【摘 要】 本文以興業(yè)銀行大廈室內(nèi)裝修改造工程為例，介紹了HCSA膨脹劑在底板結(jié)構(gòu)加固工程中的應(yīng)用。采用低水膠比、大摻量礦物摻合料和高性能減水劑技術(shù)，控制大體積混凝土溫升。通過復(fù)合使用HCSA膨脹劑與減縮劑，降低大體積混凝土冷縮和自收縮，加強(qiáng)保溫養(yǎng)護(hù)，有效控制了有害裂縫的出現(xiàn)。

  【關(guān)鍵詞】HCSA膨脹劑；結(jié)構(gòu)加固；大體積混凝土；溫升；冷縮

  1 工程概況

  興業(yè)銀行大廈室內(nèi)裝修改造工程位于北京市朝陽區(qū)朝陽門橋東北角，地上25層辦公樓，并設(shè)有4層地下室。其中，地下室一層增設(shè)一個(gè)金庫，梁板需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固，在原結(jié)構(gòu)板面新做400mm厚無梁樓蓋，使用活荷載30kN/m2。樓蓋長50.4m，寬42.0m。板鋼筋在框架柱及核心筒墻、外墻上化學(xué)植筋15d。原設(shè)計(jì)采用C50 RM-H預(yù)混型混合料澆注，方量約500m³，現(xiàn)場(chǎng)自落式350攪拌機(jī)攪拌。由于自落式攪拌機(jī)出料量低，施工速度慢，整塊無梁樓蓋需要?jiǎng)澐?4個(gè)區(qū)段澆筑完工（見圖1）。該方案需要設(shè)置多條施工縫，破壞了無梁樓蓋的整體性，對(duì)其承載力也有一定的影響。此外，現(xiàn)場(chǎng)攪拌污染較大，不符合環(huán)保要求。后經(jīng)專家論證，決定采用C50抗裂高性能混凝土替代原RM-H預(yù)混型混合料，無梁樓蓋整體一次性澆筑，不設(shè)任何施工縫?；炷劣杀本┣嗄曷坊炷翑嚢枵竟?yīng)。

  2 技術(shù)重難點(diǎn)分析

  由于本工程混凝土方量較大（屬于大體積混凝土），再加上金庫本身使用性能的重要性，混凝土的耐久性和抗裂性要好，不得出現(xiàn)有害裂縫。要從根本上滿足這些技術(shù)性能要求，就必須從混凝土原材料選擇、配合比設(shè)計(jì)和施工養(yǎng)護(hù)上進(jìn)行系統(tǒng)控制。

  對(duì)于大體積混凝土來說，出現(xiàn)裂縫的主要原因是混凝土內(nèi)外溫差較大時(shí)引起的溫度裂縫。因此，必須采取有效技術(shù)控制混凝土的內(nèi)外溫差，降低混凝土的溫度收縮（冷縮），避免混凝土出現(xiàn)溫度裂縫。目前，控制大體積混凝土溫升的主要采取的技術(shù)措施是采用“低水膠比+大摻量礦物摻合料+高性能減水劑”技術(shù)^[1-2]，這對(duì)于C50高強(qiáng)混凝土來說，強(qiáng)度等級(jí)高，控制混凝土的溫升有較大難度。

  對(duì)于大體積混凝土來說，混凝土的收縮主要是冷縮和自收縮。為了降低大體積混凝土的冷縮，在降低混凝土總體溫升的同時(shí)，通常加入優(yōu)質(zhì)膨脹劑使混凝土產(chǎn)生一定的膨脹，“補(bǔ)償”混凝土溫度下降時(shí)產(chǎn)生的冷縮^[3-4]。對(duì)于混凝土因水化反應(yīng)產(chǎn)生的自收縮來說，可以加入減縮劑進(jìn)一步降低混凝土的總收縮，這也是目前混凝土工程上比較成熟的技術(shù)措施。

  由于該工程使用性質(zhì)的特殊性，要求混凝土具有良好的耐久性，同時(shí)，也為了進(jìn)一步提高混凝土的強(qiáng)度，需要采取必要的技術(shù)措施提高混凝土的密實(shí)度，使混凝土具有較高的抗?jié)B透能力，以抵抗外界腐蝕介質(zhì)的侵蝕，使混凝土長期具有較高的使用性能。

  綜上所述，本工程采用的混凝土是大體積抗裂高性能混凝土，并且必須采取針對(duì)性的技術(shù)措施進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)。

  3 混凝土配合比設(shè)計(jì)

  3.1原材料

  水泥，采用唐山冀東水泥廠生產(chǎn)的P.O 42.5普通硅酸鹽水泥；

  粉煤灰，采用唐山I級(jí)粉煤灰；

  硅粉，采用甘肅三遠(yuǎn)硅材料有限公司生產(chǎn)的S93型硅粉；

  砂，采用灤平水洗中砂，細(xì)度模數(shù)不小于2.4；

  石子，采用北京機(jī)碎石，粒徑5mm～25mm；

  外加劑，BASF公司生產(chǎn)的RHEOPLUS420高性能減水劑和TETRAGUARD AS21型減縮劑；

  膨脹劑，天津豹鳴股份有限公司生產(chǎn)的HCSA高性能膨脹劑，性能指標(biāo)見表1。

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  3.2配合比技術(shù)要點(diǎn)

  在配合比設(shè)計(jì)中充分考慮大體積混凝土的特點(diǎn)，即要減少混凝土的收縮，保證混凝土的強(qiáng)度，又要降低混凝土內(nèi)部水泥水化反應(yīng)產(chǎn)生的巨大熱量。為降低水泥反應(yīng)水化熱，設(shè)計(jì)采用P.O 42.5水泥，摻加大量粉煤灰以降低單方水泥用量，降低混凝土的水化熱，同時(shí)粉煤灰可消耗混凝土中的部分堿，可有效地預(yù)防堿-集料反應(yīng)。為進(jìn)一步降低混凝土的收縮，增強(qiáng)混凝土的抗裂性，在混凝土中摻加適量的優(yōu)質(zhì)膨脹劑和減縮劑。而且，在配合比設(shè)計(jì)時(shí)采用聚羧酸系減水劑和硅粉，進(jìn)一步提高混凝土的施工性能，充分保證混凝土的密實(shí)性和適宜的含氣量，進(jìn)一步提高混凝土的耐久性、抗?jié)B性、抗化學(xué)侵蝕性、抗裂性等技術(shù)性能。而且，該大體積混凝土的凝結(jié)時(shí)間根據(jù)需要適當(dāng)延長，初凝不小于10h，終凝不大于24h。一方面，延長了施工工藝的可操作性。另一方面，使水泥水化熱的釋放時(shí)間加長，達(dá)到水化熱不能集中釋放以降低混凝土內(nèi)外溫差的目的。這樣，既保證了連續(xù)澆注和施工的可能性，又消除了因澆注冷縫產(chǎn)生的質(zhì)量危害，確保工程達(dá)到質(zhì)量設(shè)計(jì)要求^[5-6]。此外，混凝土堿含量控制在3kg/m³以內(nèi)。

  3.3混凝土配合比

  依據(jù)JGJ55-2011《混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》有關(guān)規(guī)定，進(jìn)行混凝土試配，最終確定的混凝土配合比見表2。

  4 混凝土施工

  由于室內(nèi)結(jié)構(gòu)加固工程的特性，地下一層施工場(chǎng)地有限，只能采用地泵澆筑混凝土?；炷帘霉茕佋O(shè)長度約90m。因此，混凝土要有較好的和易性，要求混凝土坍落度不低于200mm。澆筑前，用水充分潤濕泵管，再用砂漿潤管，以防止發(fā)生堵管現(xiàn)象?；炷恋臐仓⑹┕ふ駬v與普通混凝土基本相同。

  大體積混凝土的表面處理和養(yǎng)護(hù)工藝的實(shí)施是保證混凝土質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。對(duì)大體積混凝土更應(yīng)注意沉降和溫升對(duì)混凝土早期質(zhì)量的影響，防止出現(xiàn)塑性裂縫和過大的表面溫差。因此，本工程采用塑料薄膜與巖棉被相間覆蓋的方法進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。具體操作為：（1）隨混凝土的澆筑順序，在混凝土表面初步收光后，及時(shí)覆蓋塑料薄膜作為密封層，防止混凝土熱量散失，并使表面處于溫潤。塑料薄膜的覆蓋要及時(shí)（分塊進(jìn)行，邊抹平邊覆蓋），且宜使薄膜緊貼混凝土表面，塑料布之間的搭接不少于100mm，遇有鋼筋頭周圍再覆蓋一層塑料布，將混凝土表面蓋嚴(yán)，以減少水分的損失，起到保溫保濕的作用。（2）在混凝土初凝時(shí)間的1/2～2/3范圍內(nèi)掀開塑料薄膜，對(duì)可能產(chǎn)生的微裂縫予以搓壓處理（此時(shí)為二次抹面）。抹平后繼續(xù)覆蓋塑料布，并在塑料布上面覆蓋巖棉被。這樣可在冷空氣與混凝土表面之間形成一個(gè)溫差過渡區(qū)，在起到保溫保濕作用的同時(shí)，達(dá)到降低混凝土內(nèi)外溫差和混凝土表面與環(huán)境溫差的目的。（3）依據(jù)目前的氣溫條件和預(yù)測(cè)計(jì)算數(shù)據(jù)，塑料薄膜一層、巖棉被二層。為防止氣溫驟變影響，在混凝土升溫和早期降溫過程中，可根據(jù)具體情況是否有控制地加厚保溫層，以使混凝土內(nèi)外溫差控制在范圍內(nèi)，以達(dá)到預(yù)防溫差應(yīng)力產(chǎn)生裂縫的目的，確?；炷凉こ虉A滿完成。

  現(xiàn)場(chǎng)采用激光測(cè)溫儀，測(cè)得到的混凝土表面溫度最高為31.2℃。地下室密封性較好，溫度在8℃左右，本工程等混凝土表面溫度降到15℃才撤除巖棉被。然后，澆水養(yǎng)護(hù)7d，保證混凝土表面不發(fā)白。圖1～4是混凝土施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景。

  5 結(jié)語

  興業(yè)銀行大廈地下一層加固的無梁樓蓋底板保溫和濕養(yǎng)14d后，表面沒有出現(xiàn)任何裂縫，新澆混凝土與化學(xué)植筋部分的老混凝土緊密結(jié)合，之間也未出現(xiàn)裂縫，這說明HCSA高性能膨脹劑配合減縮劑有效降低了大體積混凝土的冷縮和自收縮。HCSA膨脹劑的“補(bǔ)償收縮”特性，特別適用于改善新老混凝土之間的收縮開裂問題，解決結(jié)構(gòu)加固工程中的有害裂縫問題。

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