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1、补偿收缩混凝土施工建议方案 武汉三源特种建材有限责任公司2013年8月9日 补偿收缩混凝土施工建议方案目 录1、前言12、补偿收缩混凝土防水、抗裂原理12.1防水新概念12.2补偿收缩混凝土结构自防水技术22.3补偿收缩混凝土裂缝控制的基本原理33.技术支持44、防水混凝土原材料要求54.1对原材料的要求54.2防水混凝土配合比设计要求55、混凝土的施工65.1 原材料计量65.2 混凝土搅拌65.3 混凝土浇筑65.4 混凝土养护75.5施工缝、防水节点和施工缺陷的处理措施75.6 质量检查86、质量保证体系9 1、前言目前大体积、超长的钢筋混凝土结构越来越多，且混凝土结构及工程条件复杂，施
2、工技术要求较高。除必须满足强度、刚度、整体性和耐久性外，还存在结构裂缝控制及结构防水问题。所以，如何控制混凝土硬化期间由于水泥水化过程释放的水化热所产生的温度应力和混凝土干缩应力的共同作用，导致钢筋混凝土结构的开裂，破坏结构防水封闭性及耐久性，将成为设计、施工技术的关键。为提高该工程地下室钢筋混凝土结构的抗裂防渗能力，建议采用武汉三源特种建材有限责任公司生产的SY-G型高性能膨胀抗裂剂配制成补偿收缩混凝土进行浇筑。2、补偿收缩混凝土防水、抗裂原理补偿收缩混凝土(Shrinkage Compensating Concrete,简称SCC)是在水化硬化过程中生成膨胀结晶钙矾石或氢氧化钙，使混凝土产
3、生适度体积膨胀，在钢筋或邻位约束下产生预压或自应力约为0.2Mpa0.7Mpa的混凝土。它能有效地补偿混凝土的干缩和冷缩，同时水化形成的大量晶体物质钙矾石具有填充毛细孔缝的作用，使毛细孔变细、减小，增加致密性，显著提高了混凝土的抗裂防渗性能。本方案针对工程提出“抗”、“放”、“防”的三个原则。 “抗”:是指增加构筑物其允许拉应力变化的能力，以减少形变，即用提高混凝土结构的极限拉伸值的方法来抵抗温度收缩应力和形变，如合理布置钢筋、在不同的结构部位增加温度钢筋等措施； “放”：是指尽量使混凝土建筑物处于比较自由的状态，增加其允许收缩形变的能力，如减少地基的约束、预留后浇带(后浇膨胀加强带)、降低混
4、凝土的水化热等措施； “防”：是采用在混凝土中掺入不同用量的SY-G配制成补偿收缩混凝土，使混凝土产生一定量的限制膨胀率，并在混凝土结构中建立一定量的预压应力和自应力、优化商品混凝土配合比设计、加强混凝土施工过程中的管理等措施。2.1防水新概念 我国防水技术经历了“以排为主”、“防排结合”、“以防为基础“的三个阶段。至于如何“以防为基础”，仍存在不同看法和模糊认识。在设计规范和管理文件上，大多强调防水卷材和防水涂料这种防水技术和材料质量的保证。而忽视钢筋混凝土结构自防水这一根本问题。纵观国内外防水工程的设计和施工，除了屋面和特别重要的地下构筑物外，大多采用结构防水技术。以柔性材料为主的建筑防水
5、，具有较好的弹塑性和变形能力，密封防水好，特别适用于温差变形大的防水部位，如屋面、地基不稳定或有侵蚀水的地下工程，其缺点是存在材料老化破裂问题，不能一劳永逸。结构防水是以水泥混凝土为主，施工简单，成本低，防水耐久性好，可与结构寿命同步。如果发生渗漏，其渗漏处可见，且易于修补。 如果把结构比作人的身体，则结构自防水是从根本上强身。而防水卷材或涂料好比穿在“人身上的外衣”。一般，柔性防水的寿命为1020年，与百年寿命的结构防水寿命不同步。对于桩板结合等复杂地基，外防水很难做到天衣无缝，所以，GB50108-2008地下工程防水技术规范和GB50208-2002地下防水工程质量验收规范中明确规定，地
6、下室主体应采用刚性混凝土自防水结构，以提高地下室的整体防水性能。这样，就可以建立一种新的防水新技术的概念，首先要把结构自防水搞好，做到不裂不渗，这是最重要的永久防线。对于特别重要的建筑，要搞“双保险”，即在迎水面再作一层外防水。应该指出，这两种防水技术不能互相排斥，是互补的，要灵活运用。如变形大的屋面应以柔性材料为主，变形小的地下空间结构应以刚性材料为主。但不管何种防水建筑或构筑物，即使“双保险”也应把结构自防水放在首要地位，因为这是治本的防水。事实上补偿收缩混凝土结构自防水理论与实践，已得到设计、工程界的认可。2.2补偿收缩混凝土结构自防水技术工程实际调查表明， 构筑物的渗水与裂缝有直接关系
7、，而裂缝的产生除了与荷载应力和不均匀沉降有关外（只约20%的几率），而80以上的混凝土裂缝属于非荷载裂缝。伴随着商品混凝土的推广应用，建设工程（尤其是住宅工程）中非荷载裂缝的出现呈上升趋势，已受到整个社会的关注。混凝土非荷载裂缝的产生，主要在于三个原因：（1）混凝土干燥收缩过大；（2）结构对混凝土的约束过大；（3）混凝土的极限抗拉强度或极限拉应变过低。结构设计的发展使大体量的建筑物不断涌现，而建筑物整体性、抗震性的要求也使混凝土收缩约束度越来越高，使得变形释放的结构设计抗裂方法，其应用范围越来越受局限，材料措施就成为最有效和最重要的抗裂手段。研制出各种膨胀剂使混凝土产生适度体积膨胀，以补偿混凝
8、土的收缩。我国在80年代已开始应用膨胀剂，形成了补偿收缩混凝土结构自防水技术的新阶段。SY-G在水化过程中形成钙矾石（C3A 3CaSO4 32H20）为膨胀源，这种膨胀结晶是稳定的水化物，填充于毛细孔缝中，使大孔变小孔，使总孔隙率减小，从而增加混凝土的密实性，这是补偿收缩混凝土的抗渗原理，这种混凝土的抗渗能力比同强度等级的普通混凝土提高13倍。补偿收缩混凝土另一重要特性是具有良好的抗裂性能。补偿收缩混凝土在养护期间可产生（2.04.0）104限制膨胀率2，普通防水混凝土不具有膨胀性能，在空气中产生的总收缩Sm一般为（3.04.0）104，而混凝土的极限拉伸值SK为（12）104，当Sm大于S
9、K时，混凝土结构就会开裂。而补偿收缩混凝土抗裂条件是：SK2Sm，另一条件是限制程度。混凝土自由收缩不会开裂，而在限制膨胀条件下也不会开裂。混凝土产生的膨胀应力使钢筋受拉，与此同时，钢筋给与混凝土压应力。 对于补偿收缩混凝土来说，湿养期间，它可以产生限制膨胀率为0.02%0.03%,可在结构中建立自应力值=0.20.7MPa,以限制膨胀来补偿混凝土的限制收缩,抵消钢筋混凝土结构在收缩过程中产生的全部或大部分的拉应力,从而使结构不裂或把裂缝控制在无害裂缝(有防水要求,缝宽小于0.2mm)的范围内。2.3补偿收缩混凝土裂缝控制的基本原理钢筋混凝土结构产生裂缝的原因复杂，就材料而言，混凝土水化硬化过
10、程中产生的干缩、冷缩、化学减缩、塑性收缩等是主要原因。采用膨胀纤维抗裂防水剂拌制的补偿收缩混凝土是结构抗裂和自防水的理想材料，膨胀纤维抗裂防水剂在水化过程中形成大量钙矾石（C3A3CaSO432H20）晶体，使混凝土产生适度膨胀，在钢筋和邻位的约束下产生0.20.7MPa的预压应力，这一预压应力可大致抵消混凝土在硬化过程中产生的收缩应力，从而使结构不裂或把裂缝控制在无害裂缝(有防水要求,缝宽小于0.2mm)的范围内。补偿收缩混凝土的工作原理：当砼膨胀时，砼中的钢筋对它的膨胀产生限制作用，钢筋本身也因与砼一起膨胀而产生拉应力s，同时砼中产生相应的压应力c。当钢筋拉应力与混凝土压应力平衡时，则Ac
11、cAssAsEs2设 AsAc则cEs2式中：c-混凝土预压应力，MPa； As-钢筋截面积； -配筋率，； Ac-混凝土截面积； Es-钢筋弹性模量，MPa；2-混凝土的限制膨胀率(也即钢筋伸长率)。由上式可见，c与2成正比例关系，而限制膨胀率随SY-G掺量的增加而增加，所以，可以通过调整SY-G的掺量，使混凝土获得不同的预压应力，从而有效的补偿、抵消混凝土收缩应力，实现抗裂防渗的防水效果。3.技术支持基于上述问题，采用武汉三源特种建材有限责任公司生产的SY-G型高性能膨胀抗裂剂配制成补偿收缩混凝土进行浇筑可以有效的提高混凝土的抗裂抗渗能力，实现结构自防水。SY-G型高性能膨胀抗裂剂产品的C
12、A活性高，水化速度较快，它与CaSO4水化生成的钙矾石（C3A.3CaSO4.32H2O）作为早期膨胀源可以补偿混凝土硬化初期的自生收缩，水化热温升引起的冷缩和部分的干缩，CA2与CaSO4水化生成钙矾（C3A.3CaSO4.32H2O）,主要用于补偿混凝土中期的干缩，减少收缩落差。化学反应式如下：CA+3CaSO4+2Ca(OH)2+32H2O= C3A.3CaSO4.32H2OCA2+6CaSO4+5Ca(OH)2+59H2O=2(C3A.3CaSO4.32H2O)C4A3S+8CaSO4+6Ca(OH)2+90H2O=3(C3A.3CaSO4.32H2O)生成的钙矾石（C3A.3CASO
13、4.32H2O），能有效的填充在混凝土的空隙中，它与C-S-H胶凝交织在一起，形成致密的水泥石结构，在受到钢筋及邻位的约束，而产生0.2-0.7MPa上网预压应力，在混凝土不同的龄期有不同的膨胀矿相生成，使混凝土的膨胀增长曲线与混凝土曲线相协调，有利于膨胀能的最有效发挥，有效补偿混凝土的收缩。保证了混凝土净收缩量在各个龄期始终小于混凝土极限延伸值，这样就有效达到了抗裂防渗的目的。4、防水混凝土原材料要求4.1对原材料的要求（1）水泥 本工程所用水泥应符合通用硅酸盐水泥（GB175-2007）的规定。（2）粉煤灰 应选用二级以上粉煤灰，其技术指标应符合GB1596-2005用于水泥和混凝土中的粉
14、煤灰标准要求。（3）粗骨料 本工程采用泵送混凝土，为适应混凝土泵送工艺，先用粒径5-31.5mm碎石，其技术指标应符合JGJ52-2006普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准，所含泥土不得呈块状或包裹石子表面，吸水率不大于1.5%。（4）细骨料、中砂 所有技术指标应符合JGJ52-2006普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准要求。（5）膨胀剂 选用武汉三源特种建材有限责任公司生产的SY-G型高性能膨胀抗裂剂，其技术指标应符合产品相关标准要求。（6）减水剂 其技术指标应符合GB8076-2008混凝土外加剂标准要求。4.2防水混凝土配合比设计要求（1）水胶比不得大于0.50，有侵蚀性介质时水胶比不宜大于0.45。（2）在满足混凝土抗渗等级、强度等级和耐久性条件下，水泥用量不宜小于260m3。（3）砂率宜为3540，泵送时可增至45。（4）灰砂比宜为1:1.51:2.5。（5）防水混凝土采用预拌混凝土时，入泵坍落度宜控制在16020mm，坍落度每小时损失值不应大于20mm，坍落度总损失值不应大于40mm。（6）掺加引气剂或引气型减水剂时，混凝土含气量应控制在35。（7）补偿收缩混凝土单位胶凝材料用量应不小于300 kg/m3，用于后浇带的补偿收缩混凝土
