化学预应力混凝土在学苑花园地下车库中的应用

白玉贵，张世风，王谷丰，李长成

（1. 中交四航工程研究院有限公司，广东 广州 510230；2. 云南铜业股份有限公司，云南 昆明 650102；3. 中国建筑材料科学研究总院 绿色建筑材料科学研究总院，北京 100024）

化学预应力混凝土在学苑花园地下车库中的应用

白玉贵1，张世风2，王谷丰2，李长成3

（1. 中交四航工程研究院有限公司，广东 广州 510230；2. 云南铜业股份有限公司，云南 昆明 650102；3. 中国建筑材料科学研究总院 绿色建筑材料科学研究总院，北京 100024）

本文介绍了化学预应力混凝土（CCR）在滨州学苑花园地下车库工程中的应用情况。通过缩减后浇带设置，降低施工难度。优选 HCSA 膨胀剂，以强度和限制膨胀率为指标，优化化学预应力混凝土配合比。控制新旧混凝土浇筑时间，加强混凝土振捣、养护及后期成品养护工作，确保了化学预应力混凝土的防水效果。

化学预应力混凝土；HCSA 膨胀剂；限制膨胀率；无裂缝；后浇带

1 工程概况

学苑花园地下车库位于山东省滨州市渤海十一路与黄河八路交叉点西南角，采用框架＋混凝土挡土墙结构，基础采用平板式变厚度筏基。地下车库南北长 317.55m，东西宽209.65m，属于超长超宽结构。地下水位埋深 2.25～3.75m，地基土腐蚀性等级为Ⅱ级，B 类条件，地下水对混凝土具有微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋具有微腐蚀性，地下水对钢结构有微腐蚀性，地下室防水等级为Ⅰ级。基础垫层混凝土 C15，其余混凝土均为 C30 化学预应力混凝土，混凝土抗渗等级为 P6。采用混凝土标准养护试块为 60 天的强度值为混凝土设计强度值。地下车库底板厚 500mm，外墙厚300mm，顶板厚 200mm。地下车库工程布置示意图见图 1。

2 地下车库后浇带优化设计

本工程地下车库为超长、超宽结构，温度、收缩应力易导致结构开裂，影响地下车库整体防水效果。原设计间隔30m 设置一条后浇带或施工缝，这样无疑会增加施工难度，同时影响施工进度。经专家论证，本工程采用化学预应力混凝土，混凝土内借助化学反应所储存的预应力可以用于抵抗混凝土结构在服役过程中遭受的温度、干缩应力引起的开裂。除沉降后浇带外，本工程仅在车库南北、东西方向中间部位保留一条后浇带，其余全部取消。后浇带构造做法见图2、图 3。

图 1 地下车库布置示意图

图 2 筏板后浇带构造做法

图 3 墙/顶板后浇带构造做法

后浇带带宽为 1000mm，后浇带部位构件钢筋不得截断，并且注意防锈处理。温度后浇带保留时间为 60 天，沉降后浇带在两侧主体沉降基本稳定后浇筑，二者均应征得设计人员的同意后方可封闭浇筑。后浇带回浇前，应将后浇带两侧混凝土表面凿毛，清理后用提高一级的化学预应力细石混凝土回灌并加强养护。此外，后浇带所在梁/板跨及其邻跨竖向模板必须保留至后浇带浇筑完且混凝土强度等级达到设计强度等级后方可拆除，不得拆后重支。

3 化学预应力混凝土

工程实践证明，无裂缝的混凝土结构才是地下工程防水的唯一保障[1-2]。化学预应力混凝土是以高性能的化学预应力混凝土技术为核心，采用性能优良的混凝土膨胀剂，将掺加膨胀剂混凝土的应用范围从目前的补偿收缩延伸到预应力领域，使工程不产生收缩裂缝，实现工程中的无裂缝混凝土[3]。本工程化学预应力混凝土限制膨胀率控制在 0.06%。

3.1 原材料要求

（1）水泥：山东滨州青龙山水泥有限公司生产的P·O42.5 普通硅酸盐水泥，其化学组成及物理性能分别见表1、表 2。

表 1 原材料化学组成及物理性能

（2）矿物掺合料：S95 矿渣粉、Ⅱ 级粉煤灰，其化学组成及物理性能分别见表 1。

（3）膨胀剂：选用天津豹鸣股份有限公司生产的HCSA 高性能混凝土膨胀剂，要求水中 7d 限制膨胀率不低于0.08%，性能参数见表 3。

（4）石：碎石，连续级配，控制针、片状含量。

（5）砂：机制砂，控制 MB 值小于 1.0。

（6）减水剂：滨州金龙混凝土有限公司生产的聚羧酸系减水剂，减水率大于 20%。3.2 混凝土配合比

表 2 水泥物理性能

表 3 HCSA-R 混凝土膨胀剂性能指标

考虑目前施工人员的水平，为保证混凝土密实性，混凝土入模坍落度控制在 (200±20)mm。在保证混凝土强度、限制膨胀率要求的前提下，经试验室复验，化学预应力混凝土配合比见表 4，其性能见表 5。

表 4 混凝土配合比 kg/m3

表 5 混凝土性能

4 化学预应力混凝土施工

地下车库施工时正好处于冬季施工阶段，为保证化学预应力混凝施工质量。本工程特成立化学预应力混凝土质量监督组，建设方、施工方、监理及施工各派一名代表参与，全程监控地下车库施工。

混凝土浇筑前，施工方提前与搅拌站联系，确定方量，以保证搅拌站有充足的混凝土膨胀剂。膨胀剂采用散装料，机械化计量，确保膨胀剂掺量和膨胀剂不受潮。袋装膨胀剂需要人工投料，难以保证质量，故放弃该方法。此外，膨胀剂每次到站，安排人员三方见证取样，对样品进行膨胀剂快速检测（啤酒瓶法），合格方可使用，否则重新抽检，直至合格。其中合格的取样详见图 。

图 4 啤酒瓶法（膨胀剂检测）

混凝土到现场后，对坍落度进行检测，在保证混凝土和易性的前提下，入模坍落度不低于 180mm。润泵水和砂浆不得浇筑到槽底，否则影响防水效果。安排人员监控混凝土下料，保证现场不得对混凝土加水，并且严禁混凝土罐车在泵口清洗。混凝土浇筑过程中采用烧杯法，对化学预应力混凝土的膨胀性能进行快速定性检测，合格的烧杯检测试样见图 5。混凝土浇筑采用循序渐进，一步到位的方式，使混凝土的暴露最小，防止混凝土温度损失太快，有利于保证混凝土快速达到受冻强度。浇筑后混凝土振捣员立即进行振捣，不得有死角，快插慢拔，振捣时间控制在 15～20s 即可。振捣时，对钢筋密集区、后浇带钢板止水板、穿墙管等部位，振捣时间可延长 10s。同时，严禁捌钢筋下料。振捣后，立即收面，发现不浇筑标高不够时，补浇混凝土后再次振捣，从而确保混凝土密实，不存在漏振引起的空隙等渗漏隐患。随后，安排人员用挂板对混凝土进行扫浆处理，将浮浆分散均匀。用抹刀抹平后，立即覆盖塑料簿膜。塑料簿膜之间不得留有缝隙，否则影响保温效果。并在簿膜表面分散洒点混凝土，防止冬季起风将簿膜吹起。对于承台吊模部位，因为无法一次浇筑成型，该部位应分二到三次浇筑，新旧混凝土之间的接茬时间应控制在混凝土初凝时间以内，否则会出现施工冷缝。混凝土浇筑完成后，底板、顶板强度可上人时，安排人员覆盖毛毡进行保温养护[4]。外墙则带模养护 7d，确认混凝土内部与表面、表面与外界温度差在 20℃以内，方可拆模。并且，拆模后涂刷养护剂并挂毛毡。在施工期间，车库顶板不得超负荷堆放建材和施工垃圾，应特别注意梁板上集中负荷对结构受力和变形的不利影响。当条件满足后，立即安排人员对槽底回填土和顶板覆土，以减少结构的暴露时间。

图 5 烧杯法（膨胀混凝土检测）

图 6 是后浇带未回填时钢筋受力变形的图片。受温度应力、干燥收缩等影响，混凝土内部通常是受拉状态，一旦拉应力大于混凝土的抗拉强度，混凝土就会开裂。因此，一般见到的后浇带钢筋都是处于拉直的、紧绷状态。而由图6可看出，钢筋因受压力已起拱变形，这说明地下车库混凝土结构中形成了一定的化学预应力。该预应力除了抵消上述拉应力，还有盈余。该地下车库的化学预应力混凝土达到了预期的效果。

图 6 后浇带钢筋状态

5 结语

学苑花园地下车库化学预应力混凝土浇筑完成后，南北长 317.55m、东西宽 209.65m 的地下车库外墙和顶板未发现一条裂缝，真正实现了工程界的无裂缝混凝土构筑物。此外，经历了一个雨季实战考验后，车库未发现渗漏。该工程的成功，为化学预应力混凝土在混凝土结构自防水工程的应用提供了一个完美的工程案例。

[1] 屈娜．西安地铁二号线防水工程施工技术[J]．中国建筑防水，2013, 8: 35-38．

[2] 吕宝伟．深圳地铁 7 号线工程结构自防水设计探讨[J]．铁道标准设计，2012, 1: 96-99．

[3] 梅延东，敖鹏，孙明，等．城市地下工程防水新技术[J]．膨胀剂与膨胀混凝土，2013,3:1-5．

[4] 杨俊，赵忠怀，徐洪林，等．小瓦窑地下车库筏板混凝土冬期施工技术[J]．商品混凝土，2013, 3: 54-56+68．

［通讯地址］广州市前进路 157 号（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

白玉贵（1982－），男，工程师。