徐震亞，徐寧，李繼斌，李長(zhǎng)成

（1.北京市第五建筑工程有限公司，北京 100007；2. 中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院 綠色建筑材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100024；3.北京凱新浩達(dá)工程技術(shù)有限公司，北京 100176）

HCSA膨脹劑在興業(yè)銀行大廈結(jié)構(gòu)加固工程中的應(yīng)用

徐震亞1，徐寧2，李繼斌3，李長(zhǎng)成2

（1.北京市第五建筑工程有限公司，北京 100007；2. 中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院 綠色建筑材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100024；3.北京凱新浩達(dá)工程技術(shù)有限公司，北京 100176）

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(guò)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)。

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(yáng)區(qū)朝陽(yáng)門(mén)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(kù)，梁板需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固，在原結(jié)構(gòu)板面上新做 400mm 厚無(wú)梁樓蓋，使用活荷載 30kN/m2。樓蓋長(zhǎng) 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 C50RM-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(wú)梁樓蓋需要?jiǎng)澐?14 個(gè)區(qū)段澆筑完工（見(jiàn)圖1）。該方案需要設(shè)置多條施工縫，破壞了無(wú)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(wú)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(kù)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。

圖1 無(wú)梁樓蓋原澆筑計(jì)劃

對(duì)于大體積混凝土來(lái)說(shuō)，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(lái)說(shuō)，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(lái)說(shuō)，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(lái)說(shuō)，可以加入減縮劑來(lái)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(zhǎng)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·O42.5 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 5～25mm；

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(jiàn)表1。

表1 HCSA 膨脹劑性能指標(biāo)

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)，既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(zhǎng)，初凝不小于10h，終凝不大于 24h。一方面，延長(zhǎng)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(zhǎng)，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《普通混凝土配合比設(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(jiàn)表2。

表2 混凝土配合比 kg/m3

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(zhǎng)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(rùn)濕泵管，再用砂漿潤(rùn)管，以防止發(fā)生堵管現(xiàn)象?；炷恋臐仓?、施工振搗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(guò)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(rùn)狀態(tài)。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?chē)俑采w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(kāi)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(guò)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)，用塑料薄膜一層、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(guò)程中，可根據(jù)具體情況調(diào)節(jié)性地加厚保溫層，以使混凝土內(nèi)外溫差控制在防止溫差應(yīng)力產(chǎn)生裂縫的范圍內(nèi)，確?；炷凉こ虉A滿完成。

現(xiàn)場(chǎng)采用激光測(cè)溫儀，測(cè)得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2～5 是混凝土施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景。

圖2 化學(xué)植筋

圖3 混凝土澆筑

圖4 巖棉被保溫養(yǎng)護(hù)

圖5 養(yǎng)護(hù)后混凝土表面無(wú)裂縫

5 結(jié)語(yǔ)

興業(yè)銀行大廈地下一層加固的無(wú)梁樓蓋底板保溫和濕養(yǎng)14d 后，表面沒(méi)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(shuō)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(kāi)裂問(wèn)題，解決結(jié)構(gòu)加固工程中的有害裂縫問(wèn)題。

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[單位地址]北京市東城區(qū)東四六條 8 號(hào)（100007）

Application of HCSA expansive agent in structure strengthening engineering of Industrial Bank building

Xu Zhenya1, Xu Ning2, Li Jibin3, Li Changcheng2
(1.Beijing Fifth Construction Engineering Co. Ltd, Beijing 100007; 2. Green Building Materials National Key Laboratories, Beijing 100024; 3 Beijing Kaixin Haoda Engineering Technology Co. Ltd, Beijing 100176)

This paper introduces the application of HCSA expansive agent in structure strengthening engineering based on Industrial Bank building renovation. Mass concrete temperature rise was controlled by the use of low water-cement ratio, high volume mineral admixtures and superplasticizer. HCSA expansive agent was used in combination with shrinkage-reducing agent to reduce thermal shrinkage and autogenous shrinkage of mass concrete, maintenance of warm keeping was also enhanced, so that construction quality is effectively secured, without harmful cracks.

HCSA expansive agent; structure strengthening; mass concrete; temperature rise; thermal shrinkage

徐震亞（1971—），男，工程師。