超长大体积混凝土结构地下室抗裂防渗工法Word格式文档下载.docx
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本工法适用于超长及大体积混凝土结构地下室工程,也可用于指导一般的混凝土结构地下室工程的施工。
4.工艺原理
利用后浇带、加强带、间歇式加强带的原理减小超长混凝土结构的收缩应力,控制其裂缝;
通过掺加粉煤灰、聚丙烯纤维、外加剂等措施,优化混凝土配合比,降低大体积混凝土的水化热,增强混凝土的抗裂性能,及混凝土的密实性和可操作性。
本工法依据国家现行混凝土结构设计、施工质量验收等技术规范,混凝土结构及材料理论,集团公司的最新试验研究和理论分析成果。
5.设计及构造要求
5.1后浇带、加强带
5.1.1后浇带的分类
后浇带按作用分可分为三种:
用于解决高层主体与低层裙房的差异沉降者,称为后浇沉降带;
用于解决钢筋混凝土收缩变形者,称为后浇收缩带;
用于解决混凝土温度应力者,称为后浇温度带。
5.1.2设置及构造
(1)后浇带应设在受力和变形较小的部位,宽度宜为700~1000mm。
后浇带的间距应根据结构级结构约束条件确定,宜为30~60m。
后浇带的设置还应与施工段的划分相结合;
在间距允许的情况下,应避免在主楼设置后浇带,以利于各工序的穿插和工程进展。
(2)后浇带可做成平缝和企口缝,见图8.4.1;
后浇收缩带结构主筋可不断开,如必须断开时,主筋应采用焊接连接;
沉降式后浇带结构主筋应断开,主筋应采用搭接,搭接长度不小于45d。
后浇带部位钢筋应严格按照设计要求加设附加钢筋。
(3)底板后浇带可设计为下凹式,以减少清理后浇带的难度,避免该部位的渗漏,见图8.4.1。
(4)后浇带应采用补偿收缩式混凝土,其强度等级应比两侧混凝土强度提高一个等级。
5.1.3浇筑时间
后浇带混凝土的浇筑时间应按照设计要求确定。
如设计无要求时,收缩后浇带的混凝土一般在两侧混凝土浇筑42d后方可浇筑,沉降后浇带的混凝土应在相邻两侧的结构满足设计允许的沉降差异后方可浇筑。
5.1.4膨胀加强带
(1)为使混凝土连续浇筑,也可选择膨胀加强带。
膨胀加强带分为连续和间歇式2种,连续式加强带同其两侧的混凝土1次连续浇筑完成;
间歇式加强带的混凝土应在其两侧混凝土浇筑完成14d后进行。
(2)膨胀加强带部位混凝土膨胀剂的掺量比其两侧混凝土的高,带内混凝土强度比两侧混凝土强度提高一个等级。
加强带的间距应通过计算确定,宜在30m~50m之间。
(3)加强带构造
膨胀加强带宽度一般为2m。
连续式加强带两侧挂密目钢丝网,网孔直径≤10mm。
加强带中钢筋配筋率宜提高10—15%,伸入两侧混凝土各lm。
施工时,先确定膨胀加强带的位置并挂上钢丝网,每隔200mm设置一根竖向Ф16mm钢筋予以加固,其上下均应留出不小于3cm混凝土保护层,钢丝网应与上下层水平钢筋及竖向加固筋绑扎或焊接牢固,加强带构造如图5.1.1。
图5.1.1加强带构造示意图
间歇式加强带构造与后浇带相似,其断面宜采用阶梯型,见图5.1.4。
图5.1.4间歇式加强带构造示意图
5.2止水带
5.2.1止水带的选择
为减少底板部位后浇带清理的难度,保证混凝土的密实性,底板等水平结构的止水带宜优先选用缓胀型膨胀止水条;
其他结构部位的施工缝,宜优先选用钢板止水带。
5.2.2止水带的构造
(1)钢板止水带:
钢板的厚度不应小于3mm,见图8.2.6。
(2)膨胀止水条:
见图8.4.1。
5.3墙体水平分布筋
为了控制墙体结构因混凝土收缩而产生的裂缝,墙体水平分布筋除满足强度计算要求外,其配筋率不宜小于0.4%,水平钢筋直径不宜过大,间距不宜大于150mm,墙体中部水平钢筋间距宜适当加密,间距不宜大于100mm,即:
水平筋应采用“细而密”的配筋原则。
水平筋应设置于竖向钢筋的外侧。
5.4混凝土强度等级
为了降低水泥用量,减少混凝土收缩,地下室底板混凝土强度等级不宜超过C40,墙体混凝土强度等级不宜超过C45。
掺加粉煤灰的混凝土,在征得设计同意的情况下,其强度可按照60天龄期评定。
5.5防水材料
地下工程防水材料主要采用卷材和涂料防水两大类。
由于地下工程操作环境较差,因此应选择易于操作和对基层条件要求低的防水材料。
卷材防水层应采用高聚物改性沥青防水卷材和合成高分子防水卷材。
目前使用效果较好的有SBS改性沥青防水卷材和PVC防水卷材。
涂料防水层应采用反应型、水乳型、聚合物水泥防水涂料或水泥基渗透结晶型防水涂料。
目前应用效果较好的有聚氨脂防水涂料和水泥基渗透结晶型防水涂料。
其中,水泥基渗透结晶型防水涂料是一种新型防水材料,它的最大特点是施工方便、快速,可大大缩短工期,但涂刷完毕后须加强养护。
5.6滑动层和缓冲层
为了减少地基对底板的约束,从而减小混凝土底板内的收缩应力,可在地基与底板之间设置滑动层和缓冲层。
(1)滑动层的做法:
在防水层上满铺一层5~10mm厚的细砂作为滑动层,然后在滑动层上铺设一层油毡隔离层,最后浇筑细石混凝土保护层,具体做法如图5.7.1。
图5.7.1滑动层示意图
(2)缓冲层用于底板局部嵌入基底的部位,如:
下返梁和集水坑的侧面部位,其做法为:
在防水层和防水保护层之间加设30~50mm厚的沥青木丝板或聚苯乙烯泡沫塑料,以消除嵌固作用,释放约束应力,如图5.7.2。
图5.7.2缓冲层示意图
5.7外盲沟
为了降低地下室外侧的水位,以减少对混凝土结构的水压力,可在地下室底板的外侧设盲沟,并利用地势的走向和排水管道将水排出,其构造见图5.7.3。
也可采用盲沟结合集水井的方法,利用排水泵将水排出。
图5.7.3地下室底板外侧盲沟构造
6.混凝土配合比的优化及材料要求
为了控制地下室混凝土结构的有害裂缝,防止渗漏,应妥善选定组成材料和配合比,以使所制备的混凝土除符合设计和施工所要求的性能外,还应具有抵抗开裂所需要的功能。
6.1优化混凝土配合比的原则
地下室混凝土的配合比除应按《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000的规定,根据要求的强度等级、抗渗等级、耐久性及工作性进行配合比设计外,其配置的混凝土还应符合下列规定。
6.1.1干缩率。
混凝土90d的干缩率宜小于0.06%。
6.1.2坍落度。
在满足施工要求的条件下,尽量采用较小的混凝土坍落度;
地下室混凝土的坍落度可控制在140㎜~160㎜。
6.1.3应尽量采用较小的水胶比。
混凝土水胶比不宜大于0.60;
在满足工作性要求的前提下,应采用较小的砂率,砂率宜控制在35%~45%。
6.1.4水泥及矿物掺和料用量。
在满足强度的情况下,尽量减少水泥用量,水泥用量不宜大于350kg/m3;
可掺加一定数量的矿物掺和料替代水泥,粉煤灰可替代水泥10%~30%,矿渣粉不宜超过水泥用量的50%。
6.1.5用水量不宜大于180kg/m3。
6.1.6地下室底板、外墙、后浇带及加强带部位的混凝土应掺加膨胀剂配制成补偿收缩混凝土。
为提高混凝土的抗裂性能,可掺加0.7kg/m3~0.9kg/m3的聚丙烯纤维。
6.2原材料要求
6.2.1水泥。
宜用中、低水化热水泥,不应采用早强型水泥,如:
硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥;
对防裂抗渗要求较高的混凝土,所用水泥的铝酸三钙(C3A)含量不宜大于8%,使用使水泥的温度不宜超过60℃;
水泥的强度等级不应低于32.5MPa。
6.2.2骨料。
防水混凝土所用的砂、石应符合下列规定:
(1)砂宜采用中砂,其要求要符合《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》JGJ52的规定。
(2)石子:
选用级配良好的碎石,粒径在5~31mm,含泥量小于1%,并应符合《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》JGJ53。
(3)为避免碱骨料反应,混凝土应采用非碱活性的骨料。
每立方防水混凝土中各类材料的总碱量不得大于3kg。
6.2.3矿物掺和料。
为改善混凝土性能,减少水泥用量,降低水泥水化热,从而减少混凝土的收缩,可在混凝土中掺加Ⅱ或Ⅰ优质粉煤灰及磨细矿渣粉。
所用矿物掺和料应分别符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB1596,《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》GB/T18046。
6.2.5外加剂。
为减少用水量和限制混凝土的膨胀,起到补偿收缩作用,可采用高效减水剂或膨胀剂。
所用外加剂应分别符合《混凝土外加剂》GB8076,《混凝土泵送剂》JC473,《混凝土膨胀剂》JC476,《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119等规定。
6.2.6聚丙烯纤维:
在混凝土内掺加聚丙烯纤维可以改善混凝土的性能,提高抗拉和韧性,并能有效地控制混凝土的非结构裂缝,是混凝土阻裂的重要措施。
7.工艺流程
定位放线→垫层混凝土浇筑→防水找平层施工→防水层施工→防水保护层施工→定位放线→底板钢筋绑扎→底板模板支设→底板混凝土浇筑→定位放线→内外墙、柱钢筋绑扎--→内外墙、柱模板支设→内外墙、柱混凝土浇筑→顶板模板支设→顶板钢筋绑扎→顶板混凝土浇筑→外墙防水及防水保护层施工→室外回填土→后浇带清理及混凝土浇筑→渗漏水处理→室内土方回填
8.操作要点
8.1钢筋工程
8.1.1钢筋接头形式
钢筋接头形式主要有:
搭接、焊接、机械连接等,其中机械连接接头性能可靠,施工方便快捷,直径大于20mm的钢筋接头应选用机械连接,机械连接中宜优先选用剥肋直螺纹和镦粗直螺纹连接方式,不宜用搭接接头。
8.1.2钢筋保护层
地下室迎水面钢筋保护层为50mm,梁柱钢筋保护层为30mm,墙体钢筋保护层为15mm。
墙体保护层垫块宜采用成品塑料垫块,布置间距不大于1m;
底板宜采用新型水泥砂浆保护层垫块,见图8.1.2;
上返梁模板支架处应增设保护层垫块见图8.2.3。
施工中应严格控制钢筋保护层厚度,尤其是迎水面钢筋保护层厚度,以保证混凝土自防水的质量。
图8.1.2圆柱体水泥砂浆保护层垫块
8.1.3钢筋的绑扎
钢筋交叉点应全部绑扎,钢筋绑扣采用交叉扣,火烧丝尾部要弯入钢筋网以内,所有绑扎搭接处不得少于三个扣,且不得用斜扣,扎丝严禁与模板接触。
8.2模板工程
8.2.1底板侧模
底板侧模一般应根据防水材料种类的不同来选择。
涂料类防水材料,一般采用木模板,不宜采用钢模板,见图8.2.1。
图8.2.1底板侧模示意图
卷材类防水材料,应采用砖胎模,做法见图8.2.2。
图8.2.2底板侧模示意图(砖胎模)
8.2.2上返梁模板
为保证上返梁部位混凝土密实,可采用二次浇筑,即:
先浇筑底板混凝土,待其终凝并达到一定强度后,再行支设上返梁模板。
该方法,模板支设较为简便。
若采用底板与上返梁一起浇筑,则上返梁应采用吊模,见图8.2.3。
图8.2.3上返梁吊模示意图
8.2.3外墙模板
(1)外墙模板宜采用竹质胶合板,加固系统采用木方、钢管、对拉螺栓以及钢筋斜撑等。
外墙模板及加固系统应通过计算确定具体尺寸。
(2)对拉螺栓的设置应进行计算,间距不宜过密,以减少外墙渗漏的隐患。
对拉螺栓中间设止水钢片,尺寸不应小于60mm×
60mm,厚度≥3mm,并应双面满焊。
同时在墙体迎水面一侧加设橡胶堵头,在模板拆除之后取出,沿凹槽底部将螺栓割除,凹槽处采用防水砂浆分层抹实。
墙体模板示意如图8.2.4。
墙体模板也可采用新型工具式对拉螺栓,即:
预埋部分为一次性材料,紧固部分为可拆卸的周转工具。
图8.2.4外墙模板示意图
(3)外墙模板的拆除:
为保证对拉螺栓与混凝土结合牢固,避免对拉螺栓部位形成渗漏通路。
因此,外墙模板应待混凝土达到一定强度(约3d)后,方可松动对拉螺栓。
为保证墙体混凝土的养护,模板应7d后拆除。
8.2.4后浇带模板
(1)底板后浇带模板。
底板后浇带模板不应采用钢丝网加钢筋支撑的形式,宜采用木模板。
模板支设在钢筋骨架内,其内侧按照止水条的尺寸用木条留出凹槽。
具体做法如图8.2.5。
图8.2.5底板后浇带模板示意图
(2)外墙后浇带模板。
为提前回填地下室外墙土方,加快工程进度,可采用砖模将外墙后浇带封闭,也可采用钢板封闭后浇带。
然后,在砖模外表面抹灰找平,并做防水层及砂浆保护层,具体做法如图8.2.6。
图8.2.6外墙砖模示意图
(3)顶板后浇带早拆模板体系
为了使后浇带模板能与其他梁板模板同时拆除,以减少模板的占用量,提高材料的周转使用率,后浇带模板宜采用早拆模板体系。
即:
在后浇带位置的大梁下设早拆柱头,模板拆除后,仍保留支撑系统。
8.3混凝土工程
8.3.1混凝土的浇筑
混凝土浇筑应按设计后浇带(加强带)的位置分区流水施工,各区段混凝土要求一次浇筑完成。
(1)底板混凝土的浇筑
为提高混凝土的泵送效率,避免出现冷缝,底板混凝土浇筑宜采用“一个坡度、薄层浇筑、循序推进、一次到顶”的连续浇筑方法。
浇注时,混凝土自然流淌形成斜坡,在下层混凝土初凝之前浇注上层混凝土,分层厚度宜控制在500mm内。
每个浇筑带前后各布置两道振动器,第一道布置在混凝土的卸料点,保证上部混凝土的振实;
第二道布置在混凝土的坡角处,保证下部混凝土的密实。
为防止混凝土集中堆积,先振捣出料口的混凝土,形成自然流淌坡度,然后再全面振捣。
底板混凝土浇筑示意如图8.3.1。
图8.3.1底板混凝土浇筑示意图
按已引测的标高控制点,严格控制混凝土顶面的标高和表面平整度。
用刮尺将混凝土表面刮平后,再用长木抹子抹压;
混凝土初凝前再进行二次抹压,以防止产生塑性裂缝。
(2)上返梁及底板上返部位混凝土的浇筑
为保证上返部位混凝土的密实,上返梁宜采用先浇筑底板混凝土,再浇注上返部位混凝土的方法;
待底板混凝土稳定或接近初凝后,再浇筑上返部位的混凝土。
上返梁混凝土的振捣必须与浇注密切配合,紧随浇筑顺序按梁截面的大小进行振点的布置和振捣,振动器以插入底板混凝土内50mm为宜;
浇注上返部位混凝土前,必须将底板与上返梁交界部位的混凝土振捣密;
上返梁混凝土振捣后,不得再振捣其相邻筏板的混凝土,避免造成上返梁根部的吊脚(漏浆后的蜂窝露筋)现象;
振捣上返梁混凝土时,从模板下口涌出的混凝土,不得立即清除,应待二次浇筑的混凝土稳定后,再清除该部位的混凝土。
(3)墙体混凝土的浇筑
墙体混凝土浇灌前,应在新浇灌混凝土的结合处均匀浇灌50mm厚与墙体混凝土强度等级别相同的水泥砂浆或减半石子的混凝土。
混凝土应采取自由斜坡流淌,分层浇筑振捣的方法,每次浇注高度不得超过1m;
混凝土下料点应分散布置,不得集中一处用振动棒引料流淌的下料方法。
浇注墙体较大预留洞口时,洞口两侧混凝土的下料高度应基本一致,振捣棒应距洞口边300㎜以上,宜从洞口两侧同时振捣,防止洞口模板因单侧受压而产生位移和变形;
应在洞口下部的模板中留设振捣口,作为辅助振捣及回气孔,并可观察混凝土的浇注高度。
浇筑时混凝土要充填到钢筋、埋设物周围及模板内各角落,要振捣密实,不得漏振,也不得过振。
当竖向构件与水平构件一起浇筑时,先浇筑墙、柱,待混凝土沉实后,再浇筑梁和楼板。
8.3.2大体积混凝土的温度监控措施
加强混凝土的测温工作,实行信息化管理,随时控制混凝土内的温度变化,并做好测温记录,以及时调整保温与养护措施,防止出现有害裂缝。
混凝土中部与表面的温差及表面与环境的温差控制在25℃之内。
采用电阻测温仪测温,每一测点埋设上、中、下3个电阻。
上表面测温点设在混凝土表面下50~100mm,中部测温点设在混凝土的中间位置。
测温点布置见图8.3.2。
混凝土浇筑后12h开始测温,间隔6h;
48h后,间隔4h;
96h后间隔6h;
7d后间隔1d,14d后测温结束。
所有测点与墙体插筋绑在一起,并设置警示标识,安排专人看管,防止人为破坏。
图8.3.2测温点示意图
8.3.3混凝土的养护
养护是防止混凝土产生裂缝的重要措施,必须充分重视,并制定养护方案,派专人负责养护工作。
地下室工程混凝土多为掺加膨胀剂配制的补偿收缩混凝土,根据试验研究,现场养护条件下所产生的限制膨胀率为实验室所测标准试件限制膨胀率的70%。
因此,为了达到补偿收缩的效果,地下室工程的混凝土更要重视养护。
(1)混凝土浇筑完毕,在混凝土凝结后即须进行妥善的保温、保湿养护,尽量避免急剧干燥、温度急剧变化、振动及外力的扰动。
对硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土,不得少于7d;
对掺用缓凝型外加剂或有抗渗要求的混凝土,不得少于14d。
(2)底板及大体积混凝土的养护。
采用表面覆盖薄膜、铺上麻袋或草帘保湿养护,也可采用蓄水养护,养护时间不少于14d。
大体积混凝土必须根据测温记录,采用保温、保湿养护,并及时调整保温及养护措施;
混凝土内部温度必须低于最高温度后,方可浇水或蓄水养护。
(3)外墙混凝土的养护。
拆模时间不宜过早(应带模7d),可采用带模浇水养护。
模板拆除之后,可在墙体顶部架设喷淋管(与墙体螺栓扎牢),持续浇水养护,养护时间不少于14d。
模板拆除后,也可在墙两侧覆挂麻袋或草帘等覆盖物,连续喷水养护。
(4)内墙及柱混凝土的养护。
应采用覆盖薄膜保湿养护或浇水养护,也可涂刷优质养护液养护。
(5)楼板混凝土的养护。
混凝土收浆或抹压后,采用塑料薄膜覆盖,防止表面水分蒸发,混凝土硬化至可以上人时,揭去薄膜,铺设草袋,浇水养护。
(6)冬期施工不能向裸露部位的混凝土直接浇水养护,应用塑料薄膜和保温材料进行保温、保湿养护。
保温材料的厚度应经热工计算确定。
8.4后浇带及加强带施工
8.4.1止水带
(1)钢板止水带
按照设计的位置安装钢板止水带,用间距1m左右的钢筋将止水带焊接固定在底板或墙体的钢筋上;
焊接时,不得烧穿钢板;
止水带之间采用双面搭结焊。
(2)缓胀型膨胀止水条
首先将施工缝凿毛,并清理干净。
粘贴止水条时,粘贴界面应基本干燥,以不影响止水条的粘接定位为原则。
将止水条嵌入预留槽内。
通过隔离纸向止水条均匀施压,使止水条贴紧粘牢在基层上。
将止水条搭接端部剪掉一小段,露出粘性端面,然后将两端面粘接压紧。
竖向缝应每隔0.5m用钢钉固定。
止水条与施工缝界面粘贴要紧密,不被浮渣等阻隔,沿施工缝粘贴止水条不得留断点。
止水条定位完毕后应及时浇筑混凝土,以避免被雨水或其它侵入水浸泡。
混凝土振捣时应避免振捣棒触及止水条。
8.4.2底板后浇带的保护及清理
为减少后浇带内的杂物,底板后浇带留置期间,可采取一定的遮挡保护措施,见图8.4.1。
为便于清理底板后浇带内的杂物及水,后浇带下部的凹槽沿长度方向应有0.5%的坡度,并可在后浇带的端部设集水坑,将后浇带内的水排向集水坑。
图8.4.1后浇带构造及保护措施
8.4.3混凝土浇筑
(1)后浇带混凝土浇筑前,应先清除垃圾,清理钢筋及松动的混凝土;
将两侧混凝土界面凿毛,用水冲洗干净并充分湿润,然后在混凝土界面上涂刷界面处理剂或素水泥浆。
(2)加强混凝土振捣,以混凝土不泛浆、不出气泡为准,不得过振。
(3)加强对混凝土原材料和搅拌混凝土计量的管理,必须保证外加剂的掺量符合设计要求。
(4)混凝土浇筑完成,表面至少搓平3次,最后一次搓平压实应在混凝土接近初凝时进行,必要时也可进行二次振捣,以保证混凝土不引起沉缩裂缝。
(5)膨胀加强带混凝土的浇筑。
混凝土浇筑从一边推进,浇至加强带时,采用大掺量膨胀剂的混凝土浇筑加强带;
加强带内的混凝土不得同底板其他部位的混凝土混用。
必须保证加强带及其两侧混凝土的浇筑均在初凝前完成,并应加强结合处混凝土的振捣。
(6)间歇式加强带混凝土的浇筑与后浇带混凝土的浇筑相同。
8.4.4养护
加强后浇带及膨胀加强带处混凝土的养护。
最后一次抹压后,应立即覆盖塑料薄膜并加盖草袋进行保湿、保温养护,也可采用蓄水养护,养护时间不低于15d。
墙体加强带可采用带模浇水或覆膜、覆盖保湿养护。
9.机具设备
以XX综合楼工程为例(地下三层,地下室建筑面积18359m2),地下室施工阶段主要机具设备见表8.1。
10.劳动组织
地下室施工工期一般比较紧张,因此必须保证投入充足的劳动力,以青岛市中级法院综合楼工程为例,地下室施工阶段所投入主要劳动力数量见表9.1
表8.1主要施工机具一览表
序号
机械/设备名称
型号
数量
备注
1
输送泵三台
HBT60
3台
两用一备
混凝土布料机
1台
3
混凝土罐车
20辆
4
自升式塔吊
QTZ80F
钢筋切断机
GJ5-40
钢筋弯曲机
GC40
7
卷扬机
JJK-1A
8
闪光对焊机
9
电焊机
BX-400
10
圆盘锯
MJ104
混凝土振动器
ZX-100
灰浆搅拌机
直螺纹套丝机
4台
表9.1主要劳动力需用量表
种类
数量
模