—2.8，含泥量小于3%
③石子：5-31.5mm連續(xù)級(jí)配石子，含泥量小于1%
④粉煤灰：蘇州望電Ⅰ級(jí)粉煤灰
⑤膨脹劑：北京中巖特材公司ZY膨脹劑
⑥減水劑：蘇州金星砼外加劑公司JN-3緩凝高效減水劑
3.ZY補(bǔ)償收縮砼配合比的確定
我方提供混凝土參考配合比，協(xié)同天緣水泥有限公司商品混凝土分公司經(jīng)過多次混凝土實(shí)驗(yàn)，并經(jīng)過當(dāng)?shù)刭|(zhì)檢中心檢驗(yàn)確定，最終確定以下配合比（見表一）：
表一 補(bǔ)償收縮砼配合比
|
編號(hào) |
結(jié)構(gòu)
部位 |
單方砼材料用量，Kg/m3 |
|
水泥 |
砂 |
石子 |
粉煤灰 |
膨脹劑 |
減水劑 |
水 |
|
1 |
底板、頂板 |
350 |
720 |
1030 |
73 |
37 |
7.4 |
185 |
|
2 |
邊墻 |
350 |
720 |
1030 |
64 |
46 |
7.4 |
185 |
|
3 |
膨脹、后澆帶 |
360 |
690 |
1060 |
58 |
52 |
7.5 |
185 |
4.實(shí)驗(yàn)室條件下混凝土性能的測(cè)定（見表二）
表二 各配合比混凝土實(shí)驗(yàn)室性能
|
編號(hào) |
凝結(jié)時(shí)間（h） |
坍落度
（cm） |
抗壓強(qiáng)度（MPa） |
限制膨脹率
（%） |
抗?jié)B標(biāo)號(hào) |
|
初凝 |
終凝 |
初始 |
30
分鐘 |
7d |
28d |
60d |
水中7d |
水中14d |
水中14d+空氣28d |
28d |
|
1 |
11.0 |
14.5 |
20.0 |
18.5 |
34.6 |
44.0 |
50.0 |
0.022 |
0.026 |
-0.011 |
>S10 |
|
2 |
10.5 |
12.5 |
20.5 |
18.0 |
32.5 |
45.0 |
50.6 |
0.032 |
0.035 |
0.006 |
>S10 |
|
3 |
10.0 |
12.0 |
20.0 |
18.0 |
30.5 |
50.0 |
55.2 |
0.044 |
0.052 |
0.021 |
>S10 |
5.模擬現(xiàn)場(chǎng)條件下混凝土有關(guān)性能的測(cè)定
為了滿足施工要求，混凝土性能測(cè)定選擇在室外，溫度33℃，晴天，與施工現(xiàn)場(chǎng)條件一致。上述各組配合比凝結(jié)時(shí)間的檢測(cè)結(jié)果為：初凝時(shí)間約8h，終凝時(shí)間約9h，出機(jī)坍落度為190mm左右，30分鐘坍落度約為160mm。能滿足施工現(xiàn)場(chǎng)的操作要求，高效減水劑的緩凝性能良好，能最大限度地杜絕冷縫的出現(xiàn)。有關(guān)性能的測(cè)定見表三。
表三 模擬條件下混凝土的有關(guān)性能
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編號(hào) |
凝結(jié)時(shí)間（h） |
坍落度
（cm） |
限制膨脹率
（%） |
|
初凝 |
終凝 |
初始 |
30
分鐘 |
水中7d |
水中14d |
水中14d+空氣28d |
|
1 |
8.5 |
10.5 |
19.0 |
16.5 |
0.009 |
0.018 |
-0.018 |
|
2 |
8.4 |
9.5 |
19.5 |
16.0 |
0.012 |
0.020 |
-0.015 |
|
3 |
8.2 |
9.2 |
19.0 |
16.0 |
0.012 |
0.026 |
-0.010 |
另外，由于現(xiàn)場(chǎng)原材料質(zhì)量有變化（主要是砂石的含水率、批次水泥性能波動(dòng)等），及時(shí)對(duì)混凝土配合比進(jìn)行微調(diào)，以滿足施工對(duì)混凝土性能的要求。
五、補(bǔ)償收縮混凝土的拌制和澆筑
本工程補(bǔ)償收縮混凝土的供給采取商混和現(xiàn)場(chǎng)攪拌兩種方式，這兩種方式互相補(bǔ)充，能夠保證混凝土的隨時(shí)澆灌和連續(xù)澆筑的設(shè)計(jì)要求，現(xiàn)場(chǎng)攪拌設(shè)備為強(qiáng)制式攪拌機(jī)，攪拌時(shí)間控制在60s左右，嚴(yán)格控制混凝土攪拌均勻。
1.原材料計(jì)量
各種原料必須經(jīng)過計(jì)量后才能投入攪拌機(jī)，計(jì)量誤差按下列要求控制（重量計(jì)）：
水泥、外加劑、膨脹劑、粉煤灰、水： ±1％
砂、石： ±2％
2.混凝土攪拌
仔細(xì)校核計(jì)量裝置，檢查攪拌機(jī)器設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)泵管布置，確?；炷辽a(chǎn)和泵送時(shí)設(shè)備能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
派專人負(fù)責(zé)投料，并符合計(jì)量要求。尤其膨脹劑不得少摻，也不得多摻。
及時(shí)測(cè)定砂、石的含水率，以便及時(shí)調(diào)整混凝土拌合用水量，嚴(yán)禁隨意增加用水量。
3.ZY補(bǔ)償收縮混凝土的澆注施工
整個(gè)地下室ZY補(bǔ)償收縮混凝土結(jié)構(gòu)分為底板、墻板和地下室頂板和后澆帶四個(gè)分項(xiàng)，其中地下室底板、墻板和頂板按后澆帶分為三個(gè)流水段。即第一流水段為1-18軸×J-S軸、第二流水段為18-24軸×A-J軸、第三流水段為1-18軸×A-J軸。見圖3。
本工程頂板標(biāo)高不一，為了便于施工，同時(shí)又避免墻板一次澆筑高度太大，為此外墻板上下設(shè)置二道施工縫，分別留設(shè)在標(biāo)高為-5.5m與-2.15m處，且設(shè)置-400×3mm鋼板止水帶。
底板混凝土采用2臺(tái)汽車泵和2臺(tái)固定拖泵同時(shí)由一側(cè)向另一側(cè)平行后退，即“一個(gè)坡度，薄層澆筑，齊頭并進(jìn)，循序后退”的方法，使上下層混凝土澆筑停歇時(shí)間不超過混凝土初凝時(shí)間，確?；炷吝B續(xù)澆筑。墻板、頂板的混凝土采用兩臺(tái)固定拖泵進(jìn)行澆灌，控制混凝土的下料高度在2m以內(nèi)，采取分層澆筑。
自防水混凝土的振搗必須密實(shí)，不能漏振、欠振、過振。振搗時(shí)間宜為20～30秒，以混凝土開始泛漿和不冒氣泡為準(zhǔn)。振搗時(shí)快插慢拔，振點(diǎn)布置要均勻。在施工縫、預(yù)埋件處加強(qiáng)振搗，以免振搗不實(shí)，造成滲水通道。振搗時(shí)應(yīng)盡量不觸及模板、鋼筋、止水帶，以防止其位移、變形。
因施工時(shí)天氣炎熱，且泵管較長(zhǎng)（最大輸送距離約270m左右），用濕麻袋包裹泵管，定期澆水降溫，以確保混凝土澆注順暢。
4.養(yǎng)護(hù)工序
本工程地下室底板采用蓄水養(yǎng)護(hù)；頂板采用覆蓋麻袋并澆水養(yǎng)護(hù)；墻板混凝土在澆筑完1天后，及時(shí)松動(dòng)模板的支撐螺栓，并使模板與砼之間留有縫隙，然后從上部灌水，使水沿立面自然淌下的養(yǎng)護(hù)方法，且延長(zhǎng)拆模時(shí)間，以減少混凝土在空氣中的暴露時(shí)間。各部位混凝土的養(yǎng)護(hù)時(shí)間均不少于14天。
六、工程質(zhì)量
整個(gè)地下室混凝土結(jié)構(gòu)的澆筑，從2003年7月22日開始至同年10月25日結(jié)束，用于抗裂防滲的ZY補(bǔ)償收縮泵送混凝土總計(jì)3萬余立方米。標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試塊留置C40、P8砼125組，C45、P8砼17組，抗?jié)B試塊留置15組；同條件養(yǎng)護(hù)試塊留置C40、P8砼21組，C45、P8砼8組。經(jīng)蘇州市工業(yè)園區(qū)建工質(zhì)檢站檢驗(yàn)，各部位混凝土性能取樣檢測(cè)全部達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
地下室結(jié)構(gòu)驗(yàn)收時(shí)，時(shí)值入冬時(shí)節(jié)（12月19日），地下室因各種原因尚未做柔性外防水和覆土回填，整個(gè)基礎(chǔ)經(jīng)歷了酷暑到嚴(yán)寒，僅在外墻的某些通風(fēng)口和局部區(qū)域發(fā)現(xiàn)些須表面微裂縫（<0.15mm）,經(jīng)查證這些微裂縫是拆模后沒有及時(shí)回填土而后期形成的，但仍未超過規(guī)范要求（<0.2mm）。
截止目前，地下室經(jīng)多次試水試驗(yàn)，未發(fā)生任何滲漏現(xiàn)象，各方人員對(duì)整個(gè)地下工程補(bǔ)償收縮混凝土質(zhì)量表示非常滿意。
七、結(jié)語
1.從施工效果看，該技術(shù)相對(duì)常規(guī)施工方法具有技術(shù)先進(jìn)、節(jié)省投資、縮短工期等優(yōu)越性，利于推廣應(yīng)用。
2.合理的混凝土配合比設(shè)計(jì)和精心的專業(yè)人員現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)服務(wù)是保證地下室ZY補(bǔ)償收縮高標(biāo)號(hào)混凝土不裂不滲的關(guān)鍵。
3.外墻板澆注完后，應(yīng)盡早回填土工程，這樣有利于混凝土的保濕保溫養(yǎng)護(hù)。
4.現(xiàn)場(chǎng)拌制混凝土，能夠隨時(shí)監(jiān)控混凝土原材料的計(jì)量，尤其是影響補(bǔ)償收縮混凝土限制膨脹率的ZY膨脹劑的摻量。而且調(diào)整及時(shí)，操作靈活，不會(huì)出現(xiàn)坍落度突大突小的現(xiàn)象，并能避免冷縫的出現(xiàn)。
5.一般情況下，現(xiàn)場(chǎng)混凝土的限制膨脹率會(huì)因各種因素（氣溫、濕度、施工規(guī)程、混凝土輸送距離等）的影響而降低，比實(shí)驗(yàn)室降低約0.01%。因此實(shí)驗(yàn)室試配時(shí)要適當(dāng)調(diào)高限制膨脹率的指標(biāo)。
6.夏季施工，氣溫高，宜選用高效緩凝型減水劑，以利于現(xiàn)場(chǎng)施工對(duì)混凝土性能的要求，也可減免因集中水化熱而引起的溫差裂縫。
