HA-P抗裂防水剂在地下室底板混凝土中的应用

万建成

（威海鸿安集团混凝土分公司，山东 威海264203）

HA-P抗裂防水剂在地下室底板混凝土中的应用

万建成

（威海鸿安集团混凝土分公司，山东 威海264203）

HA-P型抗裂防水剂具有高效能、高施工性能、高耐久性能等功能，在威海农村信用社综合楼地下室底板的混凝土中掺入一定量的HA-P型抗裂防水剂后，明显提高混凝土的密实性和抗渗能力，补偿混凝土的收缩，进行超长混凝土结构无缝施工，取得了良好的效果。

HA-P防水剂；补偿收缩混凝土；超长无缝施工

0 概述

威海农村信用社综合楼位于威海市经区，西临青岛路，东临海滨路，南为威海市民文化中心。大楼为高层框架剪力墙结构，由主楼、附楼和地下停车场组成，基础形式主楼主体采用梁筏基础，附楼采用独立基础加防水底板，地下二层，地上十九层，其中地下一、二层为车库，地下二层战时为6级人防地下室，地上为商业办公建筑，附楼三层，总长度为97.20m，总宽度为72.70m。该工程建筑面积49594.57m2。本工程地下室底板混凝土强度等级为C40，抗渗等级为P12。由于地下水埋深2.6～5.0 m，水位变化幅度为0.5～1.0 m，若采用以往为防止混凝土干缩和温差裂缝而留置后浇带的传统施工方法，不仅给施工过程中地下排水增加了难度，而且后浇带保留时间一般在40～60d，工期延长，填逢不好，会留下渗漏隐患。因此如何控制混凝土裂缝、提高混凝土的密实度进而增强混凝土的抗渗能力，并且对此超长结构混凝土采取无缝施工技术是该地下室底板施工的关键。

1 材料选用

1.1 水泥

采用烟台山水水泥有限公司北海分公司“东岳”牌P·O42.5，水泥的物理性能指标见表1。

1.2 砂

采用威海乳山河砂。表观密度2640kg/m3,堆积密度1430 kg/m3，含泥量1.9%，泥块含量0.5%，细度模数2.9。

1.3 碎石

采用威海羊亭石灰岩碎石，粒径5～31.5mm,压碎指标8.9%，表观密度2670 kg/m3,针片状颗粒含量9.46%，含泥量0.16%，级配良好。

表1 东岳P·O42.5级水泥性能指标

表2 II级粉煤灰性能指标

1.4 粉煤灰

采用威海华能电厂II级粉煤灰，具体指标见表2。

1.5 外加剂

采用鲁南外加剂厂生产的JFA-1普通泵送减水剂，减水率17%，坍落度经时损失较小，60min内损失0.5～1mm。

1.6 抗裂防水剂

采用江西萍乡众大高新材料有限公司生产的HA-P抗裂防水剂。产品性能及技术特点：①混凝土中掺入适量的HA-P型抗裂防水剂，与水泥水化反应后产生一定的体积膨胀，补偿混凝土的干缩、冷缩变形，从而达到密实混凝土，提高抗渗的目的。②可以改变混凝土的应力状态，使混凝土处于受压状态，提高了混凝土的抗裂能力，并具有一定的胀缩可逆性，即产生膨胀后如果水分不足将出现回缩，但只要水分重新充足又产生膨胀，这一特性十分有利于防水混凝土微裂缝的愈合，可持续保持混凝土不收缩、不渗水。③在混凝土水化硬化过程中，形成大量结晶膨胀的有机物及高分子聚合物填充和堵塞孔隙，切断了毛细管和其它孔隙之间的连通，并使其孔径变小，从而提高了混凝土的抗渗性。

2 配合比设计

⑴为了防止混凝土裂缝的产生，经多方论证，该工程采用了粉煤灰、微膨胀抗裂防水剂“双掺”技术。在混凝土中掺入一定量的粉煤灰替代水泥，可提高混凝土的可泵性，降低混凝土的温升，有利于避免裂缝的出现，并可消除冷缝；掺入微膨胀抗裂防水剂可使混凝土微膨胀产生一定的自应力，以补偿、减少混凝土的收缩，防止混凝土开裂。

⑵以膨胀加强带取代后浇带，实现超长结构无缝施工。以较高掺量的膨胀剂配制成大膨胀的混凝土（其限制膨胀率控制在3.5×10-4～4.5×10-4）；其他部位用较小掺量的膨胀剂配制成小膨胀的混凝土（补偿收缩混凝土，其限制膨胀率控制在2.0×10-4～3.0×10-4）。填充用膨胀混凝土其强度等级比两侧高5MPa。

混凝土经试验试配确定，补偿收缩、微膨胀混凝土配合比见表3。

3 地下室结构基本情况

无缝施工是以掺膨胀剂的补偿收缩混凝土为结构材料，以加强带取代后浇带，连续浇筑超长混凝土结构的一种新技术。

本工程原设计南北纵向设置3条后浇带，东西横向设置2条后浇带，厚度0.6m,配筋中φ18＠200，双向双层，单向配筋率0.51%。传统设置后浇带是一种“ 以放为主”的设计方法，但由于后浇带部分不能与主体同时施工，也给施工带来了很多问题。若采用无缝设计与施工必须根据结构特点灵活运用，沉降缝不能取消，对于具有沉降性质的后浇缝也不能取消。鉴于此，应业主的委托，施工、监理会同设计方，对图纸进行设计变更，因原设计东西横向第一条后浇带为沉降缝，不能取消，其余后浇带均改为膨胀加强带。

图1 地下室沉降缝、膨胀加强带平面示意图

4 抗裂分析计算

水泥水化热引起混凝土最高绝热温升：

式中W1——混凝土水泥用量（kg/m3）；

W2——混凝土抗裂防水剂用量（kg/m3）；

K——掺合料折减系数，粉煤灰取0.25～0.3；

F——混凝土中活性掺合料用量（kg/m3）；

Q1——P·O42.5级水泥7d水化热取356kJ/kg；

Q2——抗裂防水剂水化热值，取249 kJ/kg；

Rn——混凝土密度，取2400kg/m3；

C——混凝土比热，取0.96 kJ/kg·K

考虑混凝土底板一维散热，散热系数为0.6，则由水泥水化热引起的温升值：T1= 60.84℃×0.6 =36.5℃

混凝土入模温度：T2= 4℃

则预计混凝土中心平均温度：

环境温度1～7℃，取平均差值T0=（7－1）/2 = 2℃

∴混凝土的最大冷缩值：St =α×（T3－T2＋T0）

混凝土7d最大收缩值Sd(t)按下面经验公式计算：

表3 补偿收缩、微膨胀混凝土配合比 kg/m3

表4 混凝土配合比试验结果

式中m1、m2……mn为各种影响因素(这里取m1= 1.00；m2= 1.35；m4= 1.00 ；m5= 1.20 ；m6= 1.00 ；m7= 0.77；m8= 1.30 ；m9= 0.86)。

混凝土的极限延伸率Sk（C40抗拉强度Ri= 2.55MPa）

按下式计算：

混凝土7d的极限延伸率：

混凝土的受拉徐变，偏于安全地假设为极限延伸率的0.5倍，则

混凝土的最终变形：

5 试验结果分析

基准混凝土为不掺加HA-P抗裂防水剂，试验结果见表4。

通过试验结果分析如下：

5.1 混凝土拌合物的流动性

掺加HA-P抗裂防水剂后，混凝土的流动性能得到改善，这是因为其内部复合了减水组分。若与基准混凝土相同的坍落度可以进一步减少用水量，降低水胶比，减少收缩，增加密实度。

5.2 混凝土的限制膨胀率性能

按现行标准GB50119中规定的方法试验的结果，掺加8%的HA-P抗裂防水剂混凝土膨胀率(水中14d)≥1.5×10-4；掺加10%的HA-P抗裂防水剂混凝土膨胀率(水中14d)≥2.5×10-4，满足补偿收缩混凝土及填充用膨胀混凝土对限制膨胀率的要求。

5.3 混凝土的强度性能

掺加HA-P抗裂防水剂使混凝土7d 和28d的强度均有所提高，说明在相同水胶比的情况下，增加了混凝土的早期抗拉能力。

5.4 混凝土的抗渗性能

掺加粉煤灰，使混凝土结构更加致密，基准混凝土均达到抗渗要求，但掺加HA-P抗裂防水剂后，混凝土抗渗等级达到30以上，抗渗能力显著提高。

5.5 混凝土的抗裂性能

抗裂是该工程混凝土性能的一项重要指标，针对本试验我们依据《混凝土结构耐久性设计与施工指南》自制了平板试件。采用角钢焊制的净尺寸600mm×600mm×63mm模具，模具四边与底版用螺栓固定，内侧每边焊接两排（相互交错）共14根Φ10×100mm的螺纹钢。分别在模具中浇筑基准混凝土和掺加HA-P抗裂防水剂混凝土，在试验室（温度20±2℃，湿度70%±5%）用电风扇对其表面进行吹风，观察表面裂缝出现的时间及裂缝分布情况。经过对比，掺加HA-P抗裂防水剂的混凝土出现裂缝时间较基准混凝土晚，且裂缝数量少而细。

6 混凝土施工

6.1 施工控制

⑴准确计量，严格按照配合比施工，专职技术人员对搅拌主机电脑输入配合比数据进行校对，并通过地磅对混凝土密度进行复检。

⑵调整搅拌主机自动搅拌程序中的搅拌时间，比普通混凝土延长30s，以保证拌合物搅拌均匀。

⑶随时检测混凝土坍落度，及时调整用水量，严格控制水胶比，确保混凝土入泵坍落度控制在180mm以内，为保证混凝土的抗裂性和抗渗性要求，在满足混凝土正常浇筑的情况下，坍落度尽可能小。

⑷整体分层连续浇筑或推移式连续浇筑，应缩短间歇时间，并在前层混凝土初凝之前将次层混凝土浇筑完毕，避免出现施工冷缝而造成渗水隐患。

⑸膨胀加强带的结构位置和数量设计与后浇带设计相同，带宽为2m，带内水平配筋率增加10%～15%，带两侧面挂上密孔钢丝网，防止带外混凝土流入带内。先浇带外混凝土，再浇带内混凝土，按膨胀加强带配合比施工。

⑹混凝土浇筑面应及时进行二次抹压处理。

⑺采用蓄水养护，膨胀混凝土必须要有充分的保湿养护才能更好地发挥其膨胀效应，持续养护时间不得少于14d。

6.2 施工质量

⑴施工现场随机取样，留置混凝土抗压和抗渗试块。试验结果，C40混凝土平均强度45.9MPa,最小值41.2MPa,标准差为3.3MPa；C45混凝土平均强度51.9MPa,最小值47.5MPa,标准差为3.8MPa；采用统计方法进行强度评定，达到质量要求。抗渗等级远大于P12。

⑵现场混凝土的抗压强度、抗渗等级及限制膨胀率的评定结果见表5。

表5 现场混凝土性能检测

⑶施工期间经有关单位多次检查未出现裂缝，该工程地下室基础于2009年11月份施工，到目前为止混凝土未出现任何裂缝和渗漏等问题。

7 结束语

⑴工程实践说明，HA-P抗裂防水剂应用于补偿收缩混凝土中，能够有效地解决膨胀加强带取代后浇带施工工艺，从而给施工带来诸多方便。

⑵通过对超长混凝土结构的综合分析与计算，为无缝施工提供了理论依据，并对工程施工的质量控制具有指导意义。

⑶工程实践表明，掺加一定量的HA-P抗裂防水剂的混凝土综合性能会大幅度地提高，满足施工中对混凝土各项性能的要求。

Application of basement fl oor slab concrete with HA-P water-proof additive

Wan Jiancheng
(Weihai Hong’an Group Concrete Branch,Shandong Weihai 264203)

HA-P water-proof additive has the properties of high efficiency performance and durability.The effect of application of basement fl oor slab concrete in the rural credit cooperatives building in Weihai with HA-P water-proof was studied, The results show that, the compaction of fresh concrete is improved, its impermeability is obviously increased.the shrinkage-compensating concrete is used in the no-seam construction technology of over length concrete structure,and obtains good results.

HA-P water-proof additive; shrinkage-compensating concrete; the no-seam construction technology of over length concrete structure

万建成（1974-）男，工程师。

[单位地址]山东省威海市张村镇柳沟村东(264203)