合成纤维抗裂防水混凝土施工工法.doc

合成纤维抗裂抗渗混凝土施工工法 1前言混凝土是钢筋混凝土工程中用量最多的材料，也是最主要的结构材料，但有许多有抗裂抗渗要求的混凝土结构，包括地下空间结构、屋面防水结构、水池水坝结构等，在建期间或建成时间不长后出现可见裂缝，出现渗漏，影响外观，影响结构的耐久性，还使一些结构的使用功能受到影响。只有认真解决各类混凝土结构的抗裂防渗问题，才能使资源充分得到利用，保证其正常使用。本工法是根据我公司承建的抗裂抗渗要求较高的多个地下室钢筋混凝土结构施工等工程实践，总结出一套减少裂缝、避免渗漏发生的整套施工技术，具有明显的经济效益和社会效益，为使该施工技术得到较好的推广应用，拟定本工法。2.特点2.1合成纤维混凝土由于纤维的乱向分布于混凝土中，可作为抗裂钢丝的替代，比普通混凝土的抗拉抗折性能有较大提高，大大减少混凝土的塑性裂缝和干缩裂缝的产生，从而提高混凝土的抗裂性和抗渗性，提高了混凝土的耐久性。2.2混凝土的抗拉强度和抗折强度提高，可以减小混凝土构件的截面尺寸，降低自重；提高混凝土的抗冻性能以及增加混凝土的耐磨性等。2.3合成纤维混凝土在与普通混凝土相同的水灰比和水泥用量条件下，坍落度比普通混凝土下降10%-15%，粘稠度会增加20%-35%，对施工操作提出较高的要求。2.4合成纤维有良好的化学稳定性，不与混凝土发生化学反应，不影响混凝土的水化和水化产物，同时又能不受混凝土水化产物的侵蚀。3.适用范围适用于地下室结构、大型水池、大型游泳池、屋面结构等具有抗裂抗渗要求的钢筋混凝土结构。4.工艺原理4.1合成纤维抗裂抗渗混凝土工艺原理是建立在对混凝土的固结、收缩的微观研究基础上，混凝土在硬化形成强度的过程中，初期由于水泥反应形成结晶体，其体积比原材料的体积要小，因而引起体积收缩而产生的收缩裂缝，微细裂缝在细裂缝的发展中大多数（70%）在3-7天凝胶期内完成，此时混凝土的抗拉强度小于1.0MPa，当裂缝向细裂缝发展的过程中碰到多条不同向的纤维，由于受到纤维的约束，消耗了能量，难以进一步发展，纤维的抗拉抵抗了混凝土早期塑性裂缝的产生。混凝土硬化后，中后期裂缝主要为干缩裂缝，因拉应力产生，普通混凝土的干缩收缩量为0.025%0.045%；掺入增强纤维增强混凝土的抗拉、抗折性能，从而抑制了混凝土干缩裂缝的产生。4.2对混凝土结构的合理配筋和在混凝土中掺加UEA膨胀剂及其它外加剂、掺合料等综合措施，改善混凝土的自身性能，UEA膨胀剂的水化产物钙钒石不断生成，钙钒石结晶体的生成过成中，体积发生细微膨胀，在水泥硬化过程中使混凝土内部产生自应力，由此对混凝土产生收缩应力补偿作用，起到防止开裂作用，提高了混凝土的抗渗性及耐久性。5.施工工艺流程及操作要点5.1工艺流程5.1.1合成纤维混凝土搅拌工艺流程配合比输入配合比复核掺合料计量水计量外加剂计量砂计量纤维定量高速搅拌砼质量检查出厂纤维投入检验合格投料搅拌水泥计量碎石计量不合格投料搅拌5.1.2纤维混凝土施工工艺流程钢筋绑扎纤维混凝土搅拌混凝土运输模板支设技术复核混凝土试配纤维混凝土养护混凝土施工方案与技术交底纤维混凝土浇筑坍落度测试5.2合成纤维混凝土操作工艺5.2.1纤维掺量的确定合成纤维抗裂防渗混凝土配合比及性能必须通过试配确定，由此掌握最佳配合比和相应的抗压强度、抗拉强度、抗渗等级、混凝土坍落度等。纤维掺量应视使用目的而定，同时考虑混凝土的具体配比、集料和其它外加剂的具体情况而定。结合厂家建议的掺量数据和试验结论分析，纤维掺量与混凝土的体积比以0.05%和0.1%为宜，折算为纤维重量为立方米混凝土掺量0.8-1.4kg。对抗裂、抗渗要求高的部位，掺量相对高一些，可取上限值。5.2.2合成纤维混凝土的搅拌一般商品混凝土的搅拌站均能满足配制合成纤维混凝土的搅拌，如采用自拌混凝土，宜采用高速强制式搅拌机搅拌。合成纤维混凝土投料顺序为：水纤维外加剂骨料水泥、掺合料。搅拌时间宜比普通混凝土延长3060s，并严格控制混凝土的搅拌时间。先将合成纤维加入水中高速搅拌30s，纤维和水搅拌后随机取样，如纤维分散成单丝，并分布均匀，在不停机的状态下，加入其它材料与其混合，再搅拌3060s。如发现纤维仍有成速，应延长搅拌时间。搅拌混凝土前，宜将搅拌筒充分润滑。搅拌第一盘时，宜按配合比减少粗骨料用量。在全部混凝土卸出之前不得再投入拌合料，更不得采取边出料边进料的方法进行搅拌。混凝土搅拌中必须严格控制水灰比和坍落度，未经试验人员同意严禁随意加减用水量。5.2.3合成纤维混凝土的浇筑混凝土浇捣前，施工单位需对搅拌站的材料、设备情况、生产能力作一全面考察。混凝土浇捣砼前施工单位必须对商品砼运输、泵送设备和数量及布置作出施工方案，经有关单位审批后，才能进行施工。施工前必须对钢筋混凝土工程的模板及其支撑，钢筋以及混凝土浇捣及其养护等方案编制施工组织设计，并进行必要的计算，经批准后予以实施。混凝土的浇捣应正确控制振捣器插入深度以及振捣时间，不允许用振动棒随意振动钢筋、模板预埋件，以防钢筋、模板变形、预埋件脱落，无论哪个部位，后浇混凝土必须在前一层混凝土初凝前接上；合成纤维混凝土振捣时间宜略大于普通混凝土的振捣时间，但不能过振。墙板混凝土包括内外墙板，宜采用混凝土布料杆运送混凝土，并控制各层混凝土在初凝时间内进行搭接，每层厚度控制在50cm以内用插入式振捣棒分前后两次二道振捣，并在接缝范围内适当多插以增加前后混凝土浇筑处的密实性。5.2.4合成纤维混凝土的养护纤维混凝土应采用保湿养护，保湿养护时间不少于7天；如是大体积混凝土，宜采用保温保湿养护，并控制内外温差不大于25；大体积混凝土和掺膨胀剂的混凝土养护时间不少于14天。5.2.5劳动组织合成纤维混凝土施工劳动组织与普通混凝土施工劳动一样，施工前要做好技术交底工作。5.3合成纤维混凝土操作要点合成纤维混凝土施工操作要点主要有纤维品种的控制、纤维掺量的控制、搅拌投料顺序的控制、搅拌均匀性的控制、浇筑振捣控制等5.3.1纤维品种的控制合成纤维有亲水性纤维和憎水性纤维二大类多个品种，用于配制抗裂抗渗混凝土的纤维要采用亲水性纤维，才能保证纤维混凝土中的纤维分布均匀，和水泥石的握裹力好，提高混凝土的抗裂抗渗性能。憎水性纤维与混凝土搅拌，不宜均匀分布混凝土中，并且，憎水性纤维不易被水泥浆浸入，与水泥石的握裹力差，起不到抗裂抗渗效果。5.3.2纤维掺量的控制纤维掺量和配合比控制是保证混凝土质量的重要环节，计量偏差不得超过表二的规定。5.3.3搅拌投料顺序的控制纤维混凝土搅拌时的投料顺序很重要，必须先把纤维与水经高速搅拌均匀后，再投放其它材料，保证纤维分散均匀性；若改变投料顺序，会造成纤维结团，使纤维不能均匀分布，影响混凝土性能。5.3.4搅拌均匀性的控制合成纤维混凝土的搅拌宜采用高速强制式搅拌机搅拌，并保证其搅拌时间，使纤维束彻底分散为纤维单丝，并均地分布于混凝土中。5.3.5浇筑振捣控制纤维混凝土必须采用高频机械振捣密实，振捣时间为2030s，以混凝土泛浆和不冒气为准，应避免漏振、欠振和超振。5.3.6纤维混凝土施工时的其它注意事项与普通混凝土施工相同。6.材料与设备6.1材料本工法使用的混凝土是在掺粉煤灰、矿粉、低碱膨胀剂、泵送剂的基础上再掺加合成纤维材料。6.1.1合成纤维材料：合成纤维的技术指标见表1表1：合成纤维的技术指标纤维形状束状单丝规格长度12mm 15mm 16mm安全性无毒材料表面积228m2/kg纤维直径1935um纤维密度0.91熔点160弹性模量3500Mpa抗裂强度340Mpa断裂伸长率1020导热性极低抗酸碱性极高导电性极低含湿量极低合成纤维混凝土纤维长度和掺量按混凝土的抗裂要求确定，一般以15mm长度的纤维为宜，掺量为0.8-1.4kg/m3。合成纤维现场验收方法在透明水杯的清水中放入少量纤维进行搅动，便可以直观地发现合成纤维呈立体悬浮状乱向分散，且长时间放置都不会有太大变化，说明合成纤维的质量较好加入质量好的合成纤维后的混凝土塌落度会有一定的损失（坍落度比普通混凝土下降10%-15%，粘稠度会增加20%-35%）。质量差的合成纤维经搅动后可能分散，但时隔不久便会上浮为一絮状层。质量差的合成纤维在混凝土的实际配制过程中多不易均匀分散。如果加入纤维后的混凝土塌落度没有损失，这种纤维不是分散不好就是握裹力差，掺入的纤维将不会起到作用，这种合成纤维也不符合要求。合成纤维经现场验收后应按合成短纤维取样方法（GB/T 143341993）规定取样试验，并符合合成短纤维断裂强力及断裂伸长试验方法（GB/T 143371993）的规定要求。6.1.2水泥：普通硅酸盐水泥，其质量符合GB 1751999 标准。6.1.3细骨料：宜优先选用II区砂。对于泵送混凝土用砂，宜选用中砂，要求连续级配。其他质量符合GBT l46842001 建筑用砂国家标准。6.1.4粗骨料：5-25mm 连续级配，其质量符合建筑用卵石碎石GBT l46852001要求。6.1.5掺合料：6.1.5.1用于混凝土中的掺合料，应符合现行国家标准用于水泥和混凝土中的粉煤灰、用于水泥中的火山灰质混合材料和用于水泥中的粒化高炉矿渣的规定。当采用其他品种的掺合料时，其烧失量及有害物质含量等质量指标应通过试验，确认符合混凝土质量要求时，方可使用。6.1.5.2选用的掺合料，应使混凝土达到预定改善性能的要求或在满足性能要求的前提下取代水泥，其掺量应通过试验确定，其取代水泥的最大取代量应符合有关标准的规定。6.1.6混凝土外加剂：6.1.6.1选用外加剂时，应根据混凝土的性能要求、施工工艺及气候条件，结合混凝土的原材料性能、配合比以及对水泥的适应性等因素，通过试验确定其品种和掺量。6.1.6.2混凝土外加剂的各项技术指标要求应符合规范要求。6.1.7水：混凝土拌制水宜采用饮用水；当采用其他水源时，应进行取样检测，水质应符合国家现行标准混凝土用水标准（JGJ63-2006）的规定。6.2设备合成纤维混凝土应采用机械搅拌、机械振捣；不适合人工搅拌，搅拌机宜采用强制式混凝土搅拌机。施工机械与普通混凝土施工机械基本相同。7.质量控制7.1质量控制点合成纤维混凝土施工质量控制应包含合成纤维混凝土各组成材料检验和计量、搅拌、浇筑等工序的质量控制7.2材料检验和计量纤维的质量要求应符合本工法中第6点中材料要求，主要检查纤维材料的合格证、试验报告以及材料的观感等，并按本工法第6点中材料要求中合成纤维现场验收方法对纤维进行取样验收；纤维的化学成份分析和力学性能指标应委托有资质的试验单进行试验分析，试验结果应符合规定要求。纤维混凝土的其它材料（骨料、水泥、掺合料、外加剂等）质量要求同普通混凝土要求一样，要满足国家规范规定的要求。检验方法：调试法、观察法、和试验法。施工过程中应测定粗细骨料的含水量，每一工作班不应少于一次，当含水量有显著变化时，应增加次数依据检测结果，及时调整用水量和材料用量。在施工期间，合成纤维混凝土各种材料的质量，应按施工配合比和一次搅拌量计算确定材料的称量，偏差不得超过表2的规定：表2：材料计量偏差表材料名称合成纤维水泥或掺合料粗细骨料水外加剂允许偏差±2%±1%±3%±2%±2%计量控制检验方法：称重法，烘干法。7.3搅拌搅拌混凝土时，原材料应计量准确，上料顺序正确。混凝土的搅拌时间、原材料计量、上料顺序，每一工作班至少应抽查两次。混凝土拌合物的坍落度应在搅拌地点和浇筑地点分别取样检测，所测坍落度值应符合设计和施工要求，其允许偏差应符合规范的规定。7.4合成纤维混凝土拌和物的质量检验合成纤维混凝土拌合物应拌合均匀、颜色一致，不得有离析、泌水、纤维结团现象。对离析度大，拌和物不均匀、或稠度不符合要求等混凝土拌和物，不能用于施工结构，并应分析原因，查清问题所在，并针对原因进行改善，以保证混凝土搅拌质量。合成纤维混凝土拌合物的稠度应以塌落度或维勃稠度表示，塌落度法适用于塌落度值不小于20mm的拌合物，稠度误差应控制在±15%之内并不大于20mm。检验方法：混凝土的离析、泌水、纤维结团采用观察法检查；混凝土的流动性用坍落筒法检查。7.5混凝土实体检验对涉及混凝土结构安全的重要部位应进行结构实体检验。结构实体检验应在监理工程师（建设单位项目专业技术负责人）见证下，由施工项目技术负责人组织实施；对混凝土强度的检验，应以在混凝土浇筑地点制备并与结构实体同条件养护的试件强度为依据。对混凝土强度的检验，也可根据合同的约定，采用非破损或局部破损的检测方法，按国家现行有关标准的规定进行。检验方法与要求同普通混凝土。8.安全措施8.1支模承重架必须有足够的强度、刚度与稳定性。8.2施工现场的一切电源、电路的安装和拆除必须有专职电工操作；电器必须严格接地、接零和使用漏电保护器，确保一机一闸；电缆、电线的保护胶皮必须完好，对有破损的电缆、电线不得使用。8.3皮肤过敏者应尽量避免纤维与皮肤直接接触，如皮肤发生轻微不适时，用清水冲洗。8.4不能让纤维进入眼睛，施工时禁止高空抛撒；搅拌场应做好防风围护，以防纤维飘散。8.5施工现场所有设备、设施、安全装置、工具配件必须完好；操作人员应正确使用劳动保护用品。9.环保措施9.1合成纤维为无毒产品，对环境无污染。9.2合成纤维为轻质易飘散材料，贮存时要做好防潮、防风等工作；在投料时要做好防风工作，在四级风以上，没要做好严格的防风措施时不易投料搅拌。9.3及时做好落手清工作，对剩余混凝土的处理必须符合环保要求。10.效益分析10.1技术效果分析纤维混凝土和普能混凝土力学性能比较我公司在施工前委托有相关资持的建筑材料测试中心做试样检测，数据如表三：表三 纤维混凝土和普能混凝土力学性能对比表 性 能普通混凝土纤维混凝土28d抗压强度52.8 MPa52.9 MPa28d抗折强度4.31 MPa4.38 MPa28d抗拉强度3.1 MPa3.81 MPa抗渗高度80mm40mm由表三可看出，掺加合成纤维的混凝土在抗压强度上影响很小，抗拉强度分别提高20%左右，抗渗性能提高一倍。较大程度的提高了混凝土结构的抗裂抗渗性能。10.2经济与社会效益分析10.2.1使用纤维混凝土，提高了混凝土的抗裂性和抗渗性能，起到结构自防水功能，减少抹灰和防水处理，提高结构的耐久性，可节约工程成本，并提高结构功能。10.2.2使用本工法，可省去或减少设置后浇带，减少止水带的费用和提高了部分周转材料的周转，并减少了后浇带施工中的一系列工序，提高了施工效益，节约工期。10.2.3简单的物理性加筋，与制备混凝土的各种骨料、外加剂和水泥都不会有任何冲突。不需要改变原有的设计配比；容易在商品混凝土搅拌站或现场操作；施工工艺上没有特殊的要求，只需要简单的培训，工人容易掌握。10.2.4此工法成套技术对当前工业与民用建筑有抗裂防渗要求的结构（如地下空间开发利用、大型水池等）提供了丰富的实践经验，可在今后同类工程推广应用，具有明显的社会效益。11.应用实例11.1海信房地产金色慧谷地下结构防水工程：海信房地产金色慧谷地下结构防水工程地下室埋深12m（底板面），其四周侧壁和底板为钢筋混凝土结构自防水，抗渗等级为S8级,地下室外墙板总长度超过150m。地下结构工程共浇筑防水混凝土7530m3，合成纤维掺量为1.2Kg/ m3。工程实体检查，无发现有明显的裂缝，无发现有渗漏迹象。11.2莱西市电力高度综合办公楼地下结构防水工程莱西市电力高度综合办公楼地下结构防水工程结构埋深（底板面）10m，采用钢筋混凝土防水结构。防水等级S8。地下结构工程共浇筑防水混凝土约3800m3，合成纤维掺量为1.2Kg/ m3 。工程实体检查，无发现有明显的裂缝，无发现有渗漏迹象。在上述工程中应用，工程质量得到保证，具有明显的经济效益和社会效益，为此拟定工法予以推广应用。