HCSA 膨脹劑在地下車庫(kù)中的應(yīng)用

李可斌，高鵬程，李長(zhǎng)成

（1.東莞市光泰混凝土有限公司，廣東 東莞 523518；2.天津華北地質(zhì)勘查局，天津 300170；3.中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院，北京 100024）

HCSA 膨脹劑在地下車庫(kù)中的應(yīng)用

李可斌1，高鵬程2，李長(zhǎng)成3

（1.東莞市光泰混凝土有限公司，廣東 東莞 523518；2.天津華北地質(zhì)勘查局，天津 300170；3.中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院，北京 100024）

本文對(duì)榮翠園地下車庫(kù)采用補(bǔ)償收縮混凝土結(jié)構(gòu)自防水技術(shù)進(jìn)行概述。施工中依據(jù)工程部位和約束程度，選用硫鋁酸鈣-氧化鈣類雙膨脹源膨脹劑 HCSA，配制不同限制膨脹率的補(bǔ)償收縮混凝土?，F(xiàn)場(chǎng)注重膨脹劑和混凝土限制膨脹率抽檢工作，合理組織施工，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，有效地避免了有害裂縫的出現(xiàn)，達(dá)到預(yù)期的抗裂防滲效果。

HCSA 膨脹劑；補(bǔ)償收縮混凝土；限制膨脹率；結(jié)構(gòu)自防水

與單一膨脹源的硫鋁酸鈣類膨脹劑相比，硫鋁酸鈣-氧化鈣類雙膨脹源膨脹劑 HCSA 的膨脹能大，膨脹速率與補(bǔ)償收縮混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)相匹配，能在“有效膨脹窗口”[1]期內(nèi)產(chǎn)生更多的有效膨脹，即使在絕濕環(huán)境下也能發(fā)揮膨脹，對(duì)于大體積混凝土、豎向結(jié)構(gòu)和冬季施工的混凝土尤為適用[2-3]。本文介紹了 HCSA 膨脹劑在榮翠園地下車庫(kù)工程中的應(yīng)用情況。

1 工程概況

榮翠園地下車庫(kù)長(zhǎng) 243m，寬 149m，屬于超長(zhǎng)超寬結(jié)構(gòu)，框架剪力墻結(jié)構(gòu)。地下車庫(kù)底板厚 500mm，外墻厚300mm，頂板厚 300mm。混凝土強(qiáng)度等級(jí)為 C35，抗?jié)B等級(jí)P8。地下車庫(kù)防水等級(jí)為二級(jí)。地下車庫(kù)見圖 1。

圖1 榮翠園地下車庫(kù)施工標(biāo)段、膨脹加強(qiáng)帶和后澆帶劃分

2 技術(shù)方案

榮翠園地下車庫(kù)尺寸為243mm×149mm，結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)超寬且不規(guī)則，干燥收縮大，混凝土開裂風(fēng)險(xiǎn)較高。為保證地下車庫(kù)不滲不漏，采用補(bǔ)償收縮混凝土，充分利用其結(jié)構(gòu)自防水功能，在保證防水效果的基礎(chǔ)上，減化施工工藝、縮短工期。此外，通過(guò)設(shè)置膨脹加強(qiáng)帶替代原有的后澆帶，既加快施工進(jìn)度（傳統(tǒng)后澆帶需在兩側(cè)混凝土澆筑 42d 后才能澆筑），又消除了因后澆帶引起的滲漏隱患，同時(shí)節(jié)約了工程成本。為便于施工，地下車庫(kù)劃分了四個(gè)施工標(biāo)段，具體詳見圖 1。

依據(jù) JGJ/T 178-2009《補(bǔ)償收縮混凝土施工技術(shù)規(guī)程》，結(jié)合工程實(shí)際，地下車庫(kù)底板混凝土限制膨脹率設(shè)計(jì)取值為 ≥0.015%，外墻和頂板混凝土限制膨脹率 ≥0.020%，后澆帶、膨脹加強(qiáng)帶部位混凝土限制膨脹率 ≥0.025%。

3 膨脹劑優(yōu)選

傳統(tǒng)的硫鋁酸鈣類混凝土膨脹劑，使用時(shí)對(duì)外界水養(yǎng)護(hù)條件要求苛刻，要求澆水養(yǎng)護(hù)至少 14d 以上。而在實(shí)際工程中，為了加快施工進(jìn)度。搶工期，混凝土澆筑 1d 后立即安排放線，再加上施工管理不到位，澆水養(yǎng)護(hù)時(shí)間通常不超過(guò)3d。其結(jié)果是硫鋁酸鈣類膨脹劑因缺乏反應(yīng)需要的水，無(wú)法產(chǎn)生有效膨脹。大體積混凝土中因高溫環(huán)境下鈣礬石分解，還可能發(fā)生后期膨脹[4]，極易導(dǎo)致混凝土開裂，造成滲漏隱患。

硫鋁酸鈣-氧化鈣類混凝土膨脹劑，存在 Ca(OH)2和鈣礬石兩個(gè)膨脹源，氧化鈣依靠混凝土拌合水即可發(fā)生反應(yīng)生成 Ca(OH)2，從而產(chǎn)生膨脹。因此，該類膨脹劑對(duì)外界水養(yǎng)護(hù)條件依賴性低，即使在無(wú)水養(yǎng)護(hù)（近絕濕條件下）依然產(chǎn)生有效膨脹[5]，使補(bǔ)償收縮混凝土發(fā)揮其預(yù)期作用。隨著混凝土強(qiáng)度等級(jí)的提高，混凝土結(jié)構(gòu)的密實(shí)性越來(lái)越高，滲透性降低，外界水往往難以進(jìn)入混凝土內(nèi)部。再加上很多情況下，混凝土構(gòu)件因其特殊性，無(wú)法澆水養(yǎng)護(hù)，處于絕濕狀態(tài)下的混凝土比例不斷升高。在這種情況下，單一膨脹源的硫鋁酸鈣類膨脹劑已無(wú)法適應(yīng)工程需要。

HCSA 高性能膨脹劑是中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院和天津豹鳴股份有限公司生產(chǎn)的一種新型硫鋁酸鈣-氧化鈣類膨脹劑，具有膨脹率高、膨脹穩(wěn)定期短和絕濕膨脹等優(yōu)點(diǎn)[6]，已廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)許多重點(diǎn)工程。HCSA 膨脹劑的膨脹特性曲線見圖 2。

圖2 HCSA 膨脹劑膨脹特性

經(jīng)專家論證和市場(chǎng)調(diào)研，本工程采用天津豹鳴股份有限公司生產(chǎn)的 HCSA 高性能混凝土膨脹劑，GB 23439-2009《混凝土膨脹劑》規(guī)定的 Ⅱ 型產(chǎn)品，并要求其水中 7d 限制膨脹率 ≥0.06%。HCSA 膨脹劑的性能指標(biāo)見表 1。

表1 HCSA 膨脹劑的指標(biāo)

總判定：經(jīng)檢驗(yàn)，氯離子含量結(jié)果為實(shí)測(cè)值；內(nèi)照射指數(shù)和外照射指數(shù)符合 GB 6566-2010《建筑材料放射性核素限量》中主體材料的指標(biāo)要求；其他檢驗(yàn)項(xiàng)目符合 GB 23439-2009《混凝土膨脹劑》中 Ⅱ 型的指標(biāo)要求。

4 補(bǔ)償收縮混凝土

為保證施工過(guò)程中混凝土供應(yīng)充足，防止因混凝土供應(yīng)不及時(shí)引起的質(zhì)量問(wèn)題，本工程選用三家混凝土攪拌站供灰。為保證補(bǔ)償收縮混凝土質(zhì)量一致，除膨脹劑統(tǒng)一采用天津豹鳴股份有限公司生產(chǎn)的 HCSA 外，其他原材料均由攪拌站提供，但針對(duì)原材料提出如下特定要求：水泥：P·O 42.5 普通硅酸鹽水泥，性能符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求；摻合料，S95 礦粉或 Ⅱ 級(jí)粉煤灰；石子，碎石，連續(xù)級(jí)配，最大粒徑≤25mm；砂，河砂，中砂，細(xì)度模數(shù) 2.4，嚴(yán)禁使用海砂；減水劑，聚羧酸系高性能減水劑，減水率≥20%。

底板混凝土坍落度控制在 (180±20)mm，外墻混凝土坍落度控制在 (200±20)mm，以到場(chǎng)坍落度計(jì)。依據(jù)技術(shù)方案中確定的補(bǔ)償收縮混凝土限制膨脹率和強(qiáng)度等級(jí)，經(jīng)試驗(yàn)室試配，最終確定的三家混凝土攪拌站混凝土配合比及相關(guān)性能見表 2，且由表 2 補(bǔ)償收縮混凝土強(qiáng)度、限制膨脹率和坍落度可知，三家攪拌站的補(bǔ)償收縮混凝土各項(xiàng)性能指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求。

表2 混凝土配合比及性能測(cè)試 kg/m3

5 補(bǔ)償收縮混凝土施工及監(jiān)控

混凝土澆筑前，提前將澆筑計(jì)劃上報(bào)攪拌站，明確澆筑部位、混凝土等級(jí)，及時(shí)檢查膨脹劑的儲(chǔ)存量，保證不因HCSA 膨脹劑數(shù)量不足影響施工。此外，召開技術(shù)交底分析會(huì)，要求現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人、代班工長(zhǎng)、泵手及振搗手必須到場(chǎng)，并做好會(huì)議記錄。會(huì)上重點(diǎn)分析澆筑的泵車位置布置、振搗手的分工、工人換崗、夜間施工盲區(qū)和與攪拌站的協(xié)調(diào)問(wèn)題。

混凝土澆筑過(guò)程中，主要是加強(qiáng)振搗、收面和養(yǎng)護(hù)工作?；炷琳駬v密實(shí)后，立即抹面并覆蓋塑料薄膜，防止水分散失過(guò)快，引起混凝土表面塑性收縮開裂?；炷恋装褰K凝后安排人員澆水養(yǎng)護(hù) 3d，外墻混凝土帶模養(yǎng)護(hù) 4d 后拆模，然后涂刷養(yǎng)護(hù)劑。

施工過(guò)程中，安排專人抽檢膨脹劑和補(bǔ)償收縮混凝土限制膨脹率，抽檢結(jié)果見圖 3～8。由圖 3～8 的抽查結(jié)果來(lái)看，膨脹劑和補(bǔ)償收縮混凝土的限制膨脹率都達(dá)到目標(biāo)值，符合設(shè)計(jì)要求。

圖3 HCSA 膨脹劑限制膨脹率

圖4 光泰 C35 底板混凝土限制膨脹率

圖5 光泰 C35 外墻板混凝土限制膨脹率

圖6 隆銘順 C35 底板混凝土限制膨脹率

圖7 駐馳 C35 底板混凝土限制膨脹率

圖8 駐馳 C40 膨脹加強(qiáng)帶混凝土限制膨脹率

6 結(jié)語(yǔ)

榮翠園地下車庫(kù)使用硫鋁酸鈣-氧化鈣類雙膨脹源膨脹劑 HCSA 配制補(bǔ)償收縮混凝土，施工過(guò)程中加強(qiáng)膨脹劑和混凝土限制膨脹率抽檢，確保其限制膨脹率滿足設(shè)計(jì)要求。建設(shè)方、施工方和監(jiān)理三方驗(yàn)收，車庫(kù)僅發(fā)現(xiàn) 4 處裂縫，壓漿處理后，一次性通過(guò)閉水試驗(yàn)。

[1] 趙順增，劉立，吳勇，等．補(bǔ)償收縮混凝土有效膨脹的研究[J]．膨脹劑與膨脹混凝土，2007, 4：1-6.

[2] 王谷豐，丁鵬，史魯義，等．云南銅業(yè)新增電解廠循環(huán)槽工程大體積超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的裂縫控制[J]．膨脹劑與膨脹混凝土，2008, 2：99-101.

[3] 楊俊，趙忠懷，徐洪林，等．小瓦窯地下車庫(kù)筏板混凝土冬期施工技術(shù)[J]．商品混凝土，2013, 3：54-56+68．

[4] 閻培渝，廉慧珍，覃肖．使用膨脹劑配制補(bǔ)償收縮混凝土?xí)r需要注意的幾個(gè)問(wèn)題[J]．硅酸鹽學(xué)報(bào)，2000, S1：42-45．

[5] 趙順增，劉立，鄭萬(wàn)廩，等．高性能補(bǔ)償收縮混凝土用膨脹劑-HCSA的特點(diǎn)及其應(yīng)用[J]．膨脹劑與膨脹混凝土，2009, 2：2-5．

[6] 趙順增，劉立，武旭南，等．HCSA 高性能混凝土膨脹劑及其應(yīng)用[J]． 膨脹劑與膨脹混凝土，2012, 4：7-11．

［通訊地址］廣東省東莞市企石鎮(zhèn)東興民營(yíng)工業(yè)邨（523518）

Application of HCSA bulking agent in underground garage engineering

Li Kebing1, Gao Pengcheng2, Li Changcheng3
( 1. Dongguan guangtai concrete Co., Ltd., Dongguan 523518; 2. Tianjin North China Geological Exploration Bureau, Tianjin 300170; 3. China Building Materials Academy, Beijing 100024)

This paper introduced shrinkage-compensating concrete self-waterproofing technology,which was used in RongCuiYuan underground garage. Based on construction work position and restriction degree, shrinkage-compensating concrete of different restrained expansion rate were prepared. Calcium sulphoaluminate hydrate-calcium hydroxide expansive agent HCSA was chosed in this project. Sampling-inspection on restrained expansion rate of HCSA and concrete were carried out in field. By rational construction organization and strengthening maintenance, harmful cracks were avoided and the respected crack resistance and penetration prevention were gained.

HCSA expansive agent; shrinkage compensating concrete; restrained expansion rate; structural self-waterproofing

李可斌（1983-），男，工程師。