補償收縮混凝土結構自防水技術在德晟祥廣場地下工程中應用

李潔，康春生，陳樹學

（天津豹鳴股份有限公司，天津 301700）

0 引言

防水是地下工程施工中的一個重要環節，它直接影響著工程能否如期啟用、正常運轉并體現其應有價值。目前，國內地下工程防水往往采用“剛性防水+柔性卷材防水”的穿衣式設計，即試圖通過外防水解決地下滲漏難題，一道不行就二道。過份強調外防水作用，而忽略了最關鍵的混凝土自身防水。通常混凝土建筑物設計壽命至少 50 年以上，而現有研究表明，卷材防水壽命不過 20 年左右，顯然二者的壽命是不相匹配的。另一方面，卷材防水是一片一片卷材相互搭接粘接而形成的一個整體，無法做到事無巨細。一旦出面滲水點，壓力作用下，地下水就會在卷材層之間穿來穿去。如果混凝土開裂，水就會順著裂縫進入地下工程。

補償收縮混凝土依靠膨脹劑的限制膨脹在混凝土內部儲存 0.20～0.70MPa 的預壓應力[1]，可以補償溫度收縮和后期的干燥收縮，起到抗裂防滲的作用，廣泛應用于地下工程防水。北京南站、北京西站、鳥巢奧運場館等重大工程均使用了補償收縮混凝土結構防水和超長結構無縫施工技術。膨脹劑是制備補償收縮混凝土的關鍵，傳統硫鋁酸鈣類膨脹劑制備的補償收縮混凝土膨脹能低、對水養護依賴性高，通常混凝土澆筑后要連續澆水養護 7d。而實際工程中很難實現，這也就導致了許多工程即使用了膨脹劑，也無法解決地下工程滲漏。HCSA 膨脹劑是一種雙膨脹源的高性能混凝土膨脹劑，以氧化鈣作為主要膨脹源，輔以硫鋁酸鈣，膨脹能大、膨脹穩定期短、對水依賴性低[2]，單靠混凝土拌合水也能產生有效限制膨脹，是制備補償收縮混凝土的最佳材料。本文介紹了補償收縮混凝土結構自防水技術在天津武清區德晟祥廣場地下工程中的應用。

1 工程概況

德晟祥廣場位于天津市武清新城楊村鎮京杭大運河以東 100m，距離京津公路僅 100m。德晟祥廣場是集休閑、娛樂、餐飲、購物、酒店、影院、商超于一體的大型購物中心，總占地面積 37 畝，總建筑面積約 8.6 萬方。商業地塊整體一棟樓，分為 a、b、c 三座。地下共2 層，地下 1 層為永輝超市，地下 2 層為停車場。圖1是德晟祥廣場的效果圖。建設單位為中石化工建設有限公司，混凝土供應商為天津市濱濤混凝土有限公司武清分公司。

德晟祥廣場地下廣場結構超長超寬，東西161.6m，南北 58.2m。鋼筋混凝框架結構，混凝土強度等級 C35，抗滲等級 P8，地下防水等級一級。后澆帶強度等級 C40，采用微膨脹混凝土，抗滲等級 P8。

圖1 德晟祥廣場效果圖

2 補償收縮混凝土

德晟祥廣場地下工程結構超長超寬，干燥收縮大，再加上夏季施工，混凝土溫度收縮應力也較大，即使設置了后澆帶也無法避免混凝土開裂。為了保證地下工程不滲不漏，德晟祥廣場地下工程取消原設計的柔性卷材外防水，采用補償收縮混凝土結構自防水技術，避免了傳統防水施工過程中的外防水和混凝土施工中互相靠、滲漏后互相推責任的弊病，將防水重點都集中到一道混凝土自身防水上來，從源頭解決問題。

2.1 原材料

水泥，唐山冀東水泥有限公司生產的 P·O42.5 普通硅酸鹽水泥；粉煤灰，天津北疆環保建材有限公司生產的Ⅱ級 F 類粉煤灰；礦粉，天津市強力達輕型建筑材料有限公司生產的 S95 級磨細高爐礦渣粉；膨脹劑，天津豹鳴股份有限公司生產的 HCSA 雙源高性能混凝土膨脹劑，水中 7d 限制膨脹率 0.058%，具體性能參見表1；細骨料，河砂，產自河北遵化，中砂，細度模數 2.5。粗骨料，產自河北玉田，碎石，5～25mm 連續級配；外加劑，山西華凱偉業科技有限公司生產的 HK-1 高性能聚羧酸減水劑；水，地下水。

2.2 混凝土設計參數

結合德晟祥廣場地下工程結構，本工程不同部位補償收縮混凝土的限制膨脹率取值[3]如下：（1）底板混凝土限制膨脹率取值 0.015%；（2）外墻、頂板混凝土限制膨脹率取值 0.020%；（3）后澆帶混凝土限制膨脹率取值 0.025%。實驗室試配補償收縮混凝土時，各部位混凝土的限制膨脹率均提高一個等級 0.005%。

現階段，混凝土開裂主要是冷縮裂縫和干縮裂縫。減少冷縮裂縫關鍵是控制混凝土的入模溫度和混凝土水化熱。為了降低入模溫度，本工程要求混凝土攪拌站砂石堆放在料棚內，不使用剛進場的水泥（溫度較高），使用地下水拌制混凝土。為了降低混凝土水化熱，工程采用 60d 強度為基準驗收混凝土強度。配合比中使用大量粉煤灰、礦渣等量取代水泥，并且盡可能多地使用粉煤灰，減少水化熱主要貢獻者——水泥的用量。同時利用礦物摻合料改善混凝土的施工性能和耐久性能。研究表明，降低水膠比可以減小補償收縮混凝土的干燥收縮落差。本工程選聚羧酸高性能減水劑，在保證混凝土工作性不變前提下，大幅減少混凝土單方用水量。兼顧硬化混凝土力學性能、耐久性能和施工性能，補償收縮混凝土的坍落度設定為 (180±20)mm。其中，底板混凝土施工時，混凝土坍落度取高值，保證混凝土的密實性，減少因振搗不到位引起的混凝土缺陷。外墻混凝土坍落度盡可能取低限，一方面減少對模板的側壓力，另一方面可以進一步減少外墻混凝土的干燥收縮，提高抗裂能力。

2.3 混凝土配合比

以限制膨脹率、強度和施工性能為核心，優化確定的補償收縮混凝土配合比見表2。補償收縮混凝土的抗壓強度和限制膨脹率測量結果見表2。

由表2 可知，補償收縮混凝土抗壓強度符合設計要求，60d 抗壓強度分別為 44.3MPa、43.8MPa 和49.9MPa。抗壓強度持續增長，7d 抗壓強度約為 60d 抗壓強度的 50%～60%，28d 抗壓強度為 60d 抗壓強度的80%～90%，強度沒有出現倒縮現象。此外，補償收縮混凝土水中 14d 的限制膨脹率在 0.021%～0.032%，均比設計取值高了 0.005% 以上，達到了既定的設計目標。這些富余的限制膨脹率可以保證混凝土批量供應時，消除各種不可預因素帶來的誤差，從而保證補償收縮混凝土內部儲存足夠的預壓應力，用于補償收縮，提高混凝土的抗裂性。

表1 HCSA 膨脹劑性能

表2 混凝土配合比 kg/m3

3 補償收縮混凝土結構自防水施工

3.1 膨脹加強帶

基于傳統后澆帶存在的弊端，本工程采用膨脹加強帶替代原設計的后澆帶，底板采用連續式和間歇式膨脹加強帶，外墻出于進一步釋放溫度應力的考慮而采用后澆式膨脹加強帶，回灌時間控制在兩側混凝土澆筑完7～14d。膨脹加強帶構造形式見圖2。

圖2 膨脹加強帶構造形式圖

3.2 混凝土施工

為保證混凝土膨脹劑質量，HCSA 膨脹劑提前運至混凝土攪拌站，并在三方見證下取樣送檢，待測試合格后方可使用。膨脹劑采用機械自動計量，消除人工投料不及時或不投的弊病。此外，膨脹劑供應商及時與施工現場進行核算，保證混凝土澆筑過程中膨脹劑不斷灰，影響施工進度。

依據膨脹加強帶劃分施工段，結合施工段大小、位置，合理配置混凝土施工人員、振搗棒，安排泵車位置。混凝土攪拌站安排調度和技術人員駐場，確保混凝土供應及時，同時一旦現場混凝土性能出現異常時可迅速調整。

天津豹鳴股份有限公司安排專業技術人員對混凝土施工進行全程指導，明確施工重點、注意事項。

（1）對于底板，要求工人逐步向前推進，混凝土布料后，立即振搗、收面并覆蓋塑料薄膜。上翻導墻處采用多次澆筑、多次振搗方式，積水坑或電梯井部位注重接茬時間和振搗，施工縫位置同樣加強振搗，使混凝土與止水鋼板緊密咬合在一起。混凝土澆筑過程中不得出現施工冷縫，消除漏水隱患。

（2）對于外墻，清理干凈導墻，不得留有雜物，所有外墻穿墻螺栓桿焊接止水環。控制混凝土坍落度，分二層澆筑，加強振搗，快插慢拔。第二層混凝土一定要在第一層混凝土初凝前澆筑，防止施工冷縫。

（3）頂板與底板澆筑方式一樣，振搗后及時頂漿覆蓋薄膜，防止水份散失過快形成塑性裂紋，影響外觀。

（4）加強混凝土保護，混凝土未上強度時，嚴禁人員隨意在混凝土面層上走動。頂板禁止集中堆放重物，以免過早上荷載導致荷載裂縫。

（5）對于因振搗不實引起的峰窩、漏筋采用膨脹砂漿和乳液進行二次修補，對于水平、豎向施工縫、穿墻螺栓孔采用防水砂漿找平處理。

（6）外墻回填土、頂板進行防穿刺卷材操作前，進行閉水試驗，對于有滲漏的地方及時修補，以最小的代價，將后期可能出現的滲漏隱患提前消除掉。

4 小結

德晟祥廣場地下工程采用混凝土結構自防水技術，使用雙膨脹源 HCSA 高性能混凝土膨脹劑制備補償收縮混凝土，充分發揮了其膨脹能大、補償收縮效果好和對水養護依賴性低的優點。通過嚴抓膨脹劑質量，以限制膨脹率、強度和施工性能為核心優化配合比，嚴控施工環節，在保證工程質量前提下，縮短工期、節約工程造價。

[1]趙順增，游寶坤．補償收縮混凝土裂滲控制技術及其應用[M]．北京：中國建筑工業出版社，2010: 65．

[2]趙順增，劉立，吳勇，等．HCSA 高性能混凝土膨脹劑性能研究[C]．第四界全國混凝土膨脹劑學術交流會論文集，北京，2006: 52-59．

[3]JGJ/T 178—2009．補償收縮混凝土應用技術規程[S].