李國(guó)良

張家口市橋東建設(shè)局工程項(xiàng)目開發(fā)部

蓄水池是人工修建的具有防滲的蓄水設(shè)施,曾經(jīng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛運(yùn)用,而如今的文化廣場(chǎng)建設(shè),為了突出文化特色,也較多的用在景觀水系中.無(wú)論何種水池,在施工中除達(dá)到設(shè)計(jì)要求,施工中防滲漏的技術(shù)措施是難點(diǎn)、重點(diǎn).

1 工程概況

2007年張家口市龍泉廣場(chǎng)開工建設(shè),施工時(shí)間從9月18日至11月10日,該工程中的循環(huán)水系是廣場(chǎng)主要的景色風(fēng)格,450立方米的地下蓄水池是循環(huán)水系的核心.池壁、池底及池頂全部采用現(xiàn)澆鋼筋防水砼,平面程扇形,中間設(shè)置一排鋼筋砼承重柱,頂板為主次梁結(jié)構(gòu).砼設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C30,抗?jié)B標(biāo)號(hào)P8,抗凍標(biāo)號(hào) D50.

2 技術(shù)分析

根據(jù)我國(guó)現(xiàn)行砼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定,地下或半地下的現(xiàn)澆鋼筋砼水池,每隔25m～30m要設(shè)置伸縮縫,此長(zhǎng)度范圍內(nèi)如果不設(shè)置伸縮縫,就會(huì)因溫度變化或砼收縮變形導(dǎo)致水池開裂而引起滲漏,即便在其外部設(shè)置柔性防水也不能補(bǔ)救其滲水的危害.但在鋼筋砼結(jié)構(gòu)中,由溫度變形引起的裂縫可以采用配置適當(dāng)?shù)臏囟确植夸摻顏?lái)控制,而收縮變形引發(fā)的裂縫產(chǎn)生有其特殊的機(jī)理,單靠改變鋼筋的布置是無(wú)法完全消除的.但是如果設(shè)置伸縮縫,不僅施工麻煩,而且一旦施工不當(dāng)則極易引起滲漏,影響水池的正常使用.

在施工過(guò)程中,我與設(shè)計(jì)單位溝通,用極限變形來(lái)計(jì)算設(shè)置伸縮縫的間距L,如果結(jié)構(gòu)物的長(zhǎng)度(含寬度)小于L,則鋼筋砼結(jié)構(gòu)就可以不設(shè)置伸縮縫從而也不產(chǎn)生裂縫:

式中:E為彈性模量;H為板(或墻)的計(jì)算厚度,C為地基對(duì)砼的約束系數(shù):α為砼的線性膨脹(一般取1×10-5),T為綜合溫差,εp為砼的基線拉伸,arcch為雙曲線合余弦的反函數(shù).

由上式知道,地基對(duì)底板的阻力系數(shù)在C趨于0時(shí),即底板幾乎不產(chǎn)生阻力,底板接近自由變形時(shí),伸縮縫的間距可任意長(zhǎng),即可取消底板上的伸縮縫,因?yàn)楸舅卦诮Y(jié)構(gòu)底板下設(shè)置了土工布做為滑動(dòng)層來(lái)解決對(duì)底板的約束;通過(guò)上式還可以看出,溫差和收縮相對(duì)變形與結(jié)構(gòu)材料的極限拉伸之間的關(guān)系(即α T 與εp的關(guān)系)很重要,一般總是｜α T｜＞εp,故分母總是正的,它們的差值越大,伸縮縫間距越小;差值越小,伸縮縫間距越大,當(dāng)計(jì)算伸縮縫間距大于結(jié)構(gòu)尺寸時(shí),則無(wú)需設(shè)置縫.在降低溫差或收縮與提高砼的極限拉伸值的方法中,提高砼極限拉伸值是十分困難的,而降低砼的水化熱和減少砼的收縮變形倒是具有可行性.在綜合溫差T=T1+T2,其中T1為砼水化熱最高溫度與環(huán)境平均氣溫之差,規(guī)范中要求T1＜25℃,這個(gè)溫差在施工中可以通過(guò)采取圍護(hù)和養(yǎng)護(hù)措施實(shí)現(xiàn);T2為砼收縮當(dāng)量溫差,T2=εy(t)/a式中的εy為砼收縮值.對(duì)于普通砼來(lái)說(shuō),εy(180)=(4～6)×10-4.而砼的早期(10～15天)極限拉伸值很低,一般εp=(1～2)×10-4(考慮徐變),因而很容易出現(xiàn)裂縫.

通過(guò)本水池工程實(shí)踐證明,往砼中添加膨脹劑,不但可以彌補(bǔ)砼的收縮,在砼中建立預(yù)壓應(yīng)力,而且能降低砼的綜合溫差.以添加的氧化鈣膨脹劑為例,產(chǎn)生的膨脹溫差T2=1×10-4/(1×10-5)=10℃,即降低溫差10℃,這是一種潛在的溫差補(bǔ)償效應(yīng),對(duì)于普通砼來(lái)說(shuō),由于產(chǎn)生收縮,T2為正值,對(duì)于加了膨脹劑的砼來(lái)說(shuō),由于產(chǎn)生膨脹,T2為負(fù)值,綜合溫差 T=T1– T2,使｜α T｜≤｜εp｜,便可控制裂縫的產(chǎn)生了.

3 施工控制原材料及配合比

(1)試驗(yàn)原料為:

黃洋山水泥42.5普硅(C),其安定性、初凝時(shí)間終凝時(shí)間等性能相當(dāng)穩(wěn)定,3天抗壓強(qiáng)度達(dá)31.0MP,28天抗壓強(qiáng)度最低達(dá)48.0MP以上.

建筑用中砂,產(chǎn)于大清河上游,細(xì)度2.6,含泥量0.2%,含水率1%.

石子,產(chǎn)于當(dāng)?shù)貏⑵核?10～20連續(xù)級(jí)配,含泥量0.02%,針片狀含量3.2%.

無(wú)水硫酸鈣型膨脹劑(CSA),CaO型膨脹劑(CEA).

河北沙電一級(jí)粉煤灰(FA),細(xì)度6%,需水量92%,失燒量1.40%.

FD-1型復(fù)合防凍劑.

試驗(yàn)配比的確定:用水量根據(jù)試配強(qiáng)度計(jì)算:

W/C=0.46×48÷(43.23+0.46×0.07×48)=0.49

大戰(zhàn)在即，豆腐坊的生意卻比往日更繁忙。假如不是四周槍炮林立，不是當(dāng)街口一堆堆疊得小山似的沙包，還有沙包后伸出來(lái)的輕重機(jī)槍，光看豆腐坊的生意還真和平日里沒啥兩樣：幾大口鐵鍋一溜排開，火頭正旺，入了鍋的豆腐水滋滋冒著泡；幾個(gè)伙計(jì)光著膀子，系著圍裙，正抬著一大桶豆腐水往木格子里倒，只消一會(huì)，點(diǎn)了鹵的豆腐就結(jié)得硬硬邦邦。

水灰比0.49,考慮歷年經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和泵送劑的減水率確定用水量為175kg/m3.

膠結(jié)材料:水泥、粉煤灰、膨脹劑總用量計(jì)算值為357kg/m3,設(shè)粉煤灰對(duì)水泥的取代率為15%,則膠材總用量增加為373kg/m3.(CEA)膨脹劑為9.4%,由于水泥強(qiáng)度等級(jí)高,摻入粉煤灰,使膠材料總用量不至于太少,利于發(fā)揮膨脹劑的膨脹作用.

砂率:泵送砼坍落度控制指標(biāo)為160～180mm,砂率選定42%.

(2)砼試驗(yàn).

根據(jù)上述參數(shù)計(jì)算砼配合比,水灰比調(diào)整范圍為±0.05,分三組試拌砼,配合比見下表1:

表1 砼配合比(kg/m3)

根據(jù)15組試驗(yàn)結(jié)果確定的工程實(shí)用砼配合比列于下表2.

表2 砼試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)我國(guó)現(xiàn)行砼外加劑實(shí)用技術(shù)規(guī)范的規(guī)定,配制補(bǔ)償收縮砼水泥最低用量不得少于280kg/m3,所以將水泥用量調(diào)到300kg/m3,砂率調(diào)到43%,粉煤灰用量略有增加,新拌砼的塌落度180～200mm,和易性、可泵性良好.7天抗壓強(qiáng)度大于85%,28天抗壓強(qiáng)度達(dá)到120%.抗?jié)B標(biāo)號(hào)達(dá)到P10要求.14天水中限制膨脹率達(dá)0.021%.

表3 7天抗壓強(qiáng)度MPa

表4 28天抗壓強(qiáng)度(MPa)

養(yǎng)護(hù)制度一:在的冰柜里,成型后靜停4h后,入冰柜,到齡期后由冰柜轉(zhuǎn)標(biāo)養(yǎng)室解凍3h后破型或測(cè)量(D養(yǎng)護(hù)).

養(yǎng)護(hù)制度二:在20標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)養(yǎng)護(hù),以作對(duì)比(B養(yǎng)護(hù)).

從低溫7天可以看出,CSA膨脹劑具有早強(qiáng)性,單加CEA與CSA相比,前者強(qiáng)度較低.當(dāng)試件從負(fù)溫7天轉(zhuǎn)為標(biāo)養(yǎng)時(shí),抗壓強(qiáng)度均有較大幅度的攀升,接近于標(biāo)養(yǎng)28天的強(qiáng)度,其接近程度,以CSA＞CSA+FA＞CEA.冰柜7天強(qiáng)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)28天強(qiáng)度的25%以上,超過(guò)受凍臨界結(jié)構(gòu)強(qiáng)度.

4 體會(huì)及施工要點(diǎn)

(1)體會(huì).

膨脹砼在負(fù)溫條件下養(yǎng)護(hù)時(shí),水泥的水化速度和膨脹劑的水化速度均減慢,二者的水化可基本協(xié)調(diào)進(jìn)行.宏觀上,強(qiáng)度隨負(fù)溫水化過(guò)程而較緩慢增加 ,限制膨脹率也有一定發(fā)展.負(fù)溫轉(zhuǎn)正溫后強(qiáng)度以較快速度上升接近標(biāo)養(yǎng)值,限制膨脹率也呈較大幅度增長(zhǎng).在整個(gè)養(yǎng)護(hù)過(guò)程中膨脹和強(qiáng)度發(fā)展具有協(xié)調(diào)性.摻CSA膨脹砼土負(fù)溫強(qiáng)度大于同齡期摻CEA膨脹砼的強(qiáng)度,也大于復(fù)摻CSA和FA的砼的強(qiáng)度,表明CSA較CEA早強(qiáng)好,CSA復(fù)摻FA后強(qiáng)度下降.在進(jìn)入冬季施工中,應(yīng)優(yōu)先選用CSA并控制粉煤灰的加入量.就養(yǎng)護(hù)條件而言,零下5度冰柜養(yǎng)護(hù)比冬季室外養(yǎng)護(hù)更惡劣,強(qiáng)度更低,膨脹砼在冬季施工時(shí)宜采用較好的保溫保濕覆蓋養(yǎng)護(hù),可免受凍害,轉(zhuǎn)正溫后強(qiáng)度發(fā)揮正常.

(2)施工要點(diǎn).

補(bǔ)償收縮砼在施工時(shí),要針對(duì)工程特點(diǎn)和膨脹砼的特性,砼的振搗必須密實(shí),不得漏振、欠振和過(guò)振.在砼終凝前,要用人工或機(jī)械多次抹壓,防止表面濃縮裂縫的產(chǎn)生,以免影響抗?jié)B質(zhì)量.后澆膨脹砼加強(qiáng)帶中雜質(zhì)必須清理干凈,充分預(yù)濕,然后以用膨脹砼填充澆筑;膨脹砼要特別要加強(qiáng)保護(hù),膨脹結(jié)晶體鈣礬石生成需要水,補(bǔ)償收縮砼澆筑后早期7～14天濕養(yǎng)護(hù)才能發(fā)揮補(bǔ)償砼收縮而發(fā)揮膨脹砼的效應(yīng).底板等部位,易養(yǎng)護(hù),可用麻袋或草席覆蓋,定期澆水養(yǎng)護(hù),若能蓄水更好.池體等立面結(jié)構(gòu),受外界的溫度、濕度影響較大,容易發(fā)生豎向裂縫.通過(guò)這項(xiàng)工程,砼澆筑完3到4天內(nèi)水化熱溫度達(dá)最高,而抗拉強(qiáng)度最低,如果早拆模板,墻體內(nèi)外溫差較大時(shí)而開裂,因此,墻體模板拆除時(shí)間宜不早于4天,如果采用木模板,墻體澆筑完后,1～2天,可松開木模板螺栓,讓模板離開墻體2mm間隙,在墻體頂部布置軟水管,在軟水管兩側(cè)每隔200mm鉆出水孔,噴淋5～7天后可拆除模板,再采用淋水或掛濕麻袋保溫保濕養(yǎng)護(hù)14天;如采用鋼模板,也需要帶模板養(yǎng)護(hù)3～5天,拆模后宜采用涂抹養(yǎng)護(hù)液的方法進(jìn)行養(yǎng)護(hù).但在冬季施工時(shí)不能澆水,采用保溫養(yǎng)護(hù)措施不少于14天.砼入模坍落度不宜過(guò)大,以140mm～160mm為佳,反之會(huì)引起砼離析而造成墻體砼的勻質(zhì)性變差,造成其在硬化時(shí)收縮應(yīng)力不均而產(chǎn)生裂縫.對(duì)外墻體回填土宜盡快完成并夯實(shí),特別是在秋冬季施工時(shí)要高度注意.在負(fù)溫施工時(shí)對(duì)砼出泵溫度與入模溫度的控制是很必要的,也是很關(guān)鍵的.

由于本工程屬于大體積砼,針對(duì)其工程及施工時(shí)間特點(diǎn),采用了補(bǔ)償收縮砼技術(shù),使用了膨脹劑與粉煤灰雙摻技術(shù),綜合處理了強(qiáng)度、抗?jié)B、防凍、泵送、降低中心溫度與防裂等多方面相關(guān)關(guān)系,砼具有了良好的工作性能與力學(xué)性能.