地下混凝土结构自防水施工细节分析

关键词：自防水 混凝土结构 施工控制

　　前言

　　随着社会的发展，工业与民用建筑为满足生产和生活上的需求，或充分利用空间，高层建筑、小高层、小区建设都设有地下商场、车库或人防设施。由于混凝土本身不密实或混凝土中水泥凝结硬化和环境变化而产生收缩，导致裂缝和渗水，影响使用效果。

　　1、自防水混凝土的理论基础

　　大多数有机和无机胶结材料在固化过程中会产生化学收缩及引起的内应力，而水泥无机胶结材料还会由于多余水分的蒸发而留下孔隙并干缩引起内应力。因此要达到体积稳定的高性能自防水混凝土，必须具有这样的组织结构，即无论水泥石或混凝土都必须有最大可能的密实度，也就是说水泥——水体系中的游离水区应为水化产物均匀而最密实地填充着，并且在水泥的凝结和硬化过程中所产生的密实作用沿着整体迅速而均匀地产生，达到组织均匀和晶体细化效果，同时在硬化过程中又没有产生显著的内应力。因此设法改变混凝土的硬化条件，便可能获得体积稳定、均匀密实且没有内应力产生的混凝土，而且还能防止混凝土出现低应力脆性破坏，达到抗裂防渗，保证自防水混凝土建筑物的耐久性。

　　2、普通混凝土不能防水的原因

　　2.1水泥用量的影响

　　水泥是用来填允砂的空隙，包裹砂的表面，硬化前起润滑作用，硬化后起粘结作用。故没有水泥的混凝土是不存在的，但水泥用量过多会给混凝土带来很多害处。

　　2.1.1化学收缩硬化水泥石的内部留有空隙，是因为水泥——水系统在水化反应后，生成物的平均密度大于反应物的平均密度，所以导致其净体积的减缩。水泥或其它矿物水化时亦有程度不同的类似现象发生。

　　2.1.2干缩

　　水泥水化反应后结合水只有水泥的23％左右，而普通C30混凝土采用42.5级水泥其水灰比为0.5左右，若采用32.5级水泥其水灰比为0.46左右，其中超过的多余水份在潮湿的环境中以自由水形态留在混凝土内部的毛细孔内，而在干燥和风速大的环境中，表面自由水迅速蒸发，引起连通孔隙并干缩产生内应力。所以说水泥浆越多给混凝土带来更多的孔隙和收缩引起的内应力。这就是为什么同一水灰比的条件下，水泥浆量过多反而强度降低的基本原因。

　　2.1.3水化热

　　由于混凝土结构日趋大型化和复杂化，多数选用高强度等级早强型水泥和采用较大的水泥用量，其水泥的水化热是使混凝土产生裂缝的原因之一。这种水泥中硅酸三钙和铝酸三钙含量高，故水化快，早期强度高，但是水化热高和收缩大。如果强度筹级越高、用量越大，对混凝土的抗裂、防渗越不利。

　　2.2骨料的影响

　　2.2.1石子

　　不论是卵石或是碎石，它们的颗粒级配是相当重要，级配好的石子它的空隙率小，用于填充空隙的砂也少，所以在同一水泥浆数量的情况下，因最优砂率的减小，砂之间润滑层增厚，混凝土坍落度增大，和易性好，增加混凝土的密实性。另一方面石子之间咬合力好，减少收缩，增加抗裂、防渗透效果。

　　2.2.2砂

　　砂的细度模数在2.4——2.9范围内为优，同时要求级配好、杂质含量少。这样砂的空隙少，同样水泥浆量情况下，砂之间的润滑层增厚，混凝土的坍落度大，和易性好，抗裂防渗效果好。

　　2.3外加剂和掺合料品种选择的影响

　　外加剂和掺合料在普通混凝土中的应用已很多，但一方面有顾虑，另一方面对它们品种、掺量选择不当，不但没有效果，还会带来许多问题，如均匀性、密实性、内应力等，影响混凝土的自防水等性能。

　　2.4配合比的影响

　　正确配合比理论应是：石子是骨架，砂是填充石子空隙，水泥浆是填充砂的空隙和包裹砂的表面起润滑和胶结作用。故正确的配合比应该是级配石子的堆积容重最大，砂率最优，在满足坍落度要求的条件下，水泥浆数量应最少。但是现有混凝土配合比试验方法是先确定水泥浆数量，而后确定砂、石。这种方法必然是水泥浆多，砂也多，石子偏少的配合比，影响混凝土的抗裂防渗效果。

　　2.5施工工艺与环境的影响

　　混凝土工程从浇捣至使用都在大气环境中，采用相应的施工工艺和养护方法过去往往缺乏经验或重视不足，也是造成混凝土自防水能力差的原因。

　　3、自防水混凝土施工技术

　　3.1原材料选择

　　选择32.5级水泥配C30、S8混凝土在水泥用量、水灰比上均比较合适，故选用32.5级水泥；在碎石选用上，采用试验的最优级配为5—20mm级配碎石和20—40mm级配碎石按3：7配比，级配良好，空隙率最低；砂选用中砂；现场搅拌选用高效减水剂，水剂为水泥用量的1.4％，粉剂为水泥用量的0.55％。采用Ⅱ级粉煤灰以及掺入水泥用量的6％膨胀剂。采用外加剂和掺合料的目的就是要改善混凝土性能，达到抗裂、防渗，增加耐久性，但是如果对外加剂和掺合料的品种数量在不同环境条件下选择不当，也会起相反的效果。

　　3.1.1粉煤灰

　　在改善混凝土性能方面粉煤灰起着非常重要的作用，由于粉煤灰在混凝土中具有火山灰效应、滚珠效应、增密效应，故能改善混凝土和易性，减少水化热，增加混凝土的密实度，更主要是它能与混凝土中大量没有强度和溶于水的Ca(OH)2起反应，一方面提高了混凝土的抗侵蚀性，另一方面减少了界面过度区中定向排列的Ca(OH)2晶体，并形成强度高的水化硅酸钙，增强了水泥石与骨料表面的粘结强度，对混凝土的抗渗、后期强度起着关键的作用。

　　3.1.2减水剂的品种、掺量

　　选择减水剂的品种、掺量必须依据环境、施工方法、混凝土体积大小而定，切勿一律一样，否则起相反效果。因现场搅拌，混凝土量又大，我们选择了缓凝高效减水剂，而且掺量也不大，对改善混凝土和易性，防止泌水引起的不均匀性有很好的效果。

　　3.1.3膨胀剂

　　采用硫铝酸钙型的膨胀剂，其作用是使原体积减缩24％的铝酸三钙和变成体积增加150％的水化硫铝酸钙，这种晶体是由纤维组成。不但能增加混凝土的密实性，减少收缩内应力和孔隙周边产生应力集中，而且这种矿物质纤维对抑制混凝土收缩起很大的作用。膨胀剂掺量应据环境、混凝土体积大小而定，不宜过高，否则不但影响早期强度，而且在混凝土硬化后将起破坏作用。

　　3.2配合比试验研究

　　确定混凝土最优配合比的研究方法是依据混凝土四种组成材料作用原理来定的：在确定该等级混凝土的水灰比后，首先采用最大堆积容重法确定二级石子之间的最优比例；其次试验确定砂、石的最优砂率和水泥浆的用量，最后根据水灰比大小，确定水、水泥的用量，用这种方法找到最优的混凝土配合比

　　3.3现场施工控制

　　(1)严格控制各种材料用量的基本准确，使计量偏差在允许范围之内，并对砂石的含水量进行调整。(2)严格控制搅拌时间，保证混凝土拌合物的均匀性，采用自落式搅拌机比普通混凝土延长30s以上，采用强制式搅拌机则延长15s以上。(3)采用二次加水法，减少石子表面的水灰比，增加水泥砂浆与石子表面的粘结性，改善混凝土的骨料界面力学性能。(4)指定专业的振捣混凝土技术工，做到既防过振又防漏振，保证振捣后混凝土达到最大的均匀密实，增强混凝土中石子之间的咬合，提高混凝土的强度。

　　3.4侧墙、底板施工控制

　　一般侧墙施工时，与地板交接处先倒入一些砂浆，以防交接处出现缺陷。我们的做法是不倒入砂浆，而是在最下层30cm混凝土的配合比中减少300kg／m3石子，施工实践证明既好振捣，又保证地板与侧墙交接处无渗水现象，效果好。

　　4、结束语

　　通过长期试验和现场应用研究，认为保证混凝土的均匀性、提高密实度和减少内应力是决定混凝土高性能的基本条件。所以加强施工中的各个工序的严格操作，不但保证混凝土工程的质量，而且又可节约许多材料，缩短工期，节省成本。(2)对于保证混凝土工程的质量，正确选择合格的材料是相当重要，防止那种认为选择材料质量越好、用量多的主观想法。