FS102 混凝土防水密实剂刚性防水施工关键技术
2022-05-27张宁
张宁
0 引言
FS102 防水密实剂是常见的建筑防水材料,其具有良好的水溶性,并且材料易于分散,添加到混凝土混合料中后,能够通过化学反应提高混凝土自身密实性,从而进一步强化建筑工程结构强度。与此同时,FS102 防水材料能够减缓混凝土材料收缩时间,因此可减少结构裂缝,应用效果显著。为进一步提高建筑项目地下工程防水施工效果,在经过防水试验后决定是否在混凝土材料中添加FS102 材料,具有现实意义。
1 FS102 防水密实剂特征
FS102 防水密实剂属于改良混凝土材料的额外添加剂,此材料能够与水泥析出物产生化学反应,从而生成结晶体和凝胶体,填充混凝土结构域中微小缝隙,对压力水渗透产生有效抑制,提高混凝土抗渗性、密实性和稳定性,并且控制干缩裂缝。通过总结认为,FS102 防水密实剂具有如下特征:
(1)FS102 防水密实剂是一种绿色环保材料,经过IS014001 体系认证,无害无毒,能够有效降低污染。
(2)FS102 防水密实剂作为刚性防水材料,掺量少,具有良好分散性,将其余混凝土材料混合后,增强混凝土拌合物稠度,从而改善混凝土性能和保水性。
(3)添加FS102 防水密实剂后,水化反应将更加充分,可有效避免大坍落度混凝土拌合物出现离析。
(4)能够适应FS102 防水密实剂与泵送剂、减水剂、防冻剂等材料,对钢筋不会产生腐蚀,并且添加后能够发挥良好防水性能,与混凝土承重结构构件融为一体,结构性能与防水性能保持高度一致,不影响混凝土强度的同时,具有抗渗性能。
(5)采用FS102 防水密实剂后,防水时间与结构寿命相同,不会出现提前老化,即使混凝土结构发生渗漏,也会及时显现出来,便于处理。
2 工程案例
2.1 工程概况
以廊坊市临空经济区起步区11 个村街回迁安置区项目为例,其中我单位负责的科技创新区起步区A、B、C、D9、E、F 六个地块,总占地面积约229 430m,总建筑面积677 818.17m,其中,地上建筑面积455 320.32m,地下建筑面积222 497.85m。本工程共计66 栋单体建筑,主要建筑物为11~14 层住宅楼与配套公建,车库为地下1 层,主楼为2层地下室。采用剪力墙结构,设计使用年限为50 年,建筑结构安全等级为二级,建筑物抗震设防烈度8 度。为保证本项目地下工程结构防水功能,在地下工程开展混凝土施工时添加FS102 防水密实剂,配合刚性防水施工技术,防水混凝土方量超过10 000m。
2.2 试验方法
施工前进行试验,主要分析FS102 防水密实剂对混凝土抗压强度、弹性模量、抗渗性能的影响,试验方法如下:取地下工程混凝土施工所用硅酸盐水泥(大于32.5MPa)进行试验,FS102 防水密实剂掺和量分别为0%、0.21%和0.25%,测定规定龄期抗渗性能。试验要求主要包括三个方面:
(1)材料要求:在试验过程中,保证所用水泥为同一个品牌、同一批次、同一强度。与此同时,混合料中石料的最大粒径不能超过40mm,并且保证泵送时泥块含量、含泥量、吸水率分别低于0.5%、1.0%和1.5%,其他材料则符合相关检验标准的要求。
(2)配合比要求:砂率控制在35%~40%,灰砂比控制在1:1.5,并且通过试验明确水灰比。
(3)根据是否泵送确定混凝土坍落度,非泵送混凝土坍落度控制在8~14cm,泵送混凝土则控制在14~ 20cm。材料配合比允许偏差见表1。
表1 试验材料配合比允许偏差
通过总结工程实践发现,FS102 防水密实剂添加到混凝土混合料中,如果采用人工拌和,时间一般不能低于5min。而如果强拌,则时间要在30s 以上。在此基础上,如果运输过程中发生离析现象,要进行二次拌和,观察如果离析后坍落度已经不符合施工规范以及要求,需要根据加入水泥砂浆(按原水灰比),或者通过掺入减水剂的方法进行改进,切记不可直接添加水。为确保地下工程混凝土施工质量,本次试验按照混凝土养护要求开展标准养护,分别与第3d、第7d、第14d、第28d 对FS102 防水密实剂三种掺和量试块进行检测,计算抗压强度、弹性模量,并于28d 后统一对三组试块抗渗结果进行检验。
2.3 试验结果
2.3.1 抗压强度检测结果
随着时间的变化,三组试块混凝土抗压强度变化曲线如图1 所示。
图1 不同掺和量混凝土试块抗压强度变化情况
从上图曲线变化中可以看到,不同FS102 防水材料掺和量混凝土抗压强度随着时间变化而增长,三种掺和量增长规律比较相对一致。在14d 前,三种情况混凝试块抗压强度均有明显提升,在14~28d 内强度虽然也在提升,但较之前相比速率明显变缓。与此同时,14d 后用量越高的强度反而越低,如果假定0%掺和量的试块抗压强度为基准值,0.21 掺和量基准值为95%,0.25%掺和量基准值为92%,则0.21%掺和量14d 抗压强度为102.4%,0.25%掺和量14d 抗压强度为92.4%。
2.3.2 弹性模量检测结果
通过本次检测结果可以发现,混凝土弹性模量会随着时间延长而变大,且三种掺和量增长规律一致(如图2 所示)。图2 中曲线变化可以说明,FS102 材料掺和量增多后,弹性模量也随之增大,如果将0%掺和量作为基准值,则0.21%和0.25%掺和量混凝土试块弹性模量分别为基准值的101.4%、100.2%。
图2 不同掺和量混凝土试块弹性模量变化情况
2.3.3 抗渗性能
本次试验28d 后三组试块抗渗试验结果见表2。
表2 三种掺和量混凝土试块抗渗试验结果
综合上述结果,0.21%掺和量和0.25%掺和量抗渗试验等级均达到P12,从施工经济成本角度看,为进一步节省材料费用,选择0.21%掺和量即可满足地下工程防水施工要求,且最为经济合理。
3 FS102 材料刚性防水施工关键技术
3.1 施工准备
本项目地下工程防水施工工艺主要包括FS102 材料掺和量试验→施工准备→混合料搅拌→混合料运输→混凝土浇筑→混凝土振捣→结构养护。为保证防水性能的充分发挥,添加FS102 必须进行充分振捣,保证振捣时间合理,泛浆不起泡为最佳状态,避免出现欠捣或过捣现象。在混凝土浇筑前,要对施工缝(垂直缝和水平缝)中杂物以及表面浮浆进行彻底清理,先涂抹FS101 型防水砂浆,然后铺设FS102 防水砂浆(厚度10~30mm),然后再进行防水混凝土浇筑(按0.21%掺和量)。在此基础上,采用膨胀止水带(具备缓胀性能),保证1 周内膨胀率低于最终膨胀率的60%,然后在预留槽内安装防水密封条,保证安装到位、牢靠。为进一步提升防水效果,施工前提前安装止水钢板,安装牢固,且做好安全措施,避免脱落。
3.2 混凝土浇筑
3.2.1 基础及底板浇筑
此部分采用分层浇筑方法,逐层水平推进,注意合理控制每层浇筑厚度,本工程每层厚度低于40cm,且每层浇筑时间间隔低于上层初凝时间(60~90min)。上下层浇筑时注意观察接茬处部位情况,保证振捣到位。为强化混凝土流动性,根据需要进行二次振捣。
3.2.2 墙体浇筑
本建筑地下墙体厚度为25cm,净高5m,落差相对较大,混凝土浇筑施工具有一定难度,在浇筑前对施工缝进行检查,彻底清理,防止发生烂根现象。为降低浇筑难度,本工程在施工时在墙体底层先浇筑同等强度的水泥砂浆(添加FS102 防水材料),浇筑厚度为5cm,并且采用长条流水作业方式,实行分段浇筑方法,匀速提升,且控制每层浇筑厚度,在上层混凝土初凝前完成浇筑。在此过程中,重视洞口、预埋套管位置浇筑,保证两侧同步振捣、均匀浇筑。墙体混凝土浇筑结束后对上口位置进行仔细观察,如发现多余钢筋,则及时予以处理。结合设计标高,对墙体表面进行找平。
3.2.3 柱体浇筑
大量地下工程混凝土浇筑实践证实,柱体混凝土浇筑易产生“蜂窝”,为防止此类问题,本工程参照墙体浇筑方法,柱根底部先浇筑同等级强度防水水泥砂浆,厚度同样为5cm,然后再进行后续浇筑。为防止地下工程柱体混凝土浇筑出现混合料离析情况,严格按照施工要求控制自由倾落高度,本工程将此项指标水平控制在2m 之内。有研究认为,如果超出上述范围,则设置流槽。除此之外,在进行柱体浇筑时,本工程结合刚性防水施工规范,对结构收缩沉降情况进行分析,根据混凝土自身特性的收缩沉降作用,于初凝前对柱体上部位置开展二次振捣,从而进一步加强柱体结构的稳定性与安全性,确保柱体结构完整。
3.2.4 顶板浇筑
此处混凝土浇筑浮铺厚度应该稍微高于板厚,于振捣后对其进行抹平处理,由于顶板位置的特殊性,浇筑时禁止使用振捣棒进行摊铺。采用“赶浆法”进行梁和板的浇筑,沿着次梁方向,先浇筑梁,根据梁高进行阶梯形分层浇筑,浇筑到板底时梁和板合筑。
3.3 结构养护
通过总结本工程施工情况认为,为确保防水混合料浇筑质量,需要保证混凝土内部钢筋不与模板接触,因此要做好固定,并且在螺栓(固定模板用)上方焊接止水圈,形状最好是长方形。待模板拆除后,对密封沟槽进行检查,确保其密封性。与此同时,连续浇筑,尽量防止形成施工缝。FS102 混凝土刚性防水施工完成混凝土浇筑后,在适宜时间开展养护工作,养护时间不低于FS102 型密实防水混凝土浇筑结束并凝固后,立即进行养护,按要求养护时间超过2 周。本次地下工程混凝土养护结合不同位置情况,采用不同养护方法,其中地下框架和墙体喷洒养护液,底板位置采取浇水方法进行养护,顶板浇水后采用塑料薄膜对其进行覆盖。
4 施工效益分析
在地下工程混凝土施工中,如果采用FS102 防水密实剂作为刚性防水材料,需要重视材料的混合比,并且保证混凝土振捣质量,两者是刚性防水的关键,也是影响结构抗渗效果的主要因素。本工程采用FS102 混凝土防水材料的同时,对刚性防水施工工艺以及关键技术进行不断优化,不仅节省大量人力成本,同时在规定工期内高质量完成地下结构防水施工。经过试验证实,采用0.21%掺和量FS102 防水材料,施工环境因素对防水施工几乎不产生影响,且地下结构防水效果能够满足施工设计规范和施工要求,达到预期防水效果。从施工成本情况看,与传统防水技术相比,采用FS102 防水密实剂,不仅能够提高防水效果,同时节省接近25%的材料造价成本,受到监理单位和业主的一致认可和好评,符合施工效益、经济效益和社会效益的需要。
5 结语
综上所述,将FS102 型防水密实剂应用到建筑项目地下工程混凝土施工中,可提高混凝土结构密实性,并且提高抗渗性能,有效避免混凝土早期收缩作用,从而控制裂缝。通过对上述工程的总结认为,为确保FS102 材料掺和量科学合理,要在施工前开展抗压强度、弹性模量以及抗渗性能试验,根据试验结果确定防水材料掺和量。与此同时,结合施工要求,对刚性防水施工关键技术进行不断改进,做好施工准备,完善施工工艺,同时对混凝土浇筑进行严格控制,并做好养护工作,从而最大程度发挥FS102 混凝土防水密实剂的防水作用,为建筑地下工程混凝土结构施工质量提供更多保障。