化學預應力混凝土在學苑花園地下車庫中的應用

白玉貴，張世風，王谷豐，李長成

（1. 中交四航工程研究院有限公司，廣東 廣州 510230；2. 云南銅業股份有限公司，云南 昆明 650102；3. 中國建筑材料科學研究總院 綠色建筑材料科學研究總院，北京 100024）

化學預應力混凝土在學苑花園地下車庫中的應用

白玉貴1，張世風2，王谷豐2，李長成3

（1. 中交四航工程研究院有限公司，廣東 廣州 510230；2. 云南銅業股份有限公司，云南 昆明 650102；3. 中國建筑材料科學研究總院 綠色建筑材料科學研究總院，北京 100024）

本文介紹了化學預應力混凝土（CCR）在濱州學苑花園地下車庫工程中的應用情況。通過縮減后澆帶設置，降低施工難度。優選 HCSA 膨脹劑，以強度和限制膨脹率為指標，優化化學預應力混凝土配合比?？刂菩屡f混凝土澆筑時間，加強混凝土振搗、養護及后期成品養護工作，確保了化學預應力混凝土的防水效果。

化學預應力混凝土；HCSA 膨脹劑；限制膨脹率；無裂縫；后澆帶

1 工程概況

學苑花園地下車庫位于山東省濱州市渤海十一路與黃河八路交叉點西南角，采用框架＋混凝土擋土墻結構，基礎采用平板式變厚度筏基。地下車庫南北長 317.55m，東西寬209.65m，屬于超長超寬結構。地下水位埋深 2.25～3.75m，地基土腐蝕性等級為Ⅱ級，B 類條件，地下水對混凝土具有微腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中鋼筋具有微腐蝕性，地下水對鋼結構有微腐蝕性，地下室防水等級為Ⅰ級。基礎墊層混凝土 C15，其余混凝土均為 C30 化學預應力混凝土，混凝土抗滲等級為 P6。采用混凝土標準養護試塊為 60 天的強度值為混凝土設計強度值。地下車庫底板厚 500mm，外墻厚300mm，頂板厚 200mm。地下車庫工程布置示意圖見圖 1。

2 地下車庫后澆帶優化設計

本工程地下車庫為超長、超寬結構，溫度、收縮應力易導致結構開裂，影響地下車庫整體防水效果。原設計間隔30m 設置一條后澆帶或施工縫，這樣無疑會增加施工難度，同時影響施工進度。經專家論證，本工程采用化學預應力混凝土，混凝土內借助化學反應所儲存的預應力可以用于抵抗混凝土結構在服役過程中遭受的溫度、干縮應力引起的開裂。除沉降后澆帶外，本工程僅在車庫南北、東西方向中間部位保留一條后澆帶，其余全部取消。后澆帶構造做法見圖2、圖 3。

圖 1 地下車庫布置示意圖

圖 2 筏板后澆帶構造做法

圖 3 墻/頂板后澆帶構造做法

后澆帶帶寬為 1000mm，后澆帶部位構件鋼筋不得截斷，并且注意防銹處理。溫度后澆帶保留時間為 60 天，沉降后澆帶在兩側主體沉降基本穩定后澆筑，二者均應征得設計人員的同意后方可封閉澆筑。后澆帶回澆前，應將后澆帶兩側混凝土表面鑿毛，清理后用提高一級的化學預應力細石混凝土回灌并加強養護。此外，后澆帶所在梁/板跨及其鄰跨豎向模板必須保留至后澆帶澆筑完且混凝土強度等級達到設計強度等級后方可拆除，不得拆后重支。

3 化學預應力混凝土

工程實踐證明，無裂縫的混凝土結構才是地下工程防水的唯一保障[1-2]?；瘜W預應力混凝土是以高性能的化學預應力混凝土技術為核心，采用性能優良的混凝土膨脹劑，將摻加膨脹劑混凝土的應用范圍從目前的補償收縮延伸到預應力領域，使工程不產生收縮裂縫，實現工程中的無裂縫混凝土[3]。本工程化學預應力混凝土限制膨脹率控制在 0.06%。

3.1 原材料要求

（1）水泥：山東濱州青龍山水泥有限公司生產的P·O42.5 普通硅酸鹽水泥，其化學組成及物理性能分別見表1、表 2。

表 1 原材料化學組成及物理性能

（2）礦物摻合料：S95 礦渣粉、Ⅱ 級粉煤灰，其化學組成及物理性能分別見表 1。

（3）膨脹劑：選用天津豹鳴股份有限公司生產的HCSA 高性能混凝土膨脹劑，要求水中 7d 限制膨脹率不低于0.08%，性能參數見表 3。

（4）石：碎石，連續級配，控制針、片狀含量。

（5）砂：機制砂，控制 MB 值小于 1.0。

（6）減水劑：濱州金龍混凝土有限公司生產的聚羧酸系減水劑，減水率大于 20%。3.2 混凝土配合比

表 2 水泥物理性能

表 3 HCSA-R 混凝土膨脹劑性能指標

考慮目前施工人員的水平，為保證混凝土密實性，混凝土入模坍落度控制在 (200±20)mm。在保證混凝土強度、限制膨脹率要求的前提下，經試驗室復驗，化學預應力混凝土配合比見表 4，其性能見表 5。

表 4 混凝土配合比 kg/m3

表 5 混凝土性能

4 化學預應力混凝土施工

地下車庫施工時正好處于冬季施工階段，為保證化學預應力混凝施工質量。本工程特成立化學預應力混凝土質量監督組，建設方、施工方、監理及施工各派一名代表參與，全程監控地下車庫施工。

混凝土澆筑前，施工方提前與攪拌站聯系，確定方量，以保證攪拌站有充足的混凝土膨脹劑。膨脹劑采用散裝料，機械化計量，確保膨脹劑摻量和膨脹劑不受潮。袋裝膨脹劑需要人工投料，難以保證質量，故放棄該方法。此外，膨脹劑每次到站，安排人員三方見證取樣，對樣品進行膨脹劑快速檢測（啤酒瓶法），合格方可使用，否則重新抽檢，直至合格。其中合格的取樣詳見圖 。

圖 4 啤酒瓶法（膨脹劑檢測）

混凝土到現場后，對坍落度進行檢測，在保證混凝土和易性的前提下，入模坍落度不低于 180mm。潤泵水和砂漿不得澆筑到槽底，否則影響防水效果。安排人員監控混凝土下料，保證現場不得對混凝土加水，并且嚴禁混凝土罐車在泵口清洗。混凝土澆筑過程中采用燒杯法，對化學預應力混凝土的膨脹性能進行快速定性檢測，合格的燒杯檢測試樣見圖 5。混凝土澆筑采用循序漸進，一步到位的方式，使混凝土的暴露最小，防止混凝土溫度損失太快，有利于保證混凝土快速達到受凍強度。澆筑后混凝土振搗員立即進行振搗，不得有死角，快插慢拔，振搗時間控制在 15～20s 即可。振搗時，對鋼筋密集區、后澆帶鋼板止水板、穿墻管等部位，振搗時間可延長 10s。同時，嚴禁捌鋼筋下料。振搗后，立即收面，發現不澆筑標高不夠時，補澆混凝土后再次振搗，從而確保混凝土密實，不存在漏振引起的空隙等滲漏隱患。隨后，安排人員用掛板對混凝土進行掃漿處理，將浮漿分散均勻。用抹刀抹平后，立即覆蓋塑料簿膜。塑料簿膜之間不得留有縫隙，否則影響保溫效果。并在簿膜表面分散灑點混凝土，防止冬季起風將簿膜吹起。對于承臺吊模部位，因為無法一次澆筑成型，該部位應分二到三次澆筑，新舊混凝土之間的接茬時間應控制在混凝土初凝時間以內，否則會出現施工冷縫?；炷翝仓瓿珊?，底板、頂板強度可上人時，安排人員覆蓋毛氈進行保溫養護[4]。外墻則帶模養護 7d，確認混凝土內部與表面、表面與外界溫度差在 20℃以內，方可拆模。并且，拆模后涂刷養護劑并掛毛氈。在施工期間，車庫頂板不得超負荷堆放建材和施工垃圾，應特別注意梁板上集中負荷對結構受力和變形的不利影響。當條件滿足后，立即安排人員對槽底回填土和頂板覆土，以減少結構的暴露時間。

圖 5 燒杯法（膨脹混凝土檢測）

圖 6 是后澆帶未回填時鋼筋受力變形的圖片。受溫度應力、干燥收縮等影響，混凝土內部通常是受拉狀態，一旦拉應力大于混凝土的抗拉強度，混凝土就會開裂。因此，一般見到的后澆帶鋼筋都是處于拉直的、緊繃狀態。而由圖6可看出，鋼筋因受壓力已起拱變形，這說明地下車庫混凝土結構中形成了一定的化學預應力。該預應力除了抵消上述拉應力，還有盈余。該地下車庫的化學預應力混凝土達到了預期的效果。

圖 6 后澆帶鋼筋狀態

5 結語

學苑花園地下車庫化學預應力混凝土澆筑完成后，南北長 317.55m、東西寬 209.65m 的地下車庫外墻和頂板未發現一條裂縫，真正實現了工程界的無裂縫混凝土構筑物。此外，經歷了一個雨季實戰考驗后，車庫未發現滲漏。該工程的成功，為化學預應力混凝土在混凝土結構自防水工程的應用提供了一個完美的工程案例。

[1] 屈娜．西安地鐵二號線防水工程施工技術[J]．中國建筑防水，2013, 8: 35-38．

[2] 呂寶偉．深圳地鐵 7 號線工程結構自防水設計探討[J]．鐵道標準設計，2012, 1: 96-99．

[3] 梅延東，敖鵬，孫明，等．城市地下工程防水新技術[J]．膨脹劑與膨脹混凝土，2013,3:1-5．

[4] 楊俊，趙忠懷，徐洪林，等．小瓦窯地下車庫筏板混凝土冬期施工技術[J]．商品混凝土，2013, 3: 54-56+68．

［通訊地址］廣州市前進路 157 號（510230）

Application of chemically prestressed concrete in Academy Garden Garage

Bai Yugui1, Zhang Shifeng2, Wang Gufeng2, Li Changcheng3
(1. CCCC Fourth Harbor Engineering Institute CO., Ltd, Guangzhou 510230; 2. Yunnan Copper Industry CO., Ltd, Kunming 650102; 3. State Key Laboratory of Green Building Materials, China Building Materials Academy, Beijing 100024)

The application of CPC in Shandong province Binzhou Academy Garden Garage was introduced in this paper. Construction difficulty was overcome by trimming post-pouring belt. HCSA expansive agent for concrete was chosen to make CPC. The mix of CPC was optimized based on strength and constrained expansion ratio. The construction time between new and old concrete was controlled. The necessary measures of vibration of concrete, curing and finished products protection were also taken to ensure waterproof of CPC.

chemically prestressed concrete; HCSA expansive agent for concrete; constrained expansion ratio; crack-free; post-pouring belt

白玉貴（1982－），男，工程師。