超长抗渗混凝土结构的无缝施工技术.pdf

第38卷第7期 人 民 黄 河 Vol.38,Wo.7 2016 年 7 月 YELLOW RIVER Jul.,2016 【 工 程 建 设 管 理 】【 工 程 建 设 管 理 】 超长抗渗混凝土结构的无缝施工技术 瞿媛媛 (河南省水利第一工程局， 河南郑州450003) 摘 要 ： 多数水利工程的混凝土结构复杂、 基础结构纵向长， 属超长抗渗混凝土结构， 为此需要改变常规设置伸缩缝的工艺。 针对具体工程， 考虑结构应力、 抗渗和地下水的影响， 提出了混凝土结构的自防水+内防水、 自防水+外防水、 自防水+xL-n型 高 性能防水膨胀剂等三种防渗方案， 通过对方案的技术特性、 施工条件、 经济性进行比较分析， 确定混凝土结构自防水+xL-n型 高 性能防水膨胀剂为最佳方案。 该技术利用膨胀混凝土补偿收缩的原理， 采用膨胀加长带代替后浇带， 实现了无缝施工， 同时对 易出现的施工质量问题， 通过原材料选用、 配合比设计、 试验验证、 浇筑速度控制等措施加以保障。 关键词：防渗；无缝施工工艺；方案比较；混凝土浇筑 中图分类号：TV543+.6 文献标志码： A doi:10.3969/j.issn.1000-1379.2016.07.032 1工程概况1工程概况 某水库工程是一座以防洪、 供水为主， 兼顾灌溉、 发电等的水利枢纽,控制流域面积9 223 km2,大坝底 板纵向长358 m、 宽 36 m、 高4.8 m,基底埋深8.5 m、 局 部埋深10 m。设置三道800 m m宽的后烧带,底板为 C35补偿收缩混凝土， 后浇带为C40补偿收缩混凝土, 抗渗等级P6。常规45〜 55 m钢筋混凝土结构必须设 置伸缩缝， 该工程长度超过常规混凝土结构的长度， 属 超长抗渗混凝土结构， 混凝土浇筑量大(9 500 m3)、 施 工难度高， 作业面处于山坡上， 开挖作业面狭小， 没有 常规的施工作业面， 同时工期要求紧， 还要考虑地下结 构的防渗问题。一旦设置伸缩缝， 渗透问题就不能根 治 ， 同时会延长施工工期。 2方案比选2方案比选 在选用新的施工工艺之前,在现场进行了不同施 工方案的模拟试验， 为最终方案的设计提供可靠的数 据资料。方 案 1 为混凝土结构自防水+内防水， 方案2 为混凝土结构自防水+外防水， 方 案 3 为混凝土结构 自防水+防水膨胀剂。以下结合3 种方案的优缺点、 合 理性和工程进度进行分析。 2 . 1 混凝土结构自防水+ 内防水2 . 1 混凝土结构自防水+ 内防水 混凝土结构自防水是指因混凝土自身的密实性而 具有一定防水能力的混凝土或钢筋混凝土结构形式。 它具有承重、 围护功能， 且可满足一定的耐冻融和耐腐 蚀要求。混凝土结构自防水+ 内防水是从混凝土结构 内侧做防水， 同时依靠混凝土结构自身的密实性进行 防水。 普通混凝土结构自防水是因自身的密实性而具有 一定的防水能力， 具有材料来源广泛、 操作工艺简单、 改善劳动条件、 缩短施工工期、 节约工程造价、 检查维 修方便的优点， 并且其混凝土抗渗试块容易满足抗渗 要求。缺点是对于超长结构混凝土， 容易造成混凝土 裂缝、 漏水。 内防水施工不在迎水面上,全封闭效果差。这种 方案不能杜绝裂缝和渗漏， 而工程地处迎水面， 因此无 法采用这种方案。 2 . 2 混凝土结构自防水+外防水2 . 2 混凝土结构自防水+外防水 混凝土结构自防水+外防水是指采用在混凝土结 构外侧铺贴防水卷材， 同时采用混凝土结构自身的密 实性而进行的防水措施。其优点是在高温下不变形， 遇低温时不脆裂、 有韧性， 适应一定的变形与胀缩， 不 易开裂， 同时施工方法简单、 质量容易保证。缺点是对 工作面要求高， 对于工作面狭小的地下结构墙板不适 用 ， 另外防水卷材层上必须做砂浆保护层， 这样需要的 工期长,且耐久性不强。因为该工程作业面狭小， 满足 不了现场施工要求， 所以不适合采用。 2 . 3 混凝土结构自防水+2 . 3 混凝土结构自防水+X L- -n型高性能防水膨胀剂型高性能防水膨胀剂 混凝土结构自防水+x L - n型高性能防水膨胀剂 是指采用混凝土结构自身的密实性同时掺加高性能膨 胀纤维抗渗防水剂的防水措施,通过补偿混凝土的收 缩 ， 实现无缝施工。 利用x L - n型高性能防水膨胀剂早期膨胀速率快 的性能,对混凝土早期失水收缩的弥补性好， 在钢筋和 模板的约束下,可产生0.3〜 1.0 M Pa的自应力,可控制 混凝土的早期开裂， 膨胀落差小， 早期膨胀效能高， 混 凝土后期在空气中干缩较小， 能在较长时间内储存一 收稿日期： 2016 01 08 作者简介:瞿媛媛（ 1965—)， 女， 湖南桑植人， 高级工程师， 主 要从事水利工程项目施工管理工作。 E-mail ： 1176791629@ • 127 • 人 民 黄 河 2016年 第 7 期 定量的膨胀能， 补偿混凝土在不同阶段的各种干缩变 形。使用方便,养护条件宽松， 不过分依赖混凝土后期 养护补充的水分。此材料对补偿收缩混凝土配合比、 钢筋配量、 混凝土振捣等有严格要求。 经过3 种方案的对比， 为满足施工现场的要求和 达到理想效果， 决定采用方案3 即混凝土结构自防 水+x L - n型高性能防水膨胀剂的施工技术。 3关键环节控制3关键环节控制 3 . 1 材料选用3 . 1 材料选用 水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥， 中沙含泥量控 制在2 % 以内， 碎石的含泥量控制在1 % 以内， 掺加粉 煤灰等掺和料。 施工前， 为了快速掌握x l- n膨胀纤维抗裂防水 剂的膨胀性能， 在现场采用简易快速的啤酒瓶法进行 试验， 首先称取强度为42.5 M P a的普通硅酸盐水泥 (1 3505)g、 混凝土膨胀剂（ 150l)g、 水 （ 675l)g， 手工搅拌均匀， 然后将搅拌好的水泥浆体用漏斗注满 容积为600 m L的玻璃啤酒瓶， 并盖好瓶口， 观察玻璃 瓶是否出现裂缝,一般需要观察18 h[l]。玻璃瓶开裂 越早， 说明膨胀剂的性能越好， 伪劣的膨胀剂不会胀裂 玻璃瓶。 3 . 2 混凝土配合比设计3 . 2 混凝土配合比设计 混凝土配合比的设计对控制超长混凝土无缝施工 效果起着决定性的作用。 设计以提高混凝土强度性能、 限制膨胀率为目标， 兼顾混凝土施工性能， 经过试验确定的补偿收缩混凝 土配合比是超长抗渗混凝土结构施工的基础[2]。浇 筑超长混凝土结构， 需要先确定配合比， 提 前 35 d向 混凝土生产单位提出申请进行试配。 严格控制底板混凝土塌落度为160〜 180 mm。为 保证混凝土的抗裂性及抗渗性,在满足混凝土正常浇 筑的情况下,外墙混凝土塌落度尽可能小， 入模塌落度 应控制在低限[3]。通过适当增加砂率和胶凝材料用 量 ， 使底板混凝土塌落度稍大一些， 这样有助于保证它 的抗裂性和抗渗性。 X L -n型高性能膨胀纤维抗裂防水剂掺量按照设 计膨胀率进行计算， 占混凝土胶凝材料的6% ~ 10%。 正常控制在每立方米混凝土 35~40 kg。 经过反复研究， 多次适配， 混凝土最优配合比见 表 1。 在工程施工前， 对已经确定合理配合比的混凝土 采 用 “ 烧杯法” 进行现场试验。现场取搅拌好的掺混 凝土膨胀剂的混凝土， 将约400 m L的混凝土装入容积 为 500 m L的玻璃杯中， 用竹筷轻轻插捣密实,并用塑 料薄膜封好烧杯口。待混凝土终凝后， 揭开塑料薄膜, 向烧杯中注满清水， 再用塑料薄膜密封烧杯， 观察玻璃 杯出现裂缝的时间。经过48 h的观察， 掺加足量合格 膨胀剂的混凝土， 玻璃烧杯已经胀裂， 烧杯开裂时间越 早 ， 说明混凝土的膨胀效果越好。 表1 C40抗渗等级P6混凝土配合比 项 目水 泥细 骨 料粗 骨 料水掺 合 料减 水 剂XL-n型 防 水 膨 胀 剂 用量/(kg.m-3)3287511 0161621236.9740 配 合 比1.0002.2903.0970.4940.3750.0210.122 3 . 3 混凝土细部处理3 . 3 混凝土细部处理 根据工程验收规范要求， 对易出现渗漏部位设置 冗余防线进行控制,制定专项方案， 并严格落实。施工 过程形成的水平或垂直施工缝,在模板拆除后内外表 面往往露出砂石的明显接缝[4]， 是易渗水的部位， 而 且混凝土外表也不美观,在施工缝或穿墙螺栓上下或 左右各10 cm处涂刷两遍PMC- n水泥聚合物防水材 料。如需预留施工缝,施工缝（ 水平、 竖直） 均应设置 止水板。 3 . 4 混凝土浇筑速度控制3 . 4 混凝土浇筑速度控制 混凝土施工采取分块一次性整体浇筑方式， 根据 后浇带、 膨胀加强带分为4 个施工段， 每段长度大致为 90 m， 相邻两段施工间隔不少于15 d。施工段浇筑采 取“ 一个坡度， 循序推进， 一次到位” 的方式， 使混凝土 暴露面最小、 浇筑强度最大、 浇筑时间最短[5]。 浇筑混凝土前模板要充分浇水湿润， 可以避免模 板大量吸水降低混凝土的工作性能而产生空鼓、 麻面 等现象。 振捣与普通混凝土相同， 对于结构自防水混凝土 要振捣密实,不漏振、 欠振、 过振， 快插慢拔， 振点布置 要均匀， 振捣至混凝土不泛浆、 不冒气泡为止[6]。 混凝土成型后， 在混凝土初凝前和预沉后采取二 次抹面压实措施， 第二遍收面时覆盖塑料薄膜[7-8]。 X L -n型防水混凝土的早期养护非常重要， 覆盖薄膜 洒水养护， 至少保证14 d的养护期， 养护期间始终保 持湿润状态， 通 过 3 d带膜养护、 张挂麻袋等措施， 保 温 、 保湿效果较好， 使得结构内外温差不大于20丈 ， 混 凝土表面未出现泛白缺水的不良现象。 4结 语4结 语 X L -n型高性能补偿收缩混凝土技术的应用， 解 • 128 • 人 民 黄 河 2016年 第 7 期 决了超长防渗混凝土结构的无缝施工问题， 打破了常 规 45〜 55 m钢筋混凝土结构必须设置伸缩缝的规定, 比传统的施工更合理、 更科学。施工过程中整个地下 结构四周不做外防水， 不设永久伸缩缝,使工程具有良 好的抗渗防裂性能。该工程采用新材料“x l- n防水 膨胀剂” 实现了混凝土干缩和冷缩联合补偿,简化了 施工工艺， 达到抗裂和防水一次合格， 确保了工程的防 水质量,缩短了工期。 参考文献：参考文献： [ 1 ] 周学明.大体积混凝土底板施工裂缝控制技术[J].施工 技术， 2010,39(增刊 1) :184-187. [ 2 ] 朱守萍， 王勇. 超长混凝土结构裂缝成因及控制方法研究 [J].科技资讯， 2014， 12(14) :52. [ 3 ] 马建永.现浇混凝土空心楼盖施工技术在工程中的应用 [J].施工技术， 2010,39(增刊 1) :176-178. [ 4 ] 方益， 杨培德.超长混凝土结构无裂缝施工技术探讨[J] . 科技致富向导， 2015(17) :160. [ 5 ] 徐志军.超长混凝土结构裂缝控制设计[J].上海建设科 技， 2013(6):66-68. [ 6 ] 原袁.超长混凝土结构变形裂缝的成因及其在设计中的 控制[J].科技情报开发与经济， 2012,22(4):119-121. [ 7 ] 柴传政， 姚山， 戴玲.超长钢筋混凝土结构无缝抗裂设计 和施工[J].工程建设与设计， 2013(10):118-120. [ 8 ] 邝穗春.超长混凝土结构无缝施工实践[J].山西建筑， 2008,34(21):117-118. Jointless Construction Technology for Super Long Permeability-Resistant Concrete Structures QU Yuanyuan ( Henan Water Conser^^ancy No. 1 Engineering Bureau, Zhengzhou 450003, China) Abstract ： Most of hydraulic engineering works have complex concrete structure and long lengthways infrastructure and thus need to change the conventional settings of the expansion joints. For the specific engineering, by considering the influence of structural stress, permeability and groundwater, in this paper we proposed three kinds of seepage control solutions that contained concrete structures self-waterproof scheme comparison； concrete pouring 【 责任编辑马广州】 (上接第126页） Experimental Study on Mode I Fracture of Concrete Under Combined Effects of Water Pressure and External Force REN L ili1 ,WANG Xuezhi2, ZOU Haofei2, LIU Junyu3, ZHENG Shuwen2, HE Jingjing2 ( LDepartment of Railway Engineering, Liaoning Railway Vocational and Technical College, Jinzhou 121001, China； 2.College of Civil Engineering and Architecture, Liaoning University of Technology, Jinzhou 121001, China; 3.College of Architectural Engineering, Shenyang University of Technology, Shenyang 110870, China) Abstract： For the fracture analysis of the concrete under combined effects of water pressure and external force, the mode I fracture experiment was carried out with concrete tensile specimens under the constant axial force variable water pressure and the constant water pressure variable axial. The double K parameters for mode I fracture of concrete under the two loading ways were gotten. The test results are concluded that fracture toughness from cohesive force of the specimen under the constant axial force variable water pressure is smaller than that under the constant water pressure variable axial force and the failure process of the specimen by the two loading ways have great differences. Key words： water pressure； external force； tensile specimen； mode I fracture; double K parameters； concrete 【 责任编辑马广州】 • 129 •