论文部分内容阅读
摘 要随着建筑结构的超长、超大化和外加剂技术的发展，建筑结构对混凝土的性能要求日益增高。本文结合工程实例，针对混凝土的特点，介绍了防水混凝土采用“三掺”技术，生产出“高强、高韧性、中弹和低热”的抗裂混凝土，从而提高了混凝土抗裂防渗性能，解决了混凝土结构收缩和防水问题。
关键词防水混凝土；三掺技术；抗裂防渗
中图分类号TU文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)071-0147-01
随着施工技术的发展，超长、超大防水混凝土构件的建筑物不断出现，超长、超大防水混凝土的浇筑技术已被人们所关注，防治该类防水混凝土的温度裂缝和收宿裂缝，提高防水混凝土的抗裂防渗性能，已是目前工程技术人员研究的课题之一。笔者结合茂石化污水处理场完善配套设施——“好氧生化池”工程实例，介绍了超长、超大防水混凝土结构施工中，采用“三掺”技术措施，提高了混凝土的抗裂防渗性能。“三掺”技术的实施，不但缩短了工期，节约了成本；而且解决了超长、超大防水混凝土结构收缩及抗裂防渗问题。
1普通混凝土特性
水泥本身是一种水硬性胶凝材料，新浇筑的混凝土随着水化反应，释放大量水化热，使混凝土结构的内部温度升高，其结构内、外形成较大温差，当温差达到某个数值后，便使混凝土结构引起较大的温度应力。由于混凝土初期的抗拉强度低于温度应力，因而会产生温度裂缝；再则，混凝土硬化过程中会产生实体收缩变形，由于收缩变形应力远远大于混凝土自身结构抗拉强度，因此，混凝土会产生收缩裂缝。如果工程结构是超长、超大防水混凝土结构，干缩裂缝是考虑和控制的重点，任何防水混凝土结构，抗裂比防渗更重要，不裂就不渗。所以，混凝土结构既要保证抗压强度，又要达到抗裂防渗目的，就必须要改变普通混凝土的性能，生产出“高强、高韧性、中弹和低热”的抗裂防渗混凝土。采用“三掺”技术措施，可提高混凝土的抗裂防渗性能，下面探讨一下“三掺”技术。
2“三掺”技术
超长、超大防水混凝土结构的施工技术关键是：控制构件的内、外温差和收缩变形引起的裂缝，以及构件的密实度问题，由于超长、超大混凝土的收缩变形，极易造成构件有害裂缝，造成渗漏。因此，根据本工程自身特点，在混凝土中采用“三掺”技术措施，使防水混凝土的抗裂性、防渗性和密实度达到预期目的。具体掺和材料如下：
1）一掺缓凝型高效减水剂。减水剂对水泥颗粒有明显的分散效应，可有效增加混凝土的流动性及和易性，而且能降低水灰比，若保持混凝土的强度不变，可节约水泥10%，从而降低混凝土水化热，也可明显延缓构件升温峰值的出现。由于混凝土的强度会随龄期的增长而增大，所以，等到放热峰值（延缓后）出现时，混凝土强度已增大了，从而减少裂缝出现的概率。
2）二掺粉煤灰。由于粉煤灰含有大量的硅、铝氧化物，它本身只有很弱的胶凝性质，但在水存在的情况下，它能与CaO化合，进行二次反应，从而形成水硬性固体，这种性质称为火山灰活性。用粉煤灰取代部分水泥可改善混凝土的和易性、稳定性和密实度，达到抗裂防渗的目的，但过量掺和粉煤灰也会使构件产生裂缝。因此，粉煤灰取代水泥的最大限量，对于不同的水泥，应采用不同的掺量，普硅水泥不大于20%，火山灰水泥不大于10%。
3）三掺膨胀剂。掺加膨胀剂后，一方面可取代部分水泥，有效地减少水化热，降低混凝土的温升值，另一方面，由于膨胀作用，可以补偿混凝土本身的体积变形收缩，起到补偿作用。但应注意，如果膨胀剂掺和太多，亦会破坏混凝土的抗裂防渗性能。因此，膨胀剂的选择，是配置补偿混凝土的关键，除了要达到设计强度等级外，还要满足膨胀量（即：补偿收缩能力）的要求。正确掌握混凝土补偿收缩技术的运用方法，应通过大量试验来确定膨胀剂的最佳掺量。
3施工措施
经试验研究表明，采用“三掺”技术，是设计适用抗裂防渗混凝土配合比的关键，而改进生产施工工艺和加强养护，是保证抗裂防渗混凝土质量的重要施工措施。因此，在施工中为了提高混凝土的极限拉伸强度，可采用以下措施：
1）严格控制混凝土的坍落度和水灰比。合适的坍落度和水灰比，可避免粗骨料下沉，表面浮浆增多，使混凝土抗裂性能增大，干缩减少，达到混凝土抗裂防渗的目的。
2）采用二次振捣工艺。即在混凝土初凝前，对其进行二次振捣。这一方法可提高钢筋的握裹力、增加混凝土的密实度和抗拉强度，减少收缩变形。
3）采用二次抹压技术。即在混凝土初凝后，用铁抹子对其表面实施第二次抹实。这样，可控制混凝土表面龟裂。
4）加强早期养护。覆蓋塑料薄膜和麻袋，可防止混凝土水份蒸发；适时浇水养护，可控制混凝土表面温度，避免混凝土内、外温差超过25℃。冬期施工时，要适当延长混凝土保温覆盖时间，并涂刷养护剂保养，采用“三掺”技术配制的混凝土，其养护时间不少于14天。
5）在混凝土中设置合适的收缩缝。即：通过设置“后浇带”或“膨胀加强带”的方法，对混凝土的收缩进行补偿。
4应用实例
茂石化100万吨/年乙烯改扩建，污水处理场完善配套设施——“好氧生化池”工程，建筑面积4000多m2，本工程池底板板厚为600mm，长度和宽度分别为82.6m和50m，池壁厚度为400mm，池壁高度为6m，池底板及壁板混凝土强度等级为C35、抗渗等级S8。经反复试配，材料选择及质量控制要点如下：
1）水泥：广西海螺牌42.5号普通硅酸盐水泥。用量：295kg/m3。质量控制要点：水泥强度、凝结时间和体积安定性。尤其是水泥体积安定性是否合格，对混凝土抗裂防渗性能影响极大。
2）砂：河砂，细度模数2.5~3.3，含泥量小于0.8%，属中粗砂。质量控制要点：砂的含泥量。
3）碎石：本地花岗岩碎石，5~31.5mm连续级配，含泥量小于0.2%，压碎指标＜10%。质量控制要点：防止“碱-骨料反应”。
4）粉煤灰：Ⅱ级粉煤灰，掺量为水泥用量的14.2%。
5）膨胀剂：UEA膨胀剂，可补偿混凝土变形收缩，掺量为水泥用量的12%。
6）减水剂：采用缓凝型复合高效减水剂，掺量为水泥用量的2.8%。
5结束语
“三掺”技术措施，能有效地指导防水混凝土配合比的设计，只要从设计配合比的源头抓起，正确选择外加剂（外加材料），优选混凝土配合比，落实施工过程的质量保证措施，加强混凝土构件的保温、保湿养护，超长、超大防水混凝土的抗裂防渗功能是能够保证的。
参考文献
[1]GB50208-2002地下防水工程质量验收规范[S].
[2]徐良.高层建筑底板大体积混凝土的裂缝控制[J].工程质量,2004,9:19-21.。
[3]杨中源,程建军,汪中琦.超长大面积混凝土楼板结构施工技术[J].施工技术,2004,33(4):13-16.
作者简介
刘锦光（1957-），广东梅州人，本科，广东中骏建设工程有限公司高级工程师，研究方向：建筑技术管理。
关键词防水混凝土；三掺技术；抗裂防渗
中图分类号TU文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)071-0147-01
随着施工技术的发展，超长、超大防水混凝土构件的建筑物不断出现，超长、超大防水混凝土的浇筑技术已被人们所关注，防治该类防水混凝土的温度裂缝和收宿裂缝，提高防水混凝土的抗裂防渗性能，已是目前工程技术人员研究的课题之一。笔者结合茂石化污水处理场完善配套设施——“好氧生化池”工程实例，介绍了超长、超大防水混凝土结构施工中，采用“三掺”技术措施，提高了混凝土的抗裂防渗性能。“三掺”技术的实施，不但缩短了工期，节约了成本；而且解决了超长、超大防水混凝土结构收缩及抗裂防渗问题。
1普通混凝土特性
水泥本身是一种水硬性胶凝材料，新浇筑的混凝土随着水化反应，释放大量水化热，使混凝土结构的内部温度升高，其结构内、外形成较大温差，当温差达到某个数值后，便使混凝土结构引起较大的温度应力。由于混凝土初期的抗拉强度低于温度应力，因而会产生温度裂缝；再则，混凝土硬化过程中会产生实体收缩变形，由于收缩变形应力远远大于混凝土自身结构抗拉强度，因此，混凝土会产生收缩裂缝。如果工程结构是超长、超大防水混凝土结构，干缩裂缝是考虑和控制的重点，任何防水混凝土结构，抗裂比防渗更重要，不裂就不渗。所以，混凝土结构既要保证抗压强度，又要达到抗裂防渗目的，就必须要改变普通混凝土的性能，生产出“高强、高韧性、中弹和低热”的抗裂防渗混凝土。采用“三掺”技术措施，可提高混凝土的抗裂防渗性能，下面探讨一下“三掺”技术。
2“三掺”技术
超长、超大防水混凝土结构的施工技术关键是：控制构件的内、外温差和收缩变形引起的裂缝，以及构件的密实度问题，由于超长、超大混凝土的收缩变形，极易造成构件有害裂缝，造成渗漏。因此，根据本工程自身特点，在混凝土中采用“三掺”技术措施，使防水混凝土的抗裂性、防渗性和密实度达到预期目的。具体掺和材料如下：
1）一掺缓凝型高效减水剂。减水剂对水泥颗粒有明显的分散效应，可有效增加混凝土的流动性及和易性，而且能降低水灰比，若保持混凝土的强度不变，可节约水泥10%，从而降低混凝土水化热，也可明显延缓构件升温峰值的出现。由于混凝土的强度会随龄期的增长而增大，所以，等到放热峰值（延缓后）出现时，混凝土强度已增大了，从而减少裂缝出现的概率。
2）二掺粉煤灰。由于粉煤灰含有大量的硅、铝氧化物，它本身只有很弱的胶凝性质，但在水存在的情况下，它能与CaO化合，进行二次反应，从而形成水硬性固体，这种性质称为火山灰活性。用粉煤灰取代部分水泥可改善混凝土的和易性、稳定性和密实度，达到抗裂防渗的目的，但过量掺和粉煤灰也会使构件产生裂缝。因此，粉煤灰取代水泥的最大限量，对于不同的水泥，应采用不同的掺量，普硅水泥不大于20%，火山灰水泥不大于10%。
3）三掺膨胀剂。掺加膨胀剂后，一方面可取代部分水泥，有效地减少水化热，降低混凝土的温升值，另一方面，由于膨胀作用，可以补偿混凝土本身的体积变形收缩，起到补偿作用。但应注意，如果膨胀剂掺和太多，亦会破坏混凝土的抗裂防渗性能。因此，膨胀剂的选择，是配置补偿混凝土的关键，除了要达到设计强度等级外，还要满足膨胀量（即：补偿收缩能力）的要求。正确掌握混凝土补偿收缩技术的运用方法，应通过大量试验来确定膨胀剂的最佳掺量。
3施工措施
经试验研究表明，采用“三掺”技术，是设计适用抗裂防渗混凝土配合比的关键，而改进生产施工工艺和加强养护，是保证抗裂防渗混凝土质量的重要施工措施。因此，在施工中为了提高混凝土的极限拉伸强度，可采用以下措施：
1）严格控制混凝土的坍落度和水灰比。合适的坍落度和水灰比，可避免粗骨料下沉，表面浮浆增多，使混凝土抗裂性能增大，干缩减少，达到混凝土抗裂防渗的目的。
2）采用二次振捣工艺。即在混凝土初凝前，对其进行二次振捣。这一方法可提高钢筋的握裹力、增加混凝土的密实度和抗拉强度，减少收缩变形。
3）采用二次抹压技术。即在混凝土初凝后，用铁抹子对其表面实施第二次抹实。这样，可控制混凝土表面龟裂。
4）加强早期养护。覆蓋塑料薄膜和麻袋，可防止混凝土水份蒸发；适时浇水养护，可控制混凝土表面温度，避免混凝土内、外温差超过25℃。冬期施工时，要适当延长混凝土保温覆盖时间，并涂刷养护剂保养，采用“三掺”技术配制的混凝土，其养护时间不少于14天。
5）在混凝土中设置合适的收缩缝。即：通过设置“后浇带”或“膨胀加强带”的方法，对混凝土的收缩进行补偿。
4应用实例
茂石化100万吨/年乙烯改扩建，污水处理场完善配套设施——“好氧生化池”工程，建筑面积4000多m2，本工程池底板板厚为600mm，长度和宽度分别为82.6m和50m，池壁厚度为400mm，池壁高度为6m，池底板及壁板混凝土强度等级为C35、抗渗等级S8。经反复试配，材料选择及质量控制要点如下：
1）水泥：广西海螺牌42.5号普通硅酸盐水泥。用量：295kg/m3。质量控制要点：水泥强度、凝结时间和体积安定性。尤其是水泥体积安定性是否合格，对混凝土抗裂防渗性能影响极大。
2）砂：河砂，细度模数2.5~3.3，含泥量小于0.8%，属中粗砂。质量控制要点：砂的含泥量。
3）碎石：本地花岗岩碎石，5~31.5mm连续级配，含泥量小于0.2%，压碎指标＜10%。质量控制要点：防止“碱-骨料反应”。
4）粉煤灰：Ⅱ级粉煤灰，掺量为水泥用量的14.2%。
5）膨胀剂：UEA膨胀剂，可补偿混凝土变形收缩，掺量为水泥用量的12%。
6）减水剂：采用缓凝型复合高效减水剂，掺量为水泥用量的2.8%。
5结束语
“三掺”技术措施，能有效地指导防水混凝土配合比的设计，只要从设计配合比的源头抓起，正确选择外加剂（外加材料），优选混凝土配合比，落实施工过程的质量保证措施，加强混凝土构件的保温、保湿养护，超长、超大防水混凝土的抗裂防渗功能是能够保证的。
参考文献
[1]GB50208-2002地下防水工程质量验收规范[S].
[2]徐良.高层建筑底板大体积混凝土的裂缝控制[J].工程质量,2004,9:19-21.。
[3]杨中源,程建军,汪中琦.超长大面积混凝土楼板结构施工技术[J].施工技术,2004,33(4):13-16.
作者简介
刘锦光（1957-），广东梅州人，本科，广东中骏建设工程有限公司高级工程师，研究方向：建筑技术管理。