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

  【關鍵詞】HCSA膨脹劑；結構加固；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，并設有4層地下室。其中，地下室一層增設一個金庫，梁板需要進行結構加固，在原結構板面新做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、外墻上化學植筋15d。原設計采用C50 RM-H預混型混合料澆注，方量約500m³，現(xiàn)場自落式350攪拌機攪拌。由于自落式攪拌機出料量低，施工速度慢，整塊無梁樓蓋需要劃分14個區(qū)段澆筑完工（見圖1）。該方案需要設置多條施工縫，破壞了無梁樓蓋的整體性，對其承載力也有一定的影響。此外，現(xiàn)場攪拌污染較大，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預混型混合料，無梁樓蓋整體一次性澆筑，不設任何施工縫。混凝土由北京青年路混凝土攪拌站供應。

  2 技術重難點分析

  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性能要求，就必須從混凝土原材料選擇、配合比設計和施工養(yǎng)護上進行系統(tǒng)控制。

  對于大體積混凝土來說，出現(xiàn)裂縫的主要原因是混凝土內外溫差較大時引起的溫度裂縫。因此，必須采取有效技術控制混凝土的內外溫差，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^[1-2]，這對于C50高強混凝土來說，強度等級高，控制混凝土的溫升有較大難度。

  對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，通常加入優(yōu)質膨脹劑使混凝土產生一定的膨脹，“補償”混凝土溫度下降時產生的冷縮^[3-4]。對于混凝土因水化反應產生的自收縮來說，可以加入減縮劑進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措施。

  由于該工程使用性質的特殊性，要求混凝土具有良好的耐久性，同時，也為了進一步提高混凝土的強度，需要采取必要的技術措施提高混凝土的密實度，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，并且必須采取針對性的技術措施進行混凝土配合比設計。

  3 混凝土配合比設計

  3.1原材料

  水泥，采用唐山冀東水泥廠生產的P.O 42.5普通硅酸鹽水泥；

  粉煤灰，采用唐山I級粉煤灰；

  硅粉，采用甘肅三遠硅材料有限公司生產的S93型硅粉；

  砂，采用灤平水洗中砂，細度模數(shù)不小于2.4；

  石子，采用北京機碎石，粒徑5mm～25mm；

  外加劑，BASF公司生產的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的HCSA高性能膨脹劑，性能指標見表1。

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  3.2配合比技術要點

  在配合比設計中充分考慮大體積混凝土的特點，即要減少混凝土的收縮，保證混凝土的強度，又要降低混凝土內部水泥水化反應產生的巨大熱量。為降低水泥反應水化熱，設計采用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，同時粉煤灰可消耗混凝土中的部分堿，可有效地預防堿-集料反應。為進一步降低混凝土的收縮，增強混凝土的抗裂性，在混凝土中摻加適量的優(yōu)質膨脹劑和減縮劑。而且，在配合比設計時采用聚羧酸系減水劑和硅粉，進一步提高混凝土的施工性能，充分保證混凝土的密實性和適宜的含氣量，進一步提高混凝土的耐久性、抗?jié)B性、抗化學侵蝕性、抗裂性等技術性能。而且，該大體積混凝土的凝結時間根據(jù)需要適當延長，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間加長，達到水化熱不能集中釋放以降低混凝土內外溫差的目的。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生的質量危害，確保工程達到質量設計要求^[5-6]。此外，混凝土堿含量控制在3kg/m³以內。

  3.3混凝土配合比

  依據(jù)JGJ55-2011《混凝土配合比設計規(guī)程》有關規(guī)定，進行混凝土試配，最終確定的混凝土配合比見表2。

  4 混凝土施工

  由于室內結構加固工程的特性，地下一層施工場地有限，只能采用地泵澆筑混凝土?；炷帘霉茕佋O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?、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)護工藝的實施是保證混凝土質量的重要環(huán)節(jié)。對大體積混凝土更應注意沉降和溫升對混凝土早期質量的影響，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行養(yǎng)護。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（分塊進行，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，以減少水分的損失，起到保溫保濕的作用。（2）在混凝土初凝時間的1/2～2/3范圍內掀開塑料薄膜，對可能產生的微裂縫予以搓壓處理（此時為二次抹面）。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溫差過渡區(qū)，在起到保溫保濕作用的同時，達到降低混凝土內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測計算數(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，以使混凝土內外溫差控制在范圍內，以達到預防溫差應力產生裂縫的目的，確?；炷凉こ虉A滿完成。

  現(xiàn)場采用激光測溫儀，測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7d，保證混凝土表面不發(fā)白。圖1～4是混凝土施工現(xiàn)場場景。

  5 結語

  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，新澆混凝土與化學植筋部分的老混凝土緊密結合，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，解決結構加固工程中的有害裂縫問題。

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