高抗裂抗渗混凝土在地下工程中应用
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【摘 要】地下室因水位高因此现场施工对结构砼的抗裂防渗透能力成为关键技术。本文通过工程实践，在地下工程中提出新的防水理念，从设计施工中得到有效预防控制。
【关键词】抗裂防渗混凝土；设计理念；施工控制
High crack impermeability of concrete applications in underground engineering
He Cheng-shan
(Xinjiang Petroleum Survey and Design Institute Karamay Xinjiang 834000)
【Abstract】Basement due to water level high Therefore, on-site construction crack structure of concrete impermeable ability to become a key technology. Engineering practice in underground engineering, the new concept of water, the effective prevention and control from the design and construction.
【Key words】Cracking and permeability resistance concrete;Design philosophy;Construction control
高层建筑的地下室一般有2～3层，地下水位高因此现场施工对结构砼的抗裂防渗透能力成为关键技术。按照现在的施工经验，解决砼开裂及渗漏问题一般采取掺膨胀剂. 聚丙烯纤维或是双掺膨胀剂和聚丙烯纤维的抗裂防渗透技术。但应用实践表明，单掺膨胀剂或聚丙烯纤维的抗裂防渗透性效果很不理想，而双掺需要在搅拌现场分别投料膨胀剂和聚丙烯纤维，这样容易造成计量不准或出现质量问题时互相推委不承担责任现象。在经过分析以前应用的基础上，采取在地下部分施工时，在砼中掺入南京派尼尔科技实业有限公司生产的高抗裂.高抗渗复合材料。这是一种将纤维. 膨胀剂. 保水剂等多种组分在工厂采用预混技术生产而成的复合产品。该产品具有膨胀剂与纤维双掺的效果，又能解决现场施工中由于原材料的复杂多样性带来的质量控制难的问题，同时可以提高养护效果。由此配置的补偿收缩纤维砼具备高抗裂. 高抗渗的质量要求，取得理想的效果。
1. 高抗裂. 高抗渗砼性能理念
1.1 普通砼自身存在的质量问题。自从水泥应用以来，砼的裂缝和渗漏就成为建筑工程长期寻求解决的最大质量通病。普通砼主要由于两个方面最根本的原因，本身就带有很多的裂缝: 一方面因干燥收缩. 塑性收缩.温度收缩.化学收缩.及自身干燥收缩的原因，砼的体积具有强烈的收缩倾向性； 而另方面因材质原因砼又属于脆性材料，拉压比低. 极限变形小。当产生大的收缩遇到强力约束时，脆质材料很容易产生裂缝。由于材质本身质量通病的存在，使得普通水泥砼不适合应用在对抗裂.抗渗要求高的建筑结构中。
1.2 高抗裂. 高抗渗砼的方案。砼自身的收缩和脆性是引发砼非结构性裂缝的两个根本原因。要切实改善砼的抗裂防渗性能，必须在砼中有针对性地引入有效抵御这些不利的抗裂组分。而膨胀剂与聚丙烯纤维是近年来用于提高砼抗裂性的主要材料。膨胀剂能有效的减少砼的收缩，尤其能提高砼的后期体积稳定性，聚丙烯纤维可以改善砼的脆性，提高砼材料结构内部均匀和连续性。复合使用可发挥各自的优势有效减少结构的开裂，并取得一些应用。
膨胀剂与聚丙烯纤维的防裂原理. 作用层面及作用方式在有效时段并不相同。实践表明，单一掺入膨胀剂或者聚丙烯纤维在砼抗裂问题上并不十分有效果。膨胀剂主要是通过化学作用补偿砼凝结硬化过程的收缩，但对抑制砼早期塑性收缩作用并不明显，而聚丙烯纤维对于抑制砼早期塑性收缩开裂作用很明显，但在硬化阶段却很难再发挥作用。因此要对砼凝结硬化全过程抗裂，仅靠某一种抗裂组分是远不够的，应该是膨胀剂与聚丙烯纤维复合作用。吴中伟院士认为: 复合化是水泥基材料高性能化的主要途径，复合化的技术思路――超叠加效应，对材料高性能化有重要意义，可用公式1+2≥3表示。而孙伟院士则认为: 微膨胀剂与聚丙烯纤维的复合，体现了层次抗裂. 阶段抗裂的科举理念，符合裂缝控制“抗” 与“放” 的原则，是传统的补偿收缩理论与复合材料理论的有效结合。
1.3 高抗裂. 高抗渗复合材料。采用的高抗裂. 高抗渗复合材料是由高效膨胀组分. 合成纤维. 特种保水组分. 改性组分等多种材料复合而成。产品具有膨胀剂和合成纤维的共同特点，同时也改善砼内在的保水能力，提高砼的养护效率，使砼在相同养护条件下获得良好的保湿效果。
作为一种新研发高性能的砼外加剂，高抗裂. 高抗渗复合材料可以广泛应用在水利. 道路. 工业及民用建筑，尤其适用于对抗裂防渗有较高需求的地下砼结构，并可用于超长结构的无缝施工。高抗裂. 高抗渗复合材料提供的补偿收缩纤维增强砼技术，将为地下工程砼的高抗裂. 高抗渗起到重要的保证作用。
2. 高抗裂. 高抗渗砼设计与施工
2.1 原材料，水泥采用当地产P.O 42.5级硅酸盐水泥，热电厂Ⅱ级粉煤灰，地产中粗砂. 模数2.6～3.0，石子采用碎石粒径5～31.5mm，木钙质减水剂及上述介绍的DoubIeXTM高抗裂. 高抗渗复合材料，用量8%。
2.2 砼施工用配合比: 按照工程要求，设计强度等级为C30P8级抗渗砼，配合比见表1。
2.3 砼的施工质量控制，当掺用高抗裂抗渗复合材料砼的生产与施工，重点做法是: 集中进行搅拌，时间比普通砼延长30s左右，砼浇筑要连续进行，振捣密实均匀，在砼终凝前表面二次抹压，避免表面出现龟裂现象。对于由于振捣存在的个别蜂窝麻面及裂纹，用高抗裂抗渗复合材料采取1:2的比例修补。
养护时间掌握在表面硬化以后即洒水，时间要进行14d。因墙板薄且侧面不存水，拆模时间不能过早，且内外温差要小，一般是浇筑24h后松开模板对拉螺杆，再从顶端浇水养护。
3. 高抗裂. 高抗渗砼的性能
3.1 抗压强度，按照普通砼力学忙性能试验方法标准GB/T50081-2002要求，对掺有高抗裂. 高抗渗砼的强度及工作性进行试验，在坍落度在120mm时，基准砼7d抗压强度22.2MPa，28d37.1MPa； 而砼2号7d抗压强度27.7MPa，28d42.3MPa； 几组试块28d抗压强度都超过设计30.0MPa的要求，完全满足使用要求。
3.2 膨胀率要求，根据砼外加剂应用技术规范GB50119-2003的要求，其膨胀率标准要求水中14d≥1.5，而砼1号实际为1.9； 砼2号为2.3。两组试块均满足要求，结合强度及现场坍落度120mm的工作度，最终配合比按2号施工。
3.3 抗裂性能，按照标准化协会标准纤维砼结构技术规程CECS38:2004中附录D纤维砼和砂浆收缩裂缝方法进行，其结果是: 基准砼总开裂面积A1430mm2. 双掺砼271mm2，DB-1砼为0； 而裂缝降低系数η%是: 基准砼为0 双掺砼81； DB-1为100。其中纤维与膨胀剂双掺砼中纤维掺量为0.6Kg/m3，膨胀剂掺量8%，DB-1砼的抗裂性能最好。
裂缝降低系数η计算:η=100x(Amcr-Afcr)/Amcr(%)
式中:Amcr ――基准砼开裂面积mm2； Afcr ――待检砼开裂面积mm2。
从试验结果看出，基准砼出现了明显开裂，而双掺砼与基准砼开裂面积相对减少的多，掺入DB-1的砼表面塑性裂缝完全未出现，具有良好的抗裂性。
3.4 抗渗性能，抗渗性试验方法是根据水工砼试验规范DL-T5150-2001规定的进行，砼在0.8MPa水压时的抗渗性: 基准砼平均抗渗高度144mm； 而DB-1砼只有43mm。从数值上看，DB-1砼完全可以达到抗渗P10，抗渗性能优良。
4. 高抗裂. 高抗渗砼的机理
高抗裂及高抗渗砼其主要性能来源于Dou-bIexTM高抗裂. 高抗渗复合材料。材料由高效膨胀组分. 合成纤维. 保水组分. 改性组分合成，各种材料在水泥砼中发挥各自的独特作用。同时又互相补充增强，作用机理是:
4.1 双重保护双重功效，高抗裂. 高抗渗复合材料从物理和化学两个方面提高砼的抗裂性，为砼提高双重保护。数量众多的纤维网状配筋作用，抑制砼开裂进程，另外膨胀组分与水泥水化产物发生化学反应产生膨胀，可以阻止砼收缩开裂。
4.2 层次阶段抗裂，膨胀组分主要在硬化过程中发生作用，而纤维在砼塑性阶段发挥作用。高抗裂. 高抗渗复合材料将二者复合，体现了层次阶段抗裂的理念，可达到全部抗裂的目的。它们从不同层面，以不同方式在不同时段对砼的抗裂作贡献。
4.3 改善保水性提高养护效果。高抗裂. 高抗渗复合材料保水组分在水化初期把水分保留在砼中防止水分蒸发。随着水化的进行又将水分释放，提供形成钙矾石所需的大量水分。因此改善砼内在的保水能力，提高砼养护效果从而保证砼质量。
通过工程应用实践进行浅要分析可知，Dou-bIexTM高抗裂. 高抗渗复合材料是一种高性能的砼外加剂，产品性能可明显提高砼的抗裂防渗透性。在现场实际观察看到，高抗裂. 高抗渗砼拆模后表面光洁均匀，无肉眼可见裂缝，地下墙板无出现渗漏问题，取得了良好的工程效果，解决了地下工程渗漏水通病。
参考文献
［1］ 1.张明辉 等 高抗裂. 高抗渗砼在高层建筑地下结构工程中应用研究 建筑施工2008(5).
［文章编号］1006-7619（2011）01-05-004
［作者简介］ 何成善（1967-），学历：大学本科，职称：工程师，现从事工程设计管理工作。