项目多方协同管理信息化技术,地下工程预铺反粘防水技术,混凝土裂缝控制,高耐久性混凝土等施工方案

12、高耐久性混凝土施工方案本工程结构使用年限为100年，为确保结构使用年限，减少混凝土的维修费用，在施工中使用高耐久性混凝土。2.1影响混凝土耐久性因素2.1.1混凝土结构不密实混凝土施工过程中造成的离析、泌水或振捣不密实,以致混凝土内部形成很多缺陷(蜂窝、大孔隙等),这些缺陷处聚集了大量的自由水，混凝土在凝结硬化过程中这些自由水在蒸发后会形成大量有害孔隙,有的形成连通的通道,导致混凝土整体结构的不密实。2.1.2碱—集料反应混凝土在配制时由原材料或外界环境中带入的碱性离子与活性矿物集料等，在有水的条件下与二氧化硅反应生成碱硅胶,碱硅胶有强烈的吸水膨胀能力,其形成和成长常常造成混凝土内部的膨胀,这种膨胀所产生的内部应力,使混凝土内部形成微裂缝,甚至造成混凝土的严重开裂，为了避免碱-集料反应,混凝土配制时应采用非活性集料,低碱水泥或控制混凝土中其他组分碱的引入，掺用粉煤灰、矿渣等掺和料以降低混凝土的碱性。2.1.3钢筋锈蚀破坏因混凝土钢筋锈蚀而产生的破坏,是钢筋混凝土耐久性不良最大量的表现形式。钢筋锈蚀主要有三个原因:一是混凝土碳化,当二氧化碳和水汽从混凝土表面通过孔隙进入混凝土内部时,使钢筋混凝土结构保护层的碱度降低,当碳化达到钢筋表面时,使钢筋表面与混凝土粘结生成的氧化铁薄膜破坏,生成锈蚀；二是混凝土中氯离子的侵蚀作用,当氯离子渗入到钢筋表面吸附于局部钝化膜处时,钢筋表面的钝化膜被破坏,造成钢筋锈蚀；三是因地铁工程的特殊性，存在杂散电流，当杂散电流由金属构件进入混凝土时，将对金属结构产生电腐蚀。2.1.4抗渗性混凝土的渗透性与耐久性有极其密切的关系。影响渗透的主要因素是混凝土内部有毛细管或某些微裂缝所形成的透水通路，许多有害物质沿透水通道渗透到混凝土内部而起破坏作用，例如冻融损坏、钢筋锈蚀都是由于水及腐蚀性物质渗入到混凝土内部对混凝土产生破坏作用。2.1.5抗碳化影响混凝土碳化的主要因素有:周围环境因素、施工因素及材料因素等。周围环境因素是指周围介质的相对湿度、温度、压力及二氧化碳的浓度等对混凝土碳化的影响。施工因素是指混凝土搅拌、振捣和养护等条件的影响。22.2原材料及配合比控制2.2.1严格选用原材料①水泥：必须采用符合国家现行标准规定的水泥，如硅酸盐水泥，普硅水泥或复合硅酸盐水泥，不得选用立窑水泥（防止立窑水泥中较高的游离氧化钙，影响水泥的安定性，使混凝土表面产生微裂的危险）。②骨料：集料选择时应重点考虑其碱活性，不得采用碱活性骨料，当采用低碱活性骨料时，骨料的碱活性指标应符合有关规定。骨料要求质地坚硬、清洁，级配良好，粗骨料吸水率不应大于2%，压碎指标值≤10%，Dmax≤25%,采用15～25mm和5～15mm二级配合，含泥量应小于1%；细骨料采用中粗砂，含泥量应不小于3%。③工程用水：搅拌混凝土用水为生活饮用水，应符合JGJ63的要求。养护用水同搅拌用水。④掺合料（粉煤灰、矿渣）：粉煤灰要求符合GB1596的Ⅱ级（含Ⅱ级）以上，应采用原状灰；矿粉应符合GB/T18046的要求。⑤外加剂（泵送剂、高效减水剂、抗裂防水剂）：外加剂中碱含量应满足GB50119中规定的碱含量要求；泵送剂应符合JC473的要求，缓凝高效减水剂应符合GB8076的要求，28d收缩率比应小于120%；抗裂防水剂应符合JC474和JC476的要求及下列要求：水化28d残留SO42-0.5，限制膨胀率（水中7d）≥0.030，限制膨胀度（水中7d转干空21d）≥-0.010，泌水率比≤50，渗透高度比≤35，28d收缩率比100。2.2选择合理配合比2.2.1配合比设计原则针对影响混凝土耐久性因素中的抗渗性，主要通过配合比设计优化来控制。配合比设计时在满足混凝土强度，工作性的同时应考虑尽量减少水泥用量和用水量，降低水化热，减少收缩裂缝，提高密实度，如采用合理的高效减水剂、引气剂、抗裂防水剂等，改善混凝土内部结构，并掺入足量的混合料，如优质粉煤灰、矿粉等，提高混凝土耐久性能。2.2.2配合比设计施工前，根据工程对象、设计要求及施工季节，进行混凝土配合比设计和试配工作。试配混凝土时应进行混凝土坍落度及其损失、含气量、泌水和凝结时间试验，试验结果应满足GB/T50080标准要求。配制的混凝土1h坍落度损失应小于20mm；混凝土含气量宜为3%～5%；在保证混凝土强度和其它耐久性指标的前提下，尽量降低胶凝材料总用量和水泥用量，但胶凝材料用量（水泥和掺合料）不应少于320kg/m3，有抗渗要求时，水泥用量不应低于260kg/m3，冬期施工时，最小胶凝材料不少于300kg/m3；在保证和易性和强度3的前提下，优选具有缓凝功能且减水效率高的外加剂，尽量降低混凝土的水胶比；用水量不得大于185kg/m3，水胶比不得大于0.5；在满足泵送的要求下，尽量降低砂率，不宜超过45%；膨胀剂或抗裂防水剂的掺量通过试验确定；单掺粉煤灰时，掺量不宜大于30%，单掺矿粉时，掺量宜为20%～40%，复掺粉煤灰和矿粉时，根据实验确定各自掺量，但不应超过单掺时最大用量；混凝土中的含碱量不得超过3.5kg/m3，混凝土中氯离子含量最大不得超过胶凝材料的0.06%。2.3混凝土施工过程控制2.3.1混凝土拌制搅拌前，碎石必须冲洗干净，以减少含泥量和有害杂质，同时每天当班试验人员按照天气情况进行抽样测试，根据骨料含水率随时调整配合比，防止含水率过大，增加混凝土的收缩，降低其抗拉性能，不利于混凝土质量。搅拌采用强制搅拌机搅拌混凝土，用电子计量系统计量。搅拌时间严格按规范执行。坍落度应在搅拌站和浇筑地点分别取样检测，还应观察混凝土的和易性，不得存在泌水、离析、分层现象。坍落度≥200mm，扩展度≥550mm，倒桶时间≤15s，无离析泌水现象，2h坍落度损失小于30%，具有良好的填充模板和钢筋通过性能。夏季施工时，对搅拌设备及原材料要采取隔热措施，防止局部混凝土温度升高。冬季施工时，宜优先采用加热水的方法，水温超过60℃时，改变拌合加料顺序，将骨料与水先拌合，然后加入水泥拌合，若达不到热工计算的要求，则采用骨料加热法，骨料的加热温度不得超过50℃。2.3.2混凝土运输混凝土运输时应保持拌合物的均匀性，不应产生分层、离析现象；运输频率及车辆应保证混凝土施工的连续性。混凝土从搅拌站出料到浇筑完毕的时间，当气温不高于25℃时，不宜超过3h，当气温高于25℃时，不宜超过2h。混凝土运输车应设置明显标志，标明混凝土强度等级及特殊要求。2.3.3混凝土浇筑①准备工作施工前清除模板内的杂物、积水和钢筋上的污垢，填塞模板缝隙，模板内应涂刷脱模剂，同时对钢筋、预埋件、端头止水带进行检查，合格后方能浇筑混凝土。②混凝土浇筑浇筑时应设钢支架把水平输送管路架空，不得直接支撑在钢筋骨架上。4分层浇筑时，上下层间歇时间不得超过混凝土初凝时间。混凝土拌合物温度不宜超过30℃，且不宜低于5℃。在计划浇筑区段内应连续浇筑混凝土不得中断，混凝土接茬时间不得超过90分钟。混凝土的自由下落高度不宜大于2m，超过时，应采取缓降或其他措施。混凝土终凝前，应采用抹面机械或人工多次抹压。大体积混凝土浇筑前，应进行混凝土中心温度估算，并结合浇筑期间的环境条件，采取有效的保湿、保湿的措施，如混凝土内部增设冷却循环水管、表面蓄水等方法，控制混凝土内外湿差不超过25℃，避免出现温度裂缝。③混凝土振捣混凝土的振捣一定要严格按施工操作规程进行，振距一定要掌握好，振动棒振捣点要均匀排列，间距基本控制在400mm左右，不宜大于振动棒作用半径的1.5倍，振点可呈现梅花形或行列式形布置，振动棒振捣时，振动棒距模板不应大于振动棒作用半径的0.5倍，既不能紧靠模板，又不要硬振钢筋、预埋件等，每点振捣时间宜为15～30S；振捣器插入下层混凝土内的深度不应小于50mm。混凝土的振捣应“快插慢拔”，在振捣过程中，宜将振动棒上下略为抽动，以使混凝土均匀振实，不能漏振、欠振和过振，以混凝土表面出现浮浆和不再沉落为度。2.3.4混凝土养护混凝土浇筑完毕后应进行即时养护。养护用水宜用符合JGJ63的水，可采用经实验证明对混凝土性能无害的水。明挖车站、风道的底板、中板、顶板可进行覆盖并洒水方式养护，有条件可采用蓄水养护。混凝土湿养时间不应小于14d。夏季及大体积混凝土养护期间应实行温度监控，从混凝土原材料的温度、混凝土入模温度、混凝土缓凝措施、掺合料的掺量等各个方面采取综合性的、有效的监控措施，降低混凝土的中心温度和混凝土的内外温差，避免出现温度裂缝。冬期施工时，不宜采用浇水养护的方法，宜采用蓄热法养护，无条件时可采用覆盖薄膜、棉帘和其它保温材料养护，以减少混凝土内外温差，避免出现裂缝。2.4其它提高混凝土耐久性措施2.4.1抑制碱—骨料反应为防止碱—骨料反应，可采取如下措施：①选择非活性骨料；②采用含碱量低的水泥；③降低水灰比，提高混凝土的密实度，防止水分的侵入；④在混凝土里加入外加剂(如引气剂)以便为碱骨料反应产物的生成，建立缓冲的孔隙体积，降低膨胀压力；⑤在满足强5度和施工要求的情况下，尽量降低单方混凝土的水泥用量。2.4.2防止钢筋锈蚀为防止钢筋锈蚀，必须防止混凝土的碳化或减慢碳化速度。防止碳化措施:混凝土碳化由混凝土抗渗性能不足引起，因此提高混凝土抗渗性所采取的措施对防止混凝土的碳化也同样适用；除此以外，还可选择水化后产生氢氧化钙较多的水泥，也可以放慢碳化速度。防止氯离子进入的措施：配置混凝土时不使用含氯离子的材料或外加剂；提高混凝土的密实度，防止氯离子侵入混凝土内部等。减少杂散电流腐蚀措施：因为地铁为减少或避免杂散电流对结构钢筋和金属管线腐蚀，利用了隧道和车站结构钢筋构成杂散电流辅助收集网作保护，因此要保证车站和区间结构钢筋焊接质量，使之成为统一的整体，使电气回路畅通，达到阻止杂散电流腐蚀结构钢筋的目的。2.4.3提高混凝土抗渗性混凝土的耐久性与抗渗性有直接的关系。混凝土的渗透，很大程度上决定了混凝土易受外界不利因素的侵蚀。因此，为了提高混凝土的耐久性，必须首先提高混凝土的抗渗性。⑴降低水灰比在拌制混凝土时，在满足技术和施工要求的情况下，应尽量降低水灰比，减少用水量，增加密实度，以提高混凝土的抗渗性。⑵掺外加剂掺用适量高效减水剂或抗裂防水剂。高效减水剂即能使混凝土内部产生均匀、稳定、互不相通的微小气泡，阻止液体渗透，又减少混凝土的用水量，提高了混凝土的密实度；抗裂防水剂含有塑性膨胀组分和减缩组分，能大幅度降低混凝土硬化前的塑性收缩。⑶选择合适的原材料详见1.2.1原材料选择。⑷加强养护早期养护不好，水泥得不到正常水化，会降低混凝土的密实度，继而影响抗渗性。所以一定要加强混凝土的早期养护，养护时间不得少于14d。⑸防止裂缝混凝土常见的裂缝有：收缩裂缝、沉降裂缝、温度裂缝等。①收缩裂缝、沉降裂缝防治除以上提到的4项外，还要注意混凝土搅拌时间要适当，浇筑时下料不要太快，防止堆积，振捣要密实，避免过振，混凝土初凝前要抹平、压光，及时喷水养护。②温度裂缝防6治一是施工时首先要考虑低热水泥；二是在保证强度指标的情况下加入一定量的活性掺合料，如粉煤灰、矿渣粉等；三是在大体积混凝土里加入缓凝高效减水剂，通过减水缓凝和分散作用，降低用水量，提高混凝土的密实度和强度，同时降低水化热，推迟温峰出现的时间。2.5混凝土耐久性控制注意事项2.5.1要合理选择原材料合理选择水泥品种、骨料质量及钢筋类别。如低碱水泥；骨料应确保质量，严格控制骨料的级配，控制含泥量、含碱量等有害杂质；外加剂的选用应慎重。2.5.2确保钢筋完好性确保钢筋保护层的完好性，减少钢筋锈蚀破坏。2.5.3提高混凝土的密实性选择最佳配合比，尽量降低水灰比，并在施工过程中加强对混凝土质量的控制。2.5.4成品保护混凝土施工完毕后，在强度未达到规范允许前，不允许拆模；在强度达到规范允许后，必须采取必要的保护措施，如采用薄木条对柱四周覆盖保护等措施。2.6控制标准《混凝土耐久性检测评定标准》JGJ/T193《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T5008271、高耐久性混凝土施工技术总结1.1应用部位本