氧化镁膨胀剂在地下工程混凝土结构自防水中的应用

徐可，曹华，闵强，杨静

（1. 武汉三源特种建材有限责任公司，湖北 武汉 430083；2. 武汉源锦建材科技有限责任公司，湖北 武汉 430083）

0 引言

混凝土结构自防水是防水工程的最根本防线，其他外防水层措施都是依托混凝土结构自防水发挥作用，而做好混凝土结构自防水除了应该满足混凝土的抗渗指标以外，应该重点关注混凝土的裂缝控制，同时在设计、施工容许的条件下做好防水各细部节点防水处理，如施工缝、变形缝、后浇带等。传统设计沿结构长度方向一般 20～30m 设置一条后浇带，对于超长地下室结构而言，无疑是增加了后浇带处理及渗漏的隐患[1]。

利用膨胀剂（含游离 CaO 类、硫铝酸盐类、MgO类等）在水化及硬化过程中产生体积膨胀补偿水泥基材料的收缩是防止其收缩开裂的有效途径[2]。同时在补偿收缩混凝土的基础上，实现超长结构无缝施工的技术也受到越来越多的设计及施工单位认可和青睐[3]。传统的膨胀水泥或膨胀剂中的主要膨胀组分有硫铝酸盐、铝酸盐和氧化钙等[4]，存在水化较快、膨胀主要发生在 14d以前、对水泥基材料后期收缩的补偿作用不大、水化产物钙矾石物理化学性质不稳定[5]等局限性。随着对膨胀剂产品的不断研制与开发，以氧化镁为主要膨胀源的材料以其优异的性能也越来越多的应用到工业民用建筑地下室工程中[6,7]，氧化镁膨胀剂主要组分是煅烧温度为850～1100℃ 的轻烧 MgO，通过水化生成氢氧化镁晶体，产生膨胀[8]，相较于传统的膨胀剂，具有膨胀速率可调可控、膨胀周期长等特点，特别适用于解决地下室大体积混凝土及超长结构的开裂问题[9]。

本文将以东莞某地下室工程结构自防水为例，对采用氧化镁膨胀剂配制结构自防水混凝土，同时进行超长无缝施工设计及过程控制，数据采集与分析，应用效果跟进。

以上两例都将抽象的教学内容回归到相关学科中去，学生有了可以依托的具体背景，在心理上就容易产生乐于接受的意向，进而主动学习，同时也显出数学在应用方面的魅力。

1 工程概况

该项目住宅区地下室项目位于广东省东莞市，项目地下室总建筑面积 22304m3，地下一层为地下车库，建筑总长为 305m、总宽为 70m、总高 4.45m；结构类型为框架结构，基础类型为预应力管桩基础，设计使用年限为 50 年，防水等级二级；基础、承台，地下室底板混凝土强度等级 C30，地下室侧壁、顶板和地下水池混凝土强度等级为 C35，混凝土抗渗等级为 P6。

综上所述，呼吸内科教学查房改革中临床路径式教学法的运用效果确切，可提升学生的满意度，提高学生的学习能力和逻辑思维，促进其理论和技能的掌握。

2 结构自防水技术设计

2.1 结构自防水做法设计

结合该工程防水设防要求及现有的地下工程防水技术规范[10]，采用氧化镁膨胀剂配制的补偿收缩混凝土进行混凝土的裂缝控制，同时提供过程控制实现混凝土结构自防水。外防水层采用 1.2mm 厚聚合物防水涂料，同时在防水细部节点的部位采用 TU-TJ 水泥基渗透结晶材料进行防水加强处理。遵循自防水为主，涂料外防水为辅，同时注重节点及施工过程管理的防水设计。其中几处重点防水节点加强处理如图 1 所示。

3.1.1 原材料

图 1 节点防水加强处理

2.2 超长无缝施工技术及设计

超长结构无缝施工是利用膨胀加强带或施工缝替代后浇带，取消永久伸缩缝或延长永久伸缩缝设置间距，其基本原理是通过膨胀剂材料提高混凝土抵抗收缩的能力，从而实现一次性浇筑长度的增加。按照王铁梦[11]教授提出的设计思路为“抗放兼施，以抗为主”。该做法遵循“整体补偿，局部加强”的补偿收缩混凝土方案，加强带部位及带两侧部位选用氧化镁膨胀剂。

比如,“石榴裙”本为“服饰”类,由于调整其使用范围,而增加相应的成分,便可以直接联系到其领有者或者使用者这样的主体对象,也就是某种特定的“人”类,于是其借代的语义格式便可以描写成[+像石榴一样红+裙子+领有者/可以穿着的人]。

该地下室底板总长 290m，属于典型的超长混凝土结构。依照现行的结构设计规范，需设置 9 条后浇带以解决超长结构混凝土抗裂的问题。经过多方协商，反复论证，最终决定使用氧化镁膨胀剂配制的补偿收缩混凝土进行超长无缝施工，在原后浇带设置的基础上进行优化方案如图 2、3 所示。

图 2 原设计后浇带布置图

图 3 优化后后浇带布置图

现场施工控制是保证氧化镁膨胀剂发挥作用的重要因素，因此需要对混凝土施工的各个环节进行精心的组织，严格的控制。

该项目地下室不同部位混凝土配合比如表 2 所示。

图 4 连续式膨胀加强带

图 5 后浇式膨胀加强带

3 施工技术及质量控制

3.1 原材料及配合比

本文在计算中选择均相流动模型，使用Rayleigh-Plesset方程来计算汽相与液相之间的质量传递过程。应用该方程描述的气泡生成方程为

（1）水泥：本工程采用惠州市广大水泥企业有限公司生产的 P·O42.5 水泥，性能符合国家标准。

（2）砂：中砂（河砂），产地为西江砂，含泥量0.5%。

（3）石：5～25mm 连续级配碎石，含泥量 0.2%。

（4）活性掺合料：Ⅱ 级粉煤灰。

（5）氧化镁膨胀剂：武汉三源特种建材有限责任公司，活性为 125s，MgO 含量为 83.2%，按照标准[12]检测指标结果见表 1。

表 1 氧化镁检测指标结果

（6）减水剂：聚羧酸高效减水剂 LM-S2。

（4）应变及温度监测

她们取笑凑趣也要留神，虽然易太太的年纪做她母亲绰绰有余，她们从来不说认干女儿的话。在易太太这年纪，正有点摇摆不定，又要像老太太们喜欢有年青漂亮的女性簇拥的众星捧月一般，又要吃醋。

表 2 不同部位混凝土配合比 kg/m3

混凝土和易性及不同龄期检测结果如表 3 所示。

由表 3 可知：在原配合比基础上进行了混凝土配合比优化，通过混凝土试配，掺氧化镁膨胀剂混凝土的施工及力学性能满足设计及施工要求。

表 3 混凝土试配检测结果

3.2 现场施工控制

通过该后浇带的优化，将原设计 9 条后浇带减少为3 条后浇式膨胀加强带，其他原后浇带优化为连续式的膨胀加强带，两种类型的膨胀加强带的浇筑方式如图4、5。该做法实现连续无缝施工，明显地节约了工期，加快了施工进度，同时也避免了后浇带清理、凿毛等工序，以及后浇带回填后易存在渗漏点的隐患，防水整体性得到了提高。

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（1）底板浇筑

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底板、侧墙及顶板厚度及长度中心位置点各埋设 1根 VWS-15 型振弦应变计，该应变计主要由前后端坐、不锈钢护管、信号传输电缆、振弦及激振电磁线圈等组成，应变计参数见表 4，用于测试混凝土变形及温度以指导混凝土的拆模及养护。

（2）侧墙浇筑

侧墙单次浇筑最长 62m，高度 2.5m，采取连续分层浇筑，分层高度为 1～1.5m，2 台天泵分 2～3 层浇筑，并配置 3 台振捣棒，浇筑时严格控制混凝土的接茬时间在初凝时间之内，振捣及时充分，避免施工冷缝及麻面的产生。

（3）养护及拆模

控制拆模时混凝土内部温度与环境温度差值≤15℃，本工程位于广东省东莞市，施工季节为冬春交替，环境温度在 20～28℃ 左右，侧墙拆模时间严格控制在 2 天左右，养护措施均采用人工间隔时间洒水养护，养护时间 7 天以上。

3.1.2 混凝土配合比

底板一次性连续浇筑长度最大 82m，从两侧向中部的膨胀加强带方向依次浇筑，当浇筑膨胀加强带内时，混凝土强度等级较两侧混凝土提高一个等级，且氧化镁膨胀剂掺量提高 5kg。底板混凝土振捣时振捣棒移动间距不大于振动棒作用半径的 1.5 倍（一般为 300～400mm），与模板的距离不应大于其作用半径的 0.5倍，并不应碰撞模板、钢筋和预埋件，保证混凝土的密实度。底板与侧墙接茬处，浇筑 500mm 高导墙，在施工缝处设置止水钢板，并为防止烂根，该处混凝土适当提高混凝土砂率，坍落度较其他部位增加 10～20mm，且充分振捣密实。混凝土浇筑完后即刻进行一次抹面及收光，在初凝前 2～3h 时，采用抹面机进行二次抹面。

表 4 应变计规格及主要技术参数 mm

4 数据分析及应用效果

4.1 混凝土结构温度及应变历程

选取 7 号底板、侧墙、顶板中心部位进行分析，监测内部温度及应变，其曲线图如图 6、7 所示。

图 6 混凝土内部温度图

图 7 混凝土内部应变图

由图 6、7 可知：

（1）混凝土内部温度随时间先升高后降低，其后接近环境温度，并趋于稳定，底板、顶板及侧墙由于厚度不一样，温度峰值、温峰出现时间及降至环境温度的时间存在一定差别，结构厚度越小，温峰越低，出现温峰时间及降至环境温度时间越短。

根据澳新风险管理标准，在完成风险识别、分析、评价后，降低风险发生概率和风险发生时的损失程度是关键落脚点。

（2）底板、顶板及侧墙混凝土内部最大应变分别为 256με、226με、78με，其后由于温降均出现一定的下降，最终稳定后的各部位应变分别为 96με、70με、27με，整体混凝土应变仍处于微膨胀状态，而混凝土在钢筋限制条件下，适当的微膨胀能够产生一定的预压应力，从而有利于抵消混凝土温度及后期干燥收缩拉应力，对于混凝土的开裂预防有利。

对于应用型本科院校而言，教师专业化就是指根据社会对应用型人才的需求，教师遵循应用型特征的教育教学规律，特别注重专业实践能力。教师专业化发展强调教师的终身学习和终身成长，包括职前培养、新任教师培养和在职培训，在教师的整个专业生涯中，通过学习和专业训练，提高专业素养、专业实践能力和个人职业道德等，促进教师从新手到熟手，从熟手到专家。

4.2 应用效果

混凝土拆模后，持续 1 多个月的裂缝观察统计，底板、侧墙、顶板均未出现贯穿性的裂缝，同时在细部防水节点进行 TU-TJ 水泥基渗透结晶处理完回填后，通过为期 3 个月的观察，未出现渗漏水的情况，如图 8 所示，混凝土裂缝控制及结构自防水的应用效果良好。

图 8 应用效果

5 结论

（1）采用氧化镁膨胀剂配制补偿收缩结构自防水混凝土，实现了底板、侧墙及顶板的平均一次 72.5m 超长无缝施工，提高了施工效率并避免了后浇带处理带来的防水节点渗漏隐患。

（2）在地下室防水混凝土中添加氧化镁膨胀剂，混凝土内部应变在一定期间内为正值，处于微膨胀状态，有效地补偿了混凝土温降及后期干燥收缩，从而提高了混凝土的抗裂性能。

3.对于产品的包装设计活动来说，其设计理念与包装设计材质之间未能形成有效融合，这就影响了设计活动的价值。设计活动是设计理念的整体应用，其不仅是一种立体化创新，而且还是设计理念的集中优化。因此，在产品包装设计活动的实施过程中，企业要立足于创意，注重创新，通过融入多种理念，从而构建极具价值力和吸引力的设计机制。

（3）以自防水混凝土为主，辅以涂料外防水为辅，以水泥基渗透结晶防水涂料对节点防水加强处理，并注重自防水及外防水过程中的管理的防水体系，可实现较好的防水效果。