氧化镁膨胀剂在某地下防水工程中的应用

引言混凝土是一种典型的脆性材料，在浇筑硬化过程中，会发生温度、干燥和化学等各种收缩，在收缩过程中，其体积会发生变化，受钢筋、边界等约束的混凝土产生拉应力，其一旦超过其极限抗拉强度，便会导致混凝土开裂[1]，混凝土开裂将可能严重影响混凝土的使用性能，降低其结构使用效果和缩短混凝土使用寿命[2-4]。游宝坤等[5]研究发现，采用补偿收缩混凝土技术可以有效补偿混凝土收缩，控制混凝土收缩产生的裂缝，使其自身具备抗渗防水性能。目前常用的膨胀剂中，氧化镁类膨胀剂具有水化速率可调控、延迟性微膨胀和水化产物稳定的性能，其膨胀时间能与混凝土收缩速率相匹配，从而有效防止混凝土开裂，提高混凝土耐久性[6-8]。本文针对某地下防水工程中的混凝土开裂风险，采用FQY氧化镁膨胀剂配制补偿收缩混凝土，探究其在混凝土结构自防水中的应用并为其他相似工程提供借鉴。

1、工程概况

江西省某医院医疗卫生用地约8万m2，项目建设规划用地面积13.3万m2，总建筑面积281989.43m2，其中地上建筑面积204739.53m2，地下建筑面积为75966.90m2，地下一层，防水等级为二级；底板板面标高-6.100m，基础埋深7.6m，抗浮设防水位为绝对标高22.650m（相对标高-3.150m），地下室外围侧墙高4.3m，侧墙厚350mm，顶板厚350mm，底板厚500mm，其中2#住院楼楼底板厚1500mm，地下工程底板、外墙均采用掺入FQY氧化镁膨胀剂的C35P6补偿收缩混凝土。该项目的难点有：（1）2#主楼筏板厚度达1500mm，为大体积混凝土，浇筑后，胶凝材料在水化过程中释放大量热，由于混凝土的导热性较差，混凝土内部集聚大量热量不能散发，在外界环境或混凝土内力的约束下，极易产生温度收缩裂缝；（2）墙体尺寸相对较薄且跨度较大，混凝土浇筑完后温度上升和下降速率均较快，且新浇筑墙体混凝土受到墙体内部钢筋、底板以及临近老墙的约束，开裂风险大；（3）项目区域地下水丰富，水位高，混凝土振捣不密实或开裂极易出现渗漏水现象。2、原材料及配合比

水泥：P·O42.5水泥；粉煤灰：Ⅱ级粉煤灰；粗骨料：5~31.5mm连续集配碎石，含泥量＜1%；细骨料：机制砂与河砂混合使用，含泥量＜3%；减水剂：聚羧酸减水剂；FQY氧化镁膨胀剂：武汉三源特种建材有限责任公司生产。为控制混凝土的收缩，在满足设计要求和工作性能的前提下，经过大量试验对混凝土配合比进行优化，最终确定满足要求的混凝土配合比见表1。其中，MgO含量≥80%，混凝土坍落度控制在（180±30）mm。3、混凝土施工过程控制

3.1现场施工控制新拌混凝土拌合物应具有良好的和易性，运到现场的新拌混凝土坍落度满足施工要求。混凝土拌合物的坍落度应在浇筑地点取样检测。混凝土浇筑层高度应根据结构特点、钢筋疏密决定，混凝土分层浇筑时，每层混凝土的厚度应符合规范要求。在振捣上层混凝土时，应插入下层内50mm左右，以消除两层间的接缝。同时在振捣上层混凝土时，要在下层混凝土初凝前进行。使用插入式振动器时，应做到“快插慢拔”，在振捣过程中，宜将振动棒上下略为抽动，以使混凝土上下振捣均匀。每一插点要掌握准振捣时间，过短不易密实，过长能引起混凝土产生离析现象；应由低处逐渐向高处移动，以保证振动密实。一般应视混凝土表面呈水平，不再显著沉降、不再出现气泡及表面泛出灰浆为准。

3.2混凝土养护底板和顶板养护：现场混凝土浇筑完成后，一般采用二次抹面+测量放线覆盖毛毡洒水保湿养护，根据实际情况，养护时间为7~28d。下雨或者天气变化时，优先覆盖薄膜，再进行测量放线覆盖毛毡并辅以洒水养护。侧墙养护：地下室侧墙在混凝土浇筑完后，要在2~3d左右拆模，且拆模时一次性完成。拆模后，采用覆盖毛毡保温养护+洒水保湿养护，洒水频率以保持毛毡处于湿润状态即可，注意侧墙内外侧均需进行保湿养护。4、数据监测分析及项目效果

在底板和侧墙厚度中心位置埋设VWS-15型振弦式应变计，底板表层和底层埋中心位置设温度传感器，侧墙迎水面表层埋设温度传感器。当混凝土内部的应力发生变化时，应变计同步发生微小变形，通过前、后端座传递给振弦转变成振弦应力的变化，从而改变振弦的振动频率，通过电磁线圈测量其振动频率，并经过电缆传输至读书装置，即可得到该部位混凝土的应变量和温度值[9]。综合考虑不同结构部位混凝土开裂风险，选取开裂风险较大的2个区域进行分析，即2#楼底板（板厚1500mm）和侧墙（墙高4.3m，墙厚350mm），如图1~图4所示。图1底板温度变化曲线由图1可知，2#楼底板混凝土入模温度为23℃，经过53.4h后中心温度到达峰值58.4℃，温升值约为35℃，小于50℃，到达温峰后开始降温，经过26d降至环境温度27℃，平均降温速率为1.23℃/d，小于2℃/d，中心温度与表层温度最大温差出现在温降阶段为16℃，小于25℃。温升值、降温速率和里表温差均符合温控指标[10]。底层温度和表层温度与中心温度变化规律一致，但表层温度由于受环境温度影响较大，温度散失较快。

图2侧墙温度变化曲线由图2可知，侧墙混凝土入模温度为24℃，经过20.1h后中心温度到达峰值53.7℃，温升值为23.7℃，到达温峰后经过3.4d降至环境温度26℃，平均降温速率为8.1℃/d，外墙相对较薄，混凝土浇筑完后升温及降温速度均较快。图3底板中心应变变化曲线图4侧墙中心应变变化曲线由图3、图4可知，混凝土应变变化曲线变化趋势与其对应的温度变化曲线相似，达到峰值后缓慢下降，直至小幅平稳波动。由于混凝土早期温升和温降的影响，导致应变曲线出现峰值，后期随着混凝土温度接近环境温度，混凝土内部的应变趋于稳定，底板和侧墙的应变值分别为146με和110με，说明混凝土处于微膨胀状态，FQY氧化镁膨胀剂有效补偿了混凝土的收缩。采用FQY氧化镁膨胀剂配制补偿收缩混凝土，在严格的施工过程质量控制和项目各方的积极配合下，保证了FQY氧化镁膨胀剂的性能得到最大发挥，对已完工的底板、侧墙进行排查，底板51000m2出现裂缝为0条；侧墙720m出现裂缝为8条，底板和侧墙整体应用效果良好。结论

（1）江西省某医院地下工程采用FQY氧化镁膨胀剂配制补偿收缩混凝土，在边界以及钢筋约束的情况下，当混凝土温度趋于环境温度时，底板和侧墙应变值分别为146με、110με，此