李洁，康春生，陈树学

（天津豹鸣股份有限公司，天津 301700）

0 引言

防水是地下工程施工中的一个重要环节，它直接影响着工程能否如期启用、正常运转并体现其应有价值。目前，国内地下工程防水往往采用“刚性防水+柔性卷材防水”的穿衣式设计，即试图通过外防水解决地下渗漏难题，一道不行就二道。过份强调外防水作用，而忽略了最关键的混凝土自身防水。通常混凝土建筑物设计寿命至少 50 年以上，而现有研究表明，卷材防水寿命不过 20 年左右，显然二者的寿命是不相匹配的。另一方面，卷材防水是一片一片卷材相互搭接粘接而形成的一个整体，无法做到事无巨细。一旦出面渗水点，压力作用下，地下水就会在卷材层之间穿来穿去。如果混凝土开裂，水就会顺着裂缝进入地下工程。

补偿收缩混凝土依靠膨胀剂的限制膨胀在混凝土内部储存 0.20～0.70MPa 的预压应力[1]，可以补偿温度收缩和后期的干燥收缩，起到抗裂防渗的作用，广泛应用于地下工程防水。北京南站、北京西站、鸟巢奥运场馆等重大工程均使用了补偿收缩混凝土结构防水和超长结构无缝施工技术。膨胀剂是制备补偿收缩混凝土的关键，传统硫铝酸钙类膨胀剂制备的补偿收缩混凝土膨胀能低、对水养护依赖性高，通常混凝土浇筑后要连续浇水养护 7d。而实际工程中很难实现，这也就导致了许多工程即使用了膨胀剂，也无法解决地下工程渗漏。HCSA 膨胀剂是一种双膨胀源的高性能混凝土膨胀剂，以氧化钙作为主要膨胀源，辅以硫铝酸钙，膨胀能大、膨胀稳定期短、对水依赖性低[2]，单靠混凝土拌合水也能产生有效限制膨胀，是制备补偿收缩混凝土的最佳材料。本文介绍了补偿收缩混凝土结构自防水技术在天津武清区德晟祥广场地下工程中的应用。

1 工程概况

德晟祥广场位于天津市武清新城杨村镇京杭大运河以东 100m，距离京津公路仅 100m。德晟祥广场是集休闲、娱乐、餐饮、购物、酒店、影院、商超于一体的大型购物中心，总占地面积 37 亩，总建筑面积约 8.6 万方。商业地块整体一栋楼，分为 a、b、c 三座。地下共2 层，地下 1 层为永辉超市，地下 2 层为停车场。图1是德晟祥广场的效果图。建设单位为中石化工建设有限公司，混凝土供应商为天津市滨涛混凝土有限公司武清分公司。

德晟祥广场地下广场结构超长超宽，东西161.6m，南北 58.2m。钢筋混凝框架结构，混凝土强度等级 C35，抗渗等级 P8，地下防水等级一级。后浇带强度等级 C40，采用微膨胀混凝土，抗渗等级 P8。

图1 德晟祥广场效果图

2 补偿收缩混凝土

德晟祥广场地下工程结构超长超宽，干燥收缩大，再加上夏季施工，混凝土温度收缩应力也较大，即使设置了后浇带也无法避免混凝土开裂。为了保证地下工程不渗不漏，德晟祥广场地下工程取消原设计的柔性卷材外防水，采用补偿收缩混凝土结构自防水技术，避免了传统防水施工过程中的外防水和混凝土施工中互相靠、渗漏后互相推责任的弊病，将防水重点都集中到一道混凝土自身防水上来，从源头解决问题。

2.1 原材料

水泥，唐山冀东水泥有限公司生产的 P·O42.5 普通硅酸盐水泥；粉煤灰，天津北疆环保建材有限公司生产的Ⅱ级 F 类粉煤灰；矿粉，天津市强力达轻型建筑材料有限公司生产的 S95 级磨细高炉矿渣粉；膨胀剂，天津豹鸣股份有限公司生产的 HCSA 双源高性能混凝土膨胀剂，水中 7d 限制膨胀率 0.058%，具体性能参见表1；细骨料，河砂，产自河北遵化，中砂，细度模数 2.5。粗骨料，产自河北玉田，碎石，5～25mm 连续级配；外加剂，山西华凯伟业科技有限公司生产的 HK-1 高性能聚羧酸减水剂；水，地下水。

2.2 混凝土设计参数

结合德晟祥广场地下工程结构，本工程不同部位补偿收缩混凝土的限制膨胀率取值[3]如下：（1）底板混凝土限制膨胀率取值 0.015%；（2）外墙、顶板混凝土限制膨胀率取值 0.020%；（3）后浇带混凝土限制膨胀率取值 0.025%。实验室试配补偿收缩混凝土时，各部位混凝土的限制膨胀率均提高一个等级 0.005%。

现阶段，混凝土开裂主要是冷缩裂缝和干缩裂缝。减少冷缩裂缝关键是控制混凝土的入模温度和混凝土水化热。为了降低入模温度，本工程要求混凝土搅拌站砂石堆放在料棚内，不使用刚进场的水泥（温度较高），使用地下水拌制混凝土。为了降低混凝土水化热，工程采用 60d 强度为基准验收混凝土强度。配合比中使用大量粉煤灰、矿渣等量取代水泥，并且尽可能多地使用粉煤灰，减少水化热主要贡献者——水泥的用量。同时利用矿物掺合料改善混凝土的施工性能和耐久性能。研究表明，降低水胶比可以减小补偿收缩混凝土的干燥收缩落差。本工程选聚羧酸高性能减水剂，在保证混凝土工作性不变前提下，大幅减少混凝土单方用水量。兼顾硬化混凝土力学性能、耐久性能和施工性能，补偿收缩混凝土的坍落度设定为 (180±20)mm。其中，底板混凝土施工时，混凝土坍落度取高值，保证混凝土的密实性，减少因振捣不到位引起的混凝土缺陷。外墙混凝土坍落度尽可能取低限，一方面减少对模板的侧压力，另一方面可以进一步减少外墙混凝土的干燥收缩，提高抗裂能力。

2.3 混凝土配合比

以限制膨胀率、强度和施工性能为核心，优化确定的补偿收缩混凝土配合比见表2。补偿收缩混凝土的抗压强度和限制膨胀率测量结果见表2。

由表2 可知，补偿收缩混凝土抗压强度符合设计要求，60d 抗压强度分别为 44.3MPa、43.8MPa 和49.9MPa。抗压强度持续增长，7d 抗压强度约为 60d 抗压强度的 50%～60%，28d 抗压强度为 60d 抗压强度的80%～90%，强度没有出现倒缩现象。此外，补偿收缩混凝土水中 14d 的限制膨胀率在 0.021%～0.032%，均比设计取值高了 0.005% 以上，达到了既定的设计目标。这些富余的限制膨胀率可以保证混凝土批量供应时，消除各种不可预因素带来的误差，从而保证补偿收缩混凝土内部储存足够的预压应力，用于补偿收缩，提高混凝土的抗裂性。

表1 HCSA 膨胀剂性能

表2 混凝土配合比 kg/m3

3 补偿收缩混凝土结构自防水施工

3.1 膨胀加强带

基于传统后浇带存在的弊端，本工程采用膨胀加强带替代原设计的后浇带，底板采用连续式和间歇式膨胀加强带，外墙出于进一步释放温度应力的考虑而采用后浇式膨胀加强带，回灌时间控制在两侧混凝土浇筑完7～14d。膨胀加强带构造形式见图2。

图2 膨胀加强带构造形式图

3.2 混凝土施工

为保证混凝土膨胀剂质量，HCSA 膨胀剂提前运至混凝土搅拌站，并在三方见证下取样送检，待测试合格后方可使用。膨胀剂采用机械自动计量，消除人工投料不及时或不投的弊病。此外，膨胀剂供应商及时与施工现场进行核算，保证混凝土浇筑过程中膨胀剂不断灰，影响施工进度。

依据膨胀加强带划分施工段，结合施工段大小、位置，合理配置混凝土施工人员、振捣棒，安排泵车位置。混凝土搅拌站安排调度和技术人员驻场，确保混凝土供应及时，同时一旦现场混凝土性能出现异常时可迅速调整。

天津豹鸣股份有限公司安排专业技术人员对混凝土施工进行全程指导，明确施工重点、注意事项。

（1）对于底板，要求工人逐步向前推进，混凝土布料后，立即振捣、收面并覆盖塑料薄膜。上翻导墙处采用多次浇筑、多次振捣方式，积水坑或电梯井部位注重接茬时间和振捣，施工缝位置同样加强振捣，使混凝土与止水钢板紧密咬合在一起。混凝土浇筑过程中不得出现施工冷缝，消除漏水隐患。

（2）对于外墙，清理干净导墙，不得留有杂物，所有外墙穿墙螺栓杆焊接止水环。控制混凝土坍落度，分二层浇筑，加强振捣，快插慢拔。第二层混凝土一定要在第一层混凝土初凝前浇筑，防止施工冷缝。

（3）顶板与底板浇筑方式一样，振捣后及时顶浆覆盖薄膜，防止水份散失过快形成塑性裂纹，影响外观。

（4）加强混凝土保护，混凝土未上强度时，严禁人员随意在混凝土面层上走动。顶板禁止集中堆放重物，以免过早上荷载导致荷载裂缝。

（5）对于因振捣不实引起的峰窝、漏筋采用膨胀砂浆和乳液进行二次修补，对于水平、竖向施工缝、穿墙螺栓孔采用防水砂浆找平处理。

（6）外墙回填土、顶板进行防穿刺卷材操作前，进行闭水试验，对于有渗漏的地方及时修补，以最小的代价，将后期可能出现的渗漏隐患提前消除掉。

4 小结

德晟祥广场地下工程采用混凝土结构自防水技术，使用双膨胀源 HCSA 高性能混凝土膨胀剂制备补偿收缩混凝土，充分发挥了其膨胀能大、补偿收缩效果好和对水养护依赖性低的优点。通过严抓膨胀剂质量，以限制膨胀率、强度和施工性能为核心优化配合比，严控施工环节，在保证工程质量前提下，缩短工期、节约工程造价。

[1]赵顺增，游宝坤．补偿收缩混凝土裂渗控制技术及其应用[M]．北京：中国建筑工业出版社，2010: 65．

[2]赵顺增，刘立，吴勇，等．HCSA 高性能混凝土膨胀剂性能研究[C]．第四界全国混凝土膨胀剂学术交流会论文集，北京，2006: 52-59．

[3]JGJ/T 178—2009．补偿收缩混凝土应用技术规程[S].