何文學(xué) 劉長清 范炳權(quán)
(四川航焱建筑工程有限責(zé)任公司,四川 成都 530028)
建筑工程地下室裂縫產(chǎn)生的原因多種多樣,包括荷載裂縫、溫度裂縫、干縮裂縫、腐蝕裂縫、沉降裂縫等[1]。國內(nèi)外對地下室裂縫還沒有進(jìn)行針對性控制的專門措施。該文結(jié)合混凝土材料性質(zhì)及現(xiàn)場施工實(shí)際情況,對建筑工程地下室情況進(jìn)行了施工工藝總結(jié),提出了防止混凝土結(jié)構(gòu)地下室開裂的施工技術(shù)。
目前國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)主要包括設(shè)置后澆帶、膨脹加強(qiáng)帶和間歇式加強(qiáng)帶,并摻加粉煤灰、聚丙烯纖維和外加劑[2]以優(yōu)化混凝土配合比;采用防水混凝土,設(shè)置后澆帶。由于連續(xù)膨脹加強(qiáng)帶耐震抗裂,有利于環(huán)保,因此目前更多的是采用連續(xù)膨脹加強(qiáng)帶來代替?zhèn)鹘y(tǒng)施工的后澆帶[3]。然而,目前行業(yè)內(nèi)采用的加強(qiáng)帶還停留在比較初級的階段,不能滿足大型建筑工程的需要,通常還需要不斷增加其他措施來提高建筑的防水效果。
根據(jù)GB50496—2018《大體積混凝土施工標(biāo)準(zhǔn)》[4]中外約束系數(shù)(如公式(1)和表1 所示),混凝土澆筑體的約束系數(shù)Ri(t)、地基阻力系數(shù)Cx和澆筑長度成正比,與澆筑體厚度和當(dāng)量彈性模量E(t)成反比,約束系數(shù)越大,開裂風(fēng)險(xiǎn)越高。如公式(1)所示。
表1 地基阻力系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值
式中:L為混凝土澆筑長度,單位是mm;H為混凝土澆筑體的厚度,單位是mm;Cx為地基阻力系數(shù),單位是N/mm3。
混凝土徐變特性和大體積澆筑引起的水化熱反應(yīng)等可能造成混凝土裂縫,這些裂縫會(huì)以各種不同情況出現(xiàn),如圖1 所示。
圖1 裂縫不同類型的走向示意
為準(zhǔn)確反映地下室滲水工況,該文進(jìn)行了防水滲透測試試驗(yàn)[5]。選取抗裂硅質(zhì)型防水劑和混凝土試塊進(jìn)行抗?jié)B試驗(yàn),有關(guān)材料數(shù)據(jù)見表2。
表2 混凝土試塊參數(shù)表
滲水方式是把試塊進(jìn)行淋水和浸泡,通過28d 的養(yǎng)生時(shí)間后觀察試塊的浸濕范圍。試驗(yàn)結(jié)果對比如圖2 所示。
圖2 混凝土試塊滲水浸濕面積統(tǒng)計(jì)圖
由圖2 可知,1#、5#滲水面積最大,均在40cm2以上,而2#、3#這2 塊試件則表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗水性,4#、6#試塊居于中間。對滲水面積的多少,規(guī)范中并沒有明確定義。該文為分析地下室防滲漏及其應(yīng)對措施,將滲水面積超過30cm2的試塊檢驗(yàn)結(jié)果認(rèn)定為質(zhì)量不合格,需要防滲加固。6 件試塊的測試結(jié)果的詳細(xì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見表3。根據(jù)表3 繪制數(shù)據(jù)散點(diǎn)圖,并將滲水情況趨勢線連接繪制,如圖3 所示。
圖3 不同時(shí)間段混凝土試塊累計(jì)吸水量趨勢圖
表3 混凝土累計(jì)吸水量歲齡期增長變化統(tǒng)計(jì)表
從圖3 可以看出,養(yǎng)護(hù)3d 到養(yǎng)護(hù)28d 后的效果顯示,整體吸水情況呈上漲趨勢并且大致服從線性分布趨勢。隨著時(shí)間的增加,后期試塊的吸水率增長相對較小,更多的是來自于早期的階段[6],因此在實(shí)際施工過程中應(yīng)重點(diǎn)考慮對地下室結(jié)構(gòu)的初期防水。
南充市鐵投·錦繡瀾庭項(xiàng)目所處的建筑地下室工程混凝土配合比見表4。在該配合比之下,所有地下室結(jié)構(gòu)施工均按表4 進(jìn)行。施工后發(fā)現(xiàn)滲漏情況,具體見表5。
表4 混凝土配合比
表5 滲漏排查匯總表
表5 數(shù)據(jù)表明,滲漏現(xiàn)象非常顯著。為全力排查滲漏原因,該文進(jìn)行了有關(guān)混凝土材料的試驗(yàn)分析。將現(xiàn)場同配比的混凝土試塊進(jìn)行同條件養(yǎng)護(hù),然后進(jìn)行立方體抗壓試驗(yàn)、軸心抗壓試驗(yàn)、單軸拉伸試驗(yàn)和單軸壓縮試驗(yàn)。壓縮急拉伸試驗(yàn)加載方式如圖4、圖5 所示。
圖4 拉伸試驗(yàn)加載方式
圖5 壓縮試驗(yàn)加載方式
拉伸試驗(yàn)加載均采用波浪形線性增加,再線性卸載[7]。通過試驗(yàn)得出如下結(jié)論:1)地下室混凝土結(jié)構(gòu)的基本力學(xué)試驗(yàn)表明,從混凝土開始承受軸載作用時(shí)便出現(xiàn)不同程度的自損傷,導(dǎo)致混凝土內(nèi)部出現(xiàn)不同程度的裂縫。2)為了更好地解決裂縫問題,從混凝土材料自身徐變問題入手,進(jìn)一步探究徐變影響及控制徐變造成的影響。3)通過取消后澆帶,對地下室的滲漏點(diǎn)進(jìn)行全面檢查,并改用膨脹加強(qiáng)帶的方式來改進(jìn)地下室滲漏質(zhì)量問題。
由于地下室外墻整體屬于薄壁結(jié)構(gòu),本身防水性能有限,因此施工中選用模板時(shí)必然會(huì)用到對拉螺栓。當(dāng)混凝土澆筑不連續(xù)進(jìn)行時(shí),就會(huì)出現(xiàn)冷縫,進(jìn)而形成天然的空隙。地下室外墻開裂模型如圖6 所示。
圖6 模板及鋼筋對地下室外墻結(jié)構(gòu)開裂擾動(dòng)的形成模型
考慮混凝土徐變,運(yùn)用極限收縮法進(jìn)行膨脹加強(qiáng)帶的極限拉應(yīng)力計(jì)算。需要先計(jì)算溫差。將現(xiàn)場澆筑溫度取平均值T=23℃,根據(jù)公式(2)進(jìn)行混凝土收縮徐變的應(yīng)力計(jì)算。
以90 天(t=90)為例計(jì)算混凝土的收縮徐變,可以得出總溫差在-41.6℃。這個(gè)計(jì)算結(jié)果表明,在地下室結(jié)構(gòu)施工完成后的3 個(gè)月內(nèi),混凝土的溫差將達(dá)到40℃,這樣大的溫差會(huì)直接引起混凝土開裂,進(jìn)而出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。
通過將傳統(tǒng)施工方法中的后澆帶改進(jìn)為連續(xù)膨脹加強(qiáng)帶+間斷鋼板止水帶的組合形式,并通過優(yōu)化混凝土頂板施工的材料配合比等方式進(jìn)行施工工藝的改進(jìn),有效利用鋼筋與混凝土的共同作用機(jī)制。通過摻加粉煤灰、聚丙烯纖維等外加劑措施優(yōu)化混凝土配合比,降低大體積混凝土的水化熱,增強(qiáng)混凝土的抗裂性能,同時(shí)提高混凝土的密實(shí)性和澆筑過程的可操作性。鋼板止水帶和膨脹加強(qiáng)帶的組合使用結(jié)構(gòu)示意圖如圖7 所示。
圖7 膨脹加強(qiáng)帶+鋼板止水帶施工技術(shù)結(jié)構(gòu)圖
該文依托四川省南充市鐵投·錦繡瀾庭項(xiàng)目五標(biāo)段工程項(xiàng)目進(jìn)行施工應(yīng)用,設(shè)防體系采用結(jié)構(gòu)自防水+卷材防水層(外防)+構(gòu)造防水體系,對地下室設(shè)置膨脹加強(qiáng)帶,并結(jié)合混凝土自身防開裂相關(guān)原理和配合比進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),將該項(xiàng)目施工的地下室滲水情況數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)對比,檢查滲漏處提升情況,見表6。
表6 地下室滲水檢查統(tǒng)計(jì)對比表
從表6 可以看到,該文所述技術(shù)手段可以較好地改善整個(gè)地下室滲漏問題,表明該文對混凝土材料的性能研究所推出的滲水、吸水等材性規(guī)律、混凝土結(jié)構(gòu)受載后的力學(xué)效果及防水規(guī)律是客觀、科學(xué)且有效的,能夠在實(shí)際工程運(yùn)用中得到驗(yàn)證。
建筑工程中地下室發(fā)生滲漏時(shí),應(yīng)當(dāng)對混凝土材料做出充分的材性分析,選取適當(dāng)?shù)呐浜媳?,同時(shí)采用連續(xù)膨脹加強(qiáng)帶與間斷式鋼板止水帶的形式進(jìn)行布置,可有效改善房屋滲漏狀況。由于結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)中期及后期,整個(gè)工程的防水質(zhì)量將不再大幅度上升,因此在實(shí)際工程應(yīng)用中,應(yīng)當(dāng)在結(jié)構(gòu)施工初期階段密切關(guān)注防水、防護(hù)措施的使用。