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补偿收缩混凝土防水工法
作者:管理员    发布于:2016-02-01 10:59:03    文字:【】【】【

补偿收缩混凝土防水工法

(YJGF22-92修改稿)

 

    用混凝土膨胀剂拌制的微膨胀混凝土称为补偿收缩混凝土。在钢筋和邻位限制下,这种混凝土在结构中建立0.2-0.7MPa预压应力,可防止或大大减轻混凝土硬化过程产生的收缩裂缝,从而达到抗裂防渗的结构自防水的目的,能收到明显的社会效益和经济效益。这一新技术给建筑防水设计和施工带来很大进步,正在被日益广泛地推广应用。以UEA、ZY、AEA为代表的硫铝酸钙类膨胀剂,从1988年开发应用至今,已应用约300万吨,折合补偿收缩混凝土约7500m3,应用于全国各种防水工程效果良好。

   《UEA补偿收缩混凝土防水工法》(YJGF22-92)自1992年实施以来,具有实际的指导作用。鉴于《混凝土膨胀剂》建材行业标准(JC476-2001)和《混凝土外加剂应用技术规范》(GBJ50119-2003)已修定,实施,原工法已不适用。根据十年来的施工经验,在原工法基础上进行修定。本工法适用于掺膨胀剂的补偿收缩混凝土结构防水的设计与施工。

1.工法特点

1.1 施工简便、灵活,可取消外防水层的施工工序,缩短工期。

1.2 建筑结构承重与防水功能合二为一,使防水有效年限和结构寿命相同。

1.3 特别适用于体型复杂,超长结构和大体积混凝土结构防水,解决通常附加防水层做法难以处理的困难,并能确保防水质量。

1.4 对于超长结构,后浇缝间距可延长至50m,后浇缝可在14d后回填膨胀混凝土。超过50m时,可用膨胀加强带代替后浇缝连续浇筑混凝土。

1.5 由于混凝土自身的致密特点,若因某种原因出现渗漏,位置直观,易于判断,修补方便。

2.适用范围

    凡要求抗裂防渗、接缝和填充用的混凝土工程和构件,都可以使用补偿收缩混凝土,就土建工程而言,特别适用于:

2.1 建筑物地下室、地下构筑物等。

2.2 建造水池、游泳池、污水处理池、水塔和贮罐等。

2.3 建造地铁、隧道、水利水电、海工等防水构筑物等。

2.4 超长楼板、体育场看台、防辐射混凝土构筑物等。

2.5 刚性防水屋面、梁柱接头、后浇缝的填充混凝土、机械设备和补强的二次灌注等。

3.结构防水基本原理

    补偿收缩混凝土是一种微膨胀混凝土,当膨胀剂加入普通水泥和水拌合后,水化反应形成膨胀性水化物钙矾石(C3A·3CaSO4·32H2O)或Ca(OH)2,这是它的膨胀源。

    当混凝土膨胀时对钢筋产生拉应力,与此同时钢筋也对混凝土产生了相应的压应力。一般来说,在钢筋混凝土结构中建立0.2-0.7MPa预压应力,这就相当于提高了混凝土的早期抗拉强度,同时推迟了混凝土收缩的产生过程,抗拉强度在此期间得到较大的增长,当混凝土开始收缩时,其抗拉强度已增长到足以抵抗收缩产生的拉应力,从而防止和大大减轻混凝土的收缩开裂,达到抗裂防渗的目的。

    结构自防水的前提是控制有害裂缝,关键要解决钢筋混凝土硬化过程中的收缩变形。补偿收缩混凝土具有抗裂防渗的双重功能,这是其他外加剂防水混凝土所不具备的。

4.设计注意事项

    补偿收缩混凝土结构设计与普通钢筋混凝土结构设计基材相同,鉴于补偿收缩混凝土的限制膨胀要用钢筋和邻位约束才能产生预压应力,对设计要求是:

4.1 根据《混凝土外加剂应用技术规范》GBJ50119-2001规定,补偿收缩混凝土最重要的技术指标是限制膨胀率。设计者应在设计图纸上注明:“采用掺膨胀剂的补偿收缩混凝土,强度等级、抗渗标号、水中养护14d的混凝土限制膨胀率≥0.015%(或更高些)。”

4.2 补偿收缩混凝土设计规范与普通钢筋混凝土设计规范基本相同。

4.3 鉴于墙体受施工养护和外界温差影响较大易开裂,水平构造筋的间距宜小于150mm,配筋率宜在0.4-0.6%。由于墙体受底板或楼板的约束较大,混凝土胀缩不一致,宜在墙体中部设一道水平筋间距为80-100mm,高1000mm的“水平暗梁”。墙体混凝土的限制膨胀率设计宜大于0.25%。

4.4 对于墙体与柱子相连的档土墙,易在离柱子1-2m处出现应力集中的纵向裂缝,宜插入1.5-2.0m水平附加筋,插入柱子中200-300mm,插入墙体中1200-1600mm,该处配筋提高10-15%。

4.5 结构开口部和突出部位应添增附加筋。

4.6 采用补偿收缩混凝土时,底板后浇缝最大间距可延长至50m。超过50m的超长结构可用膨胀加强带替代后浇带,加强带宽度为2m,带两侧用Φ2铁丝网拦隔,并用钢筋加固。带外用限制膨胀率大于0.015%的补偿收缩混凝土浇筑,带内用限制膨胀率大于0.03%、强度等级提高5MPa的膨胀混凝土浇筑,可用连续式或间歇式循环浇筑而不留后浇缝。但由于边墙受施工养护和温差影响大,应以50m左右分段浇筑,每段之间设一道2m宽膨胀加强带,带两侧设钢板止水板,浇筑后14d可用大膨胀混凝土回填。

5.混凝土配合比设计

5.1 原材料选择

膨胀剂质量应符合《混凝土膨胀剂》JC476-2001标准。水泥选用ISO32.5号以上水泥,粗骨料粒径不宜大于4.0cm,且含泥量小于1%,细骨料宜用中砂、细度模数≥2.6,含泥量小于2%。减水剂等化学添加剂和粉煤灰、矿渣粉等掺合料应符合有关国家标准。水为自来水或洁净河水。

    5.2.  混凝土配合比设计

    原则上,普通型膨胀剂掺量(替代胶凝材料率)为10-12%,对于低掺的高性能膨胀剂为7-8%。但是,由于水泥的活性和组成不同,化学添加剂的品种和掺量不同,必须根据现场原材料和混凝土坍落要求,以及GBJ50119-2003规范要求,配制的补偿收缩混凝土应达到水中14d的限制膨胀率0.015%;填充性膨胀混凝土水中14d限制膨胀率大于0.025%,同时达到设计强度等级和抗渗标号。应根据不同结构部位的限制膨胀率设定值确定膨胀剂的掺量。

5.3 膨胀剂掺量的计算方法:设基准混凝土配合比中水泥和粉煤灰掺合料用量分别为C0、F0,膨胀剂取代胶凝材料率为K。

A. 胶凝材料为水泥和膨胀剂时,

    膨胀剂掺量E=C0·K,水泥用量C=C0-E

B. 胶凝材料为水泥,粉煤灰等掺合料和膨胀剂时,

    膨胀剂掺量E=(C0+F0)·K

        掺合料F=F0(1-K)

        水泥C=C0(1-K)

5.4 按《地下工程防水技术规范》GB50108-2001,用于防水混凝土的水泥用量不得小于320kg/m3,当有掺合料时,其水泥用量不得小于280kg/m3,水胶比不宜大于0.55,以此原则确定膨胀剂掺量。

5.5 当掺入粉煤灰的大体积补偿收缩混凝土用于地下或水中工程时,为降低水泥用量和混凝土温差,推荐用60d抗压强度作为设计强度等级。

5.6 当掺入减水剂等化学外加剂时,必须通过试验确定与膨胀剂相适应的品牌和掺量。

5.7 掺膨胀剂的泵送混凝土,入泵坍落度宜控制在140-160mm

6.施工注意事项

6.1 现拌工地或搅拌站必须按确定的补偿收缩混凝土配合比投料,尤其膨胀剂不得少掺或误掺,要派技术人员加强监督。计量装置必须准确,开盘前要检验校正,使用中要进行校核。

6.2 混凝土搅拌时间要比普通混凝土延长30s。出盘混凝土温度宜低于30℃。

6.3 混凝土坍落度要满足施工要求,浇筑时间间隔不宜超过1.5h,运距较远或炎热天气施工可掺入缓凝减水剂;低温下施工可掺入早强减水剂或防冻减水剂。

6.4 浇筑时混凝土的自由落距应控制在2m以内,震捣要均匀,密实,不漏震、不欠震、不过震。

6.5 混凝土终凝前,要反复抹压,防止表面沉缩裂缝出现。

6.6 补偿收缩混凝土浇筑后的养护非常重要,应根据气温情况,及时浇水养护,使混凝土外露表面始终保持湿润状态,养护期不少于14d

负温施工要保证混凝土入模温度大于5℃,浇筑后立即用塑料薄膜和保温材料进行保温保湿养护。

6.7 墙体宜用胶合板作模板,混凝土浇完1d后,松动模板螺丝离缝2-3mm,然后从顶部浇水养护。为防止早期产生温差裂缝,拆模时间不得早于3d,拆模后尽快在墙内外侧挂贴塑料膜或麻袋片,喷水养护不小于14d

6.8 在30℃以上炎热天气施工,墙体中混凝土要适当调高膨胀剂掺量,降低混凝土入模温度,特别要加强湿养护。

6.9 大体积混凝土要采取保温保湿措施(如蓄水养护等)控制内外温差少于30℃。

6.10 施工缝的处理

    在接茬表面先予湿并铺上2cm厚的1:2掺膨胀剂的水泥砂浆,然后再浇较筑补偿收缩混凝土。

6.11 缺陷的修补

    如浇筑完成混凝土出现蜂窝狗洞或裂渗等缺陷,可凿去松动部分或开缝,清洗干净后,用1:2掺膨胀剂的水泥砂浆修补完好。贯穿裂缝则用柔性防水涂料或防水卷材局部修补。

6.12 维护措施

    混凝土结构浇筑完后,地下室要尽早用灰土回填,屋面要尽早作防水层和保温层。

    遇强风和骤冷下,地下通道要临时封闭,以防止温差裂缝出现。

7.劳动组织和机具设备

    和普通混凝土所需机具设备一样,主要有搅拌机(车)、垂直和水平运输机具(泵管、吊车、翻斗车等),震捣棒或平板震捣器,计量器具等,水平抹面推荐用电动抹压机。

    劳动组织与普通混凝土施工时相同,操作人员的多少,取决于浇筑数量,浇筑部位的难易程度等因素。但是,一定要加强后台或搅拌站和浇筑地点的技术监督和指导,尤其要建立养护班子,加强混凝土的养护监督。

8.质量控制

8.1 应符合国家标准《钢筋混凝土施工及验收规范》、《地下工程防水技术规范》和《屋面工程技术规范》中的有关条文规定。为此,工程技术人员应根据工程具体情况,必须编制分项施工方案,向施工人员进行技术交底,贯彻执行上述规范中的条文;施工员(工长)需要亲自跟班,检查指导,认真组织实施,做到精心操作,确保混凝土质量。

8.2 施工用补偿收缩混凝土的配合比应达到规范(或设计)要求的限制膨胀率,设计的强度等级和抗渗标号,主要措施为事先进行构造筋的合理配置和分缝,优选混凝土配合比,精心施工和重视养护,加强现场监督。

8.3 防水混凝土的结构,应符合《地下工程防水技术规》GB50108-2001下列规定:

    1.结构厚度不应小于250mm

    2.裂缝宽度不得大于0.2mm,并不得贯通;

    3.迎水面钢筋保护层厚度不应小于50mm

8.4 防水工程经雨季或试水观察,任何部位不允许发生渗漏现象。若局部出现渗漏,可将渗漏处有缺陷的混凝土彻底清除,将其表面凿毛,冲洗干净后,抹上掺膨胀剂的水泥砂浆,如渗漏严重,先用堵漏材料止水,再用掺膨胀剂的水泥砂浆抹面或用防水涂料修补。

9.安全措施

    必须遵照国家颁发的《建筑安装工程安全规范》和施工企业主管机关发布的有关文件和规定,结合工程实际,逐项进行落实。

10.经济效益

    在地基稳定条件下,地下、水工和海工工程采用补偿收缩混凝土结构自防水,底板可取消外防水作业,侧墙无明显的裂缝或表面裂缝宽度小于0.2mm时,也可不作外防水。但根据防水等级需求,侧墙外壁宜用可湿作业的防水涂料或防水卷材作一道附加防水层。

    由于补偿收缩混凝土可作结构自防水和延长后浇缝间距,省工省料省时,可节省建设费和缩短工期,其经济效益十分显著。掺膨胀剂的补偿收缩混凝土单价比普通混凝土贵20-30元/m3,以平均厚度500mm计,防水费约10-15元/m2,比柔性防水层便宜2-3倍。

    以上经济对比,仅为取消防水层一项的效益,尚不包括随之可削减的找平层,保护层和少挖与回填土方所节省的金额,以及由于缩短工期节省的人工管理费和抽水费。

 11.工程实例

    从1988年至目前为止,全国已应用UEA、ZY、AEA等补偿收缩混凝土约7500万m3,使用UEA、ZY、AEA等混凝土膨胀剂约300万吨,成功应用于数千个防水工程,重大工程有:

    (1)首都机场新航站楼地下室,UEA混凝土160,000m3

(2)北京地铁防水衬砌,UEA混凝土150,000m3

(3)珠海拱北口岸广场地下工程,UEA混凝土80,000m3

    (4)武汉国际会展中心地下室,UEA混凝土120,000m3

    (5)厦门国际机场,AEA混凝土50000m3;

    (6)福州长乐国际机场航站楼地下室,UEA混凝土68,000m3

    (7)北京望京、方庄住宅区地下室,UEA混凝土88,000m3

(8)深圳体育中心看台,深圳华为科研中心,UEA混凝土

     22,000m3

    (9)合愉高速公路隧道,AEA混凝土150,000m3

    (10)石家庄、天津污水处理厂,UEA混凝土45,000m3

    (11)西安国际机场,AEA混凝土45000m3

(12)上海世界贸易商城,UEA混凝土65,000m3

    (13)深圳华为科研中心地下室,ZY混凝土96370m3

    (14)北京市北四环地下连续墙,ZY混凝土62000m3

    (15)苏州工业园商业街F城,ZY混凝土35000m3

    采用补偿收缩混凝土结构自防水工程使用时间最长为20年,至今未渗漏,内部干燥,均取得良好的社会效果。

12.其他

UEA、AEA混凝土膨胀剂是中国建筑材料科学研究院的重大发明专利。1988年部级技术鉴定;1989年国家科委把该产品列为国家级新产品;1992年获国家科技进步二等奖;1993年列为建设部科技成果重点推广项目;《UEA补偿收缩混凝土防水工法》被建设部列为国家级工法(YJGF22-92);UEA补偿收缩混凝土《超长钢筋混凝土无缝设计和施工方法》被国家专利局授予专利技术(专利号:93117132.6)。

 

               中国建筑材料科学研究院, 执笔:游宝坤

 

脚注信息

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