HEA补偿收缩混凝土在实际工程中的应用
武字会 宋立艳 党淑凤
【摘 要】 补偿收缩混凝土是近年来针对超长现浇混凝土结构发展起来的一种新的混凝土品种。这种材料的运用，为施工单位提高和控制房屋建筑质量提供了有效的保证。本文结合实践经验，总结了补偿收缩混凝土控制裂缝的原理，并详细论述了利用HEA补偿收缩混凝土膨胀加强带来取代混凝土后浇带施工的具体施工技术及质量保证措施。
1 工程概况
由北京城乡建设集团有限责任公司承建的该工程位于丰台区南苑，地下1层，地上7层，建筑物长49.40m，宽39.00m，高44.70m。西北角设置一个汽车坡道双行出入口（车库上部覆土厚度1.2m）。结构形式为框架剪力墙结构，车库部分为框架结构与地上综合楼连为一体。
基础形式为平板式筏板基础，地基处理采用CFG桩。筏板的长度为56.70米，宽为39.00米，板厚为1.10米（局部2.10米），基底标高为-6.85米。混凝土强度等级、抗渗等级：基础底板为C40P8，地下室外墙为C50P8。
2 技术难点分析
基础底板及地下室外墙的混凝土抗渗能力，是本工程技术控制的重点。要保证混凝土的抗渗能力，必须通过一系列技术措施，尽可能地避免或减少混凝土因温度变化和干燥收缩造成的裂缝。因此从本质上分析，本工程的技术难点是“控制混凝土裂缝”。
3 混凝土方案设计
本工程基础底板长56.7米小于60米，预计水化热引起的温度变化和收缩可能导致有害裂缝的产生，如果忽略温控措施和抗裂措施，施工阶段很容易出现裂缝，从而影响结构的使用功能和耐久性能，因此本工程具有“大体积混凝土”的性质，技术方案上应按大体积混凝土技术考虑设置后浇带。
根据《补偿收缩混凝土应用技术规程》JGJ/T 178-2009规定，可以在应力集中的地方以给予较大的膨胀应力，设置膨胀加强带来取代后浇带，在保障工程质量的前提下，简化施工工艺，加快施工进度。于是，经与设计单位协商，最终确定方案为采用HEA补偿收缩混凝土，并采用膨胀加强带代替后浇带的做法。
4 作用原理
混凝土的抗拉强度较低，只相当于抗压强度的7-10%，混凝土的开裂主要是由于内部拉应力超过其抗拉强度所致。通过在普通混凝土中掺入一定数量的膨胀剂，使混凝土在硬化初期发生膨胀，补偿收缩混凝土膨胀时对其约束体（如：钢筋、相临物体、基础等）施加的拉应力，从而避免或减少了混凝土裂缝的产生。HEA混凝土抗裂防水剂除了含有HCSA膨胀剂外，还含有塑性膨胀组分，可以补偿混凝土的塑性收缩。而其中的防渗减缩组分，进一步改善了混凝土的收缩性，它可降低混凝土的后期收缩，进一步提高混凝土的密实性和防水性。HEA混凝土抗裂防水剂还引入了进口的有机防水组分，通过成膜原理，进一步封闭混凝土的毛细孔隙，使混凝土抗渗性比单纯的膨胀剂混凝土的抗渗性得到进一步提高。可以说HEA混凝土抗裂防水剂将混凝土的塑性膨胀、硬化后的膨胀与减缩有机结合起来，从而达到防水抗裂的双重目的。
5 配合比设计
5.1 原材要求
石子：石子级配要合格，含泥量要低。本工程选用涞水碎石，粒径为5-25mm，连续级配，含泥量≤1.0%，泥块含量≤0.5%，针片状颗粒含量≤15%，坚固性≤8%，含水率小于0.2%，吸水率≤1.5%。
砂子：选用级配良好、质地坚硬、颗粒洁净的中砂。砂含泥量是控制要点，要达到现有国家标准，减少混凝土的收缩。本工程选用涞水天然中砂，含泥量≤3.0% ，泥块含量≤1.0%，氯离子含量≤0.06%，细度模数2.5～2.8。
水泥：本工程大体积混凝土选用北京金隅集团琉璃河水泥厂的P·O42.5水泥，拌合用水采用饮用水，当采用其他水源时，水质应符合现行国家标准《混凝土拌合用水标准》的要求。
粉煤灰：粉煤灰水化不放热，可以有效地降低混凝土的水化热，减少混凝土里表温差，降低混凝土出现温差裂缝的危险。本工程选用山东德州的F类Ⅰ级粉煤灰，符合现行国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T 1596的规定，将其作为混凝土配制的必须组分。
矿渣粉：采用的矿渣粉符合现行国家标准《用于水泥和混凝士中的粒化高炉矿渣粉》GB／Tl8046的规定。本工程选用三河嘉华立磨工艺生产的S95矿渣粉。
外加剂：外加剂应减水率高、坍落度损失小、适量引气以及能明显提高混凝土耐久性能。根据这一要求，本工程选用北京市政路桥建材集团生产的聚羧酸外加剂，具有掺量低、减水率高，保塑性好、对水泥适应性强，增强效果好，收缩低，有害成分含量少，绿色环保等诸多技术优势。
膨胀剂：根据搅拌站的试验结果及应用经验，选用在国家体育场、郭公庄水厂、诺德国际广场（南城地标）等工程中大量应用，并取得优良效果的天津岩瑞优质HEA抗裂防水剂。
5.2 配合比设计
根据设计要求，结合大体积混凝土与补偿收缩混凝土技术，确定配合比如下（以底板配合比为例）：
（1）基础底板混凝土配合比，见表1所示。
基础底板混凝土配合比 表1
|
混凝土强度等级 |
C40，P6 |
混凝土塌落度（mm） |
160 |
||||||
|
水胶比 |
砂率 (%) |
水(kg/m3) |
水泥(kg/m3) |
砂(kg/m3) |
石(kg/m3) |
粉煤灰(kg/m3) |
矿粉 (kg/m3) |
HEA (kg/m3) |
BM-PM002 (kg/m3) |
|
0.42 |
40 |
170 |
210 |
723 |
1085 |
85 |
74 |
36 |
8.5 |
注：此表数据由混凝土搅拌站提供
（2）基础底板膨胀加强带混凝土配合比，见表2所示。
基础底板膨胀加强带混凝土配合比 表2
|
混凝土强度等级 |
C45，P6 |
混凝土塌落度（mm） |
160 |
||||||
|
水胶比 |
砂率 (%) |
水(kg/m3) |
水泥(kg/m3) |
砂(kg/m3) |
石(kg/m3) |
粉煤灰(kg/m3) |
矿粉 (kg/m3) |
HEA (kg/m3) |
BM-PM002 (kg/m3) |
|
0.39 |
39 |
170 |
224 |
694 |
1085 |
90 |
78 |
44 |
9.59 |
注：此表数据由混凝土搅拌站提供
从表中数据可以看出，为了达到补偿收缩的效果，膨胀加强带的混凝土HEA的掺量要高于其两侧基础底板混凝土HEA的掺量。
6.1 传统后浇带混凝土浇筑
如果按照原设计采用传统的后浇带施工做法见图1所示，需要在底板混凝土浇筑前，按设计留置后浇带的位置支设底板后浇带模板，然后先浇筑后浇带两侧的底板混凝土，待42天以后再进行后浇带的施工，浇筑同标号的补偿收缩混凝土。
6.2 使用膨胀加强带代替后浇带的做法
综合本工程的混凝土用量及施工流水等因素，采用间歇式膨胀加强带的施工工艺来代替后浇带施工。其施工工艺为：
一段底板钢筋绑扎 → 布设混凝土测温点 → 一段底板模板及施工缝模板支设 → 浇筑一段的补偿收缩混凝土 → 一段模板拆除 → 二段底板钢筋绑扎 → 布设测温点 → 安装遇水膨胀止水条 → 二段基础底板模板支设 → 安装密孔钢丝网 → 浇筑膨胀加强带混凝土及二段补偿收缩混凝土 → 二段模板拆除 。
其做法见图2所示：
选择路程较近且有供应能力的商品混凝土厂家。
混凝土浇筑前，应检查模板的坚固性、稳定性，使模板所有接缝严密，不得漏浆，并宜将模板与混凝土接触的表面先行湿润或保潮，且保持清洁。
严格掌握混凝土配合比，并依据施工现场情况的变化，及时调整。
补偿收缩混凝土应无泌水现象，使用泵送工艺，严格控制塌落度。
补偿收缩混凝土坍落度损失较大，如现场施工温度超过30℃，或混凝土运输、停放时间超过30-40min，应在拌合前采取加大混凝土坍落度的措施；混凝土拌合后，不得加水搅拌。
进行二次振捣工艺：即第一次振捣完成后，在混凝土初凝前，进行第二次振捣，以清除混凝土中的气泡，达到密实的效果。
若因为客观因素导致停工间歇时间较长，应按规定留置施工缝。
混凝土浇筑温度不宜大于35℃；超过35℃可以设置冷水池冷却输送管，覆盖湿草袋子并及时浇水，或包裹隔热材料，以防止坍落度损失过大，影响泵送。
7.2 混凝土养护措施
补偿收缩混凝土要加强养护，特别是大体积混凝土，掺加膨胀剂后，必须严格控制混凝土的降温速率和混凝土的里表温差，在采取保温保湿养护方法的同时也要采取挡风、遮阳、喷雾等措施，以防产生塑性收缩裂缝。
常温下，底板浇筑后12-16h，即可覆盖浇水，并应保持湿润养护至少14天。
墙体浇筑完成后，在顶端设多孔淋水管，达到脱模强度后，松动对拉螺栓，使墙体与模板之间有2mm～3mm的缝隙，确保上部淋水进入模板与墙壁间，并保湿养护至少14天。
8 结语
通过本工程的实践，我们总结出使用膨胀加强带取代后浇带施工的关键是优化混凝土的配合比。在大体积混凝土施工中，以适量的粉煤灰和矿渣粉来取代等量的水泥，可以降低水化热，从而减少因温度变化引起的混凝土收缩裂缝。此外，在混凝土浇筑时控制其入模温度，在其终凝后立即采取保温、保湿养护，都是必不可少的控制裂缝的有效措施。掺入HEA 抗裂防水剂拌成的补偿收缩混凝土，可削减混凝土干燥收缩时产生的拉应力，使基础底板和墙体不渗不漏，从而达到结构自防水的效果。
至今，本工程的基础底板地下室外墙距浇筑已接近两年，通过观察，没有发现影响质量的贯通裂缝和渗水。所以初步判定，在本工程中采用膨胀加强带取代后浇带施工是可行的，不但简化了施工工艺，加快了施工进度，保障了施工质量，而且节约了施工成本。
参考文献
[1] 中国建筑科学研究院.GB50666-2011混凝土结构工程施工规范[S].北京:中国建筑工业出版社，2011.
[2] 中国建筑材料科学研究总院.长业建设集团有限公司. JGJ/T 178-2009补偿收
缩混凝土应用技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社，2009.
（作者单位:北京城乡建设集团有限责任公司）
