钢筋混凝土池井无渗漏结构和防渗漏方法

专利名称：：钢筋混凝土池井无渗漏结构和防渗漏方法
技术领域：
：本发明涉及一种土木工程中的钢筋混凝土无渗漏池井结构。
背景技术：
：地上、地下钢筋混凝土结构的裂缝和渗漏问题，是困挠钢筋混凝土结构池井质量的重大问题。有关学者、工程界人士试图从不同的角度去解决收縮裂缝的问题，提高结构体的抗渗漏能力，延长其使用寿命和发挥其正常的使用功能。开始大家都着眼于防水巻材和防水涂料的使用，但只能治标不能治本，忽视了钢筋混凝土结构的自身潜力。混凝土在硬化过程中由于干縮而开裂，从而导致渗漏或结构开裂。近年来，国内在混凝土防渗工程上已经丌始转向混凝土结构自身防水方面的研究，如掺改性聚丙烯纤维或UEA膨胀剂等新技术，但均属于单独掺和。
发明内容本发明的目的在于针对已有技术存在的缺限，提供一种钢筋混凝土池井无渗漏结构和防渗漏方法。为达到上述目的，本发明采用下述技术方案一种钢筋混凝土池井无渗漏结构，包括该钢筋混凝土现浇的池底板和由框架柱及柱间墙构成的池壁，其特征在于1)所用混凝土材料为商品混凝土双惨粉煤灰、减水剂的基础上双掺聚丙烯纤维和低碱膨胀剂；2)池底板钢筋为。16@100双层双向布置，池壁的水平钢筋为010@100双层双向布置。一种钢筋混凝土池井无渗漏方法，用于构建上述的钢筋混凝土池井无渗漏结构，其特征在于在材料上采用改性聚丙烯纤维和低碱膨胀剂双掺技术，利用纤维抑制混凝土早期产生的收縮裂缝；通过湿养护，利用膨胀剂的水化物产物,丐砜石不断生成，在水泥硬化过程中使混凝土内部产生自应力，由此对混凝土产生补偿收缩，起到防渗开裂作用。具体措施为1材料选择在商品混凝土双掺粉煤灰、减水剂的基础上双掺聚丙烯纤维和低碱膨胀剂(UEA)，利用纤维抑制混凝土早期产生的收縮裂缝；通过湿养护，膨胀剂的水化产物钙钒石不断生成，几微米的钙钒石结晶体，在水泥硬化过程中使混凝土内部产生自应力，由此对混凝土产生补偿收縮，起到防止开裂作用，提高混凝土的抗渗性及耐久性。2优化结构有效配筋，采用直径小而间距密的钢筋结构，案例中的池底板钢筋为016@100双向双层布置，池壁的水平钢筋为巾10@100双向双层布置，能约束混凝土的塑性变形，提高混凝土的极限拉伸值，起到控制裂缝扩展、减少裂缝宽度的作用。3施工措施根据结构体形，设置有效强度和刚度的混凝土模板支撑和模板，防止支架沉縮和模板变形引起混凝土不可恢复的变形和裂缝；并实施避免施工冷缝的连续浇灌混凝土施工方案。混凝土绕捣后，对混凝土结构采取保湿养护至少14天，为水泥水化提供足够的水份、防止混凝土表面脱水产生干縮裂缝；并确保膨胀剂的水化产物钙钒石的不断生成，使混凝土结构致密。本发明首次应用于某大学露天架空超大、超长、架空游泳池结构，由于采用了混凝土双掺改性聚丙烯纤维和低碱膨胀剂的技术，同时加强混凝土的早期养护、并保证其足够的养护时间，自投入使用至今已有6年，至今末发生池底、池壁渗漏现象，使用单位对该工程的质量非常满意，反映较好。由于采用结构自防水，虽然双掺混凝土的价格比普通混凝土贵，但由于减少了粉刷层和附加防水层的处理，相比节约费用约50~100元/m2，取消附加防水直接减少了对环境的污染。图1:游泳池平面2:游泳池剖面3:游泳池剖面放大4:钢筋纤维混凝土结构施工流程图具体实施例方式本发明的一个优选实施例是以露天架空游泳池为例，详述如下参见图1、图2、图3。1、游泳池概况露天架空游泳池设在游泳馆三层框架结构的顶部，池内净尺寸为长50m，宽25m，深1.22.0m。池壁由框架柱及柱间墙组成，墙厚300mm。池底为钢混凝土现浇板，板厚300mm。游泳池上口的四周设有宽大的平台，平台标高为8.20m，南北长69.34m，东西宽55.54m，框架梁板结构，板厚120mm。游泳池和平台的混凝土为C30，抗渗S8。2、钢筋纤维混凝土结构施工流程参见图43、具体操作步骤3.1配置模板、搭设支撑体系3丄1、将基层填土夯实，用钢管搭设一层结构的排架立柱，按720mmX790mm网格布置(立柱根部满铺50X300板方垫木，以防钢混凝土施工过程中的架体沉降)。3丄2、二层框架楼面混凝土浇筑并养护1天后，开始搭设三层楼板(即游泳池底板)钢管排架，排架立柱亦按720mmX7卯mm网格布置，以确保上下荷载的正确传递。且架体每根立柱与支承楼板木楞的横杆采用双扣件加固。3、排架纵横两方向每隔7m设一道剪刀撑，使支撑结构成为稳定的体系。3.2优化配筋、绑扎钢筋3.2.1实践经验告诉我们钢筋在混凝土中能起到控制裂缝扩展、减少裂缝宽度的作用，合理配筋即减小钢筋直径、缩小混凝土拉伸方向钢筋间距能够提高混凝土的极限拉伸和混凝土表面抗裂能力，池底板的钢筋设计为016@100双向双层布置，池壁的水平钢筋为010@100双向双层布置。3.2.2游泳池底板排架及模板搭设完后，开始绑扎底板钢筋；池壁外侧模板搭好后，丌始绑扎池壁钢筋，隐蔽工程验收后封内侧模板。3.2.3钢筋严格按照设计要求(双层细钢筋、密间距要求)设置，池壁、池板四角宜设置幅射及斜钢筋。3.3混凝土浇捣及养护3.3.1、为避免出现施工冷缝，浇捣时需配足泵车连续进行。本游泳池东、西二侧各设一台汽车泵，分成二个施工作业组进行施工。3.3.2、浇捣顺序游泳池底柱、梁、板一游泳池壁柱、梁、墙一游泳池岸平台柱梁板，由北而南不设施工缝连续浇捣。3.3.3、浇捣中设专人指挥协调两个作业班组，混凝土振捣采用插入式振动机，振捣时严格控制振捣棒插入间距，振动点均匀，不产生漏振和过振现象，平面标高平整度控制按测定标高标记平整，随捣随用木蟹分块抹平。3.3.4、混凝土收水后再进行木蟹打毛二次，以消除混凝土在塑性收縮阶段由于收縮变形引起的表面裂缝。混凝土终凝后，覆盖塑料薄膜，其上再覆盖一层麻袋，随即进入养护期。3.3.5、为使混凝土在养护期内真正保持湿润，48小时后将游泳池深水区池壁下部份模板拆除，采用池内蓄水对池内的池底、部分池壁进行蓄水养护，池壁上半部份和平台区用自来水笼头浇水养护，整个游泳池底、壁、平台养护期为15天。3.3.6、混凝土浇捣过程中，严格按施工方案中的浇灌流程实施，先深水区底板、池壁，后中水区底板、池壁，再浅水区底板、池壁，最后为池顶平台。如此循环连续浇捣完成池体和平台的混凝土，避免出现施工冷缝。4、混凝土材料组合选择4.1、在混凝土材料组合选择上，确定采用除混凝土的水泥、砂、石、水四种基本材料外及常用的掺减水剂、粉煤灰以外，再掺加UEA膨胀剂和聚丙稀纤维二种改性材料，水泥应用水化热较低的硅酸盐水泥，其他材料各项指标均需符合《JGJ-53-92》标准要求。4.2、混凝土配合比及性能必须通过试配，由此掌握最佳配合比和相应的抗压强度、抗折强度、抗渗等级、混凝土的坍落度。本案例混凝土强度等级为C30、S8。配合比如下<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>4.3、聚丙烯纤维的工作原理4.3.1、聚丙烯纤维在水泥混凝土中应用的实验室研究聚丙烯纤维在实验室里进行水泥混凝土中应用性能研究，着重对纤维掺入水泥中的早期抗裂性和在C30大流动度混凝土中掺入纤维来研究抗压强度、抗折强度的影响，进一歩弄清纤维在水泥混凝土中的行为。1)、试验用原材料(1)聚丙烯纤维聚丙烯纤维质量<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>(2)水泥，P.0.525普通硅酸盐水泥，其质量符合GB175-92标准。(3)中砂，细度模数2.7，其它质量符合GB/T14684-93建筑用砂国家标准。(4)碎石，5-25mm连续级配，其质量符合GB/T14685-93建筑卵石碎石国家标准。(5)外加剂，试验所用外加剂符合JC473-92标准。(6)水，清洁饮用水。2)、试验及试验结果(1)掺入聚丙烯纤维对早期抗裂性的影响a)试模，试验采用外园①250，内园0190，高50mm的有底园环，试模内园为无缝钢管，外园模为二个半模。b)净浆配合比及试样制备净浆配合比<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>试样的拌制是采用水泥胶砂搅拌机拌和，先在搅拌锅中加入一定量的水泥和纤维，先干拌半分钟，缓慢加一定量的水，将拌合料拌匀，搅拌3分种，将物料取出浇入模中，等初凝后即松开外模及底模，置于20土3'C、相对温度为65±5%的条件下，用风扇吹风24小时观察裂缝开展情况。C)试验结果在水灰比0.476时，未惨纤维的净浆在成型后2小时即产生数条裂缝，掺有聚丙烯纤维的净浆经一昼夜风吹均未产生裂缝。(2)掺入聚丙烯纤维，对C30大流动度混凝土性能影响采用525#象牌普通硅酸盐水泥，中砂，5-25mm，连续级配的碎石，II级粉煤灰、外加剂适量，不掺与掺聚丙烯纤维，在配合比相同，仅调整水灰比以控制坍落度在12土2cm,研究纤维对混凝土抗压及抗拆强度的影响，试验结果见下表。在C30大流动度混凝土中，聚丙烯纤维对混凝土性能影响<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>从表中数据可以看出，掺聚丙烯纤维有利于抗压强度改善，同时也有利于抗折强度的改善。4.3.2聚丙烯纤维在混凝土中对抗裂防渗作用相比其它常用的水泥混凝土增强纤维，聚丙烯纤维有着极为明显的价格优势，且其密度低，仅为0.9g/cm3，耐酸碱性好，混凝土专用聚丙烯纤维与混凝土界面结合得到优化和增强，因而掺加聚丙烯纤维，可以大大改善混凝土的抗渗性和抗冻性。混凝土配合比(kg/m3)混<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>混凝土的抗渗、抗冻和干縮值的比较<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>从表的数据表明，混凝土的抗渗性从S10提高到S14，强度及重量损失率均减到零，干缩值亦有减少，因此纤维增强混凝土会比不加纤维的普通混凝土在抗渗性和抗冻性方面更有优越性。加入混凝土中的纤维有阻裂效应，能延缓裂缝的产生和扩展，减少及细化裂缝，这与混凝土的抗渗性及抗裂性密切相关。由于聚丙烯纤维耐酸碱性好，密度低，仅为0.9g/cm3，掺入到混凝土后，其数量巨大(每立方厘米混凝土中有二十多条纤维)，填埋了部分混凝土内部孔隙，减少了孔隙大小和数量，极大地增加了混凝土基体的密实性，大大提高了混凝土的抗渗性、抗冻性及抵抗有害介质侵蚀的能力，也提高了纤维混凝土结构的耐久性。4.3.3、聚丙烯纤维加入混凝土中，纯粹是物理作用。纤维的主要作用是当混凝土浇注到硬化前这一混凝土最脆弱的时期，这时混凝土尚末产生足够的强度以抵抗水泥收缩的应力导至微裂缝时，加入的纤维可以部分抵消内部应力，抑制裂缝的产生和发展。纤维的加入可以改善裂缝尖端的应力集中，防止裂缝进一步发展，当裂缝发展与纤维相交时，纤维可抵消部分或全部的应力，惨入的纤维呈三维无规则分布，有助于削弱混凝土的塑性收縮，收縮的能量分散到每立米数千万条具有高抗拉强度和弹性模量相对较低的纤维单丝上，有效地增强混凝土的韧性，抑止微裂缝的产生和发展。同时无数纤维在混凝土内部形成乱向支撑体系，有效阻碍骨料的离析，使混凝土粘聚性好，从而阻止了由于干缩引起的裂缝产生，所以掺加聚丙稀纤维，使混凝土内部有害裂缝(裂缝宽度大于0.05mm)的数量得到有效控制，混凝性渗透性降低，使混凝土不易碳化。4.3.4聚丙烯纤维惨入混凝土，能满足以下要求a)能适应较强的碱性环境，PH在12以上；b)暴露在大气中，能耐R光照射及防老化；c)在商品混凝土搅拌站生产中能满足商品混凝土生产工艺要求，能在水泥混凝土中快速分散、均匀分布；d)与混凝土有良好粘结力，能起增强作用。聚丙烯纤维掺入混凝土中能有效改善和易性，使混凝土不离析泌水；提高混凝土抗塑性收縮的能力。4.4、聚丙烯纤维和低碱膨胀剂双掺技术在混凝土中的抗裂防渗作用机理4.4.1、UEA(或HEA)是一种高效、低碱、低掺量抗裂防水剂。在混凝土中加入一定量的UEA(HEA)抗裂防水剂可与水泥水化形成大量钙矾石晶体、使混凝土产生适度体积膨胀，在钢筋邻位约束下产生0.20.7Mpa的预压应力，能有效地补偿混凝土的干縮和冷縮。UEA(HEA)抗裂防水剂中由于添加可溶性高分子纤维素组份，使混凝土的保水性能得到提高，水化产生柱状钙矾石晶体数量明显增加，混凝土中孔径下降，总孔隙率减少，大大改善了流态混凝土中孔结构的分布，使混凝土更加密实，显著提高混凝土的抗裂防渗性能，以及抵抗周围环境介质侵蚀的能力和耐久性能，达到混凝土结构自防水的目的。4.5.2、在项目中我们将聚丙烯纤维和低碱膨胀剂同掺，利用纤维抑制混凝土早期收縮裂缝，通过规范养护，膨胀剂的水化产物钙矾石不断生成，填充水泥石的毛细孔或孔隙，使水泥石结构更为致密，提高了混凝土抗渗性及耐久性。权利要求1.一种钢筋混凝土池井无渗漏结构，包括该钢筋混凝土现浇的池底板和由框架柱及柱间墙构成的池壁，其特征在于a.所用混凝土材料为商品混凝土双掺粉煤灰、减水剂的基础上双掺聚丙烯纤维和低碱膨胀剂；b.池底板钢筋为Φ16@100双层双向布置，池壁的水平钢筋为Φ10@100双层双向布置。2.—种钢筋混凝土池井无渗漏方法，用于构建根据权利要求1所述的钢筋混凝土池井无渗漏结构，其特征在于在材料上采用改性聚丙烯纤维和低碱膨胀剂双掺技术，利用纤维抑制混凝土早期产生的收缩裂缝；通过湿养护，利用膨胀剂的水化物产物钙矾石不断生成，在水泥硬化过程中使混凝土内部产生自应力，由此对混凝土产生补偿收縮，起到防渗开裂作用。3.根据权利要求2所说的钢筋混凝土池井无渗漏方法，其特征在于具体措施为a.材料的选择在商品混凝土双掺粉煤灰、减水剂的基础上双掺聚丙烯纤维和低碱膨胀剂，利用纤维抑制混凝土早期产生的收縮裂缝；通过湿养护，膨胀剂的水化物产物钙矾石不断生成。几微米的钙钒石结晶体，在水泥硬化过程中使混凝土内部产生自应力，由此对混凝土产生补偿收縮，起到防止开裂作用，提出来高混凝土的抗渗性及耐久性；b.优化结构有效配筋，采用直径小而间距密的钢筋结构，能约束混凝土的塑性变形，提高混凝土的极限拉伸值，起到控制裂缝扩展、减少裂缝宽度的作用；C.施工措施根据结构体形，设置有效强度和刚度的混凝土模板支撑和模板，防止支架沉縮和模板变形引起混凝土不可恢复的变形和裂缝，并实施避免施工冷缝的连续浇灌混凝土施工方案。混凝土浇捣后，对混凝土结构采取保湿养护至少14天，为水泥水化提供足够的水份，防止混凝土表面脱水产生千縮裂缝；并确保膨胀剂的水化产物钙钒石的不断生成，使混凝土结构致密。全文摘要本发明涉及一种土木工程中的钢筋混凝土池井无渗漏结构和防渗漏方法。它通过在混凝土中掺加聚丙烯纤维和低碱膨胀剂，利用纤维抑制混凝土早期产生的收缩裂缝；通过湿养护，利用膨胀剂的水化物产物钙矾石不断生成，在水泥硬化过程中使混凝土内部产生自应力，由此对混凝土产生补偿收缩，起到防渗开裂作用。该发明技术可广泛应用于各种有抗渗漏要求的混凝土结构，特别是池、井结构，地下室外墙等。文档编号E04H4/00GK101220713SQ20081003297公开日2008年7月16日申请日期2008年1月23日优先权日2008年1月23日发明者刘有才,吴菊珍,张荣灿申请人:浙江中成建工集团有限公司