学习园地

（YJGF16—2000）

钢筋混凝土地下结构的裂缝和渗漏，成为困扰钢筋混凝土结构质量的重大问题，本工法

是根据我们承担的露天架空游泳池钢筋混凝土结构，即超长、超宽，较薄钢筋混凝上盛水容池抗裂防渗工程实践，总结出一套避免导致渗漏和裂缝现象发生的整套施工技术。该研究成果20oo 年10 月25 日经上海市建委科技会鉴定通过，评为国内领先水平，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。

一、特点

本工法从钢筋混凝土材料（采用聚丙烯纤维和低碱膨胀剂）入手，结合结构设计和采用先进施工工艺和技术措施，综合成套施工技术，解决了地下结构裂缝和渗漏的难题。针对露大游泳池钢筋混凝土结构超长、超宽、超薄，不允许有渗漏水和裂缝的要求，采用结构不设缝的施工技术综合治理方法。

二、运用范围

本工法适用于工业与民用建筑钢筋混凝土结构（外墙、顶楼板和屋面等），特别是露天游泳池、水池等长、宽＞50m 以上的抗裂防渗地下、地上结构更为实用。

三、工艺原理

材料上，在商品混凝土双掺粉煤灰，早强缓凝剂的基础上双掺聚丙烯纤维和低碱膨胀剂

（UEA），利用纤维抑制混凝上早期产生的收缩裂缝，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缩，起到防止开裂作用，提高了混凝土的抗渗性及耐久性。施工上，合理配筋（如钢筋直径小而密），约束混凝土的塑性变形，从而分担混凝上的内应力，起到控制裂缝扩展减少裂缝宽度的作用。根据结构体形，设置足够强度、刚度的混凝土模板支撑和模板，并实施避免施工冷缝的连续浇灌混凝上施工方案。混凝上浇捣后，对混凝土结构采取保湿养护，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。

四、施工流程

1.纤维混凝上搅拌工艺流程（见图1）。

2.钢筋纤维混凝土结构施工流程（以露天架空游泳池为例，见图2）。

五、施工重点

1.本工法为保证商品混凝土的品质，因此在混凝上材料组合选择上，确定采用除混凝土的水泥、砂、石、水四种基本材料外，再外掺泵送剂、膨胀剂、粉煤灰和聚丙烯纤维四种改

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。

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、抗拉强度、抗渗等级、混凝土的坍落度。

3.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与监督。

4.混凝上浇捣前施工单位必须对商品混凝土运输、泵送设备和数量及布置等作出施工方案，经有关单位审批后，才能进行施工。

5.施工前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方案必须编制施工组织设计，并进行必要的计算，经批准后予以实施。

6.本工法掺加聚丙烯纤维和膨胀剂UEA 至关重要，必须严格按掺量和施工流程进行施工。

7.认真布设结构的沉降观察点，特别是荷载差异较大处，作好沉降观察的前次和加载后（混凝土浇捣后）的观察记录，竣工后一段时间的记录，由此对结构沉降信息及时掌握处理，防止结构裂缝产生。

六、材料

本工法使用的混凝土是在原掺粉煤灰、早强缓凝剂的基础上再掺加聚丙烯纤维和低碱膨胀剂，现对新型材料——聚丙烯纤维有关性能作以下介绍：

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，着重对纤维掺人水泥中的早期抗裂性和在C30 大流动度混凝土中掺人纤维来研究抗压强度、抗拉强度的影响，进一步弄清纤维在水泥混凝上中的行为。

（1）试验用原材料。

①聚丙烯纤维（张家港市方大特种纤维制造有限公司生产），其质量见表1。

表1 聚丙烯纤维质量

序 号           试 验 项 目                单 位               数 据

1               长度                        Mm                  15

2               线密度                     dfex                 15.7

3             线密度偏差率                  %                   3.7

4             断裂强度                     CN                   4.7

5              断裂伸长率                   %                   4.2

6              长度偏差率                   %                   12.2

7              孔洞体积分数                 %                   3.8

 

②水泥，P.0.525 普通硅酸盐水泥，其质量符合GB 175—92 标准。

③中砂，细度模数2.7，其他质量符合GB／T l4684—93 建筑用砂国家标准。

④碎石，5-25mm 连续级配，其质量符合GB／T l4685—93 建筑秀卵石碎石国家标准。

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。试验采用外圆Φ250，内圆Φ190，高50mm 的有底圆环，试模内圆为无缝钢管，

外圆模为2 个半模。

b.净浆配合比（见表2）及试样制备。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，先于拌半分钟，缓慢加一定量的水，将拌合料拌匀，搅拌3min，将物料取出浇人模中，等初凝后即松开外模及底模，置于20±3℃、相对湿度为65±5%的条件下，用风扇吹风24h 观察裂缝展开情况。

表2 净浆配合比

纤维                  水灰比                  水（g）             水泥(g)

未掺                   0.476                   1000                2100

聚丙烯纤维             0.476                   1000                2100

c.试验结果。在水灰比0.476 时，未掺纤维的净浆在成型后2h 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 大流动度混凝上性能影响。采用强度等级为42.5MPa 的象牌

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±2cm，研究纤维对混凝土抗压及抗拉强度的影响，试验结果见表3。

表3 在C30 大流动度混凝土中聚丙烯纤维对混凝土性能的影响

 

 

 

 

从表中数据可以看出，掺聚丙烯纤维有利于抗压强度改善，同时也有利于抗拉强度的改

善。

2.聚丙烯纤维在混凝土中对抗裂防渗作用。相比其他常用的水泥混凝上增强纤维，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

丙烯纤维与混凝上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（见表4、表5）。

表4 混凝土配合比（kg/m3）

混凝土品种      水泥      砂      石      水    SN-Ⅱ      P.P纤维

基准             453     583      1183    181   2.27         —

纤维混凝土       483     583      1183    181   2.27         0.8

表5混凝土的抗渗、抗冻和干缩值的比较

表中数据表明，混凝土的抗渗性从Sl0 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。由于聚丙烯纤维密度低，加入到混凝土后，其数量巨大（每立方厘米混凝土中有20 多条纤维），填埋了部分混凝上内部孔隙，减少了孔隙大小和数量，极大地增加了混凝上基体的密实性，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建筑物的耐久性。聚丙烯纤维掺入混凝土，能满足以下要求。

①能适应较强的碱性环境pH 在12 以上。

②暴露在大气中，能耐日光照射及防老化。

③在商品混凝上搅拌站生产中能满足商品混凝上生产工艺要求，能在水泥混凝土中快速分散均匀分布。

④要求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其主要作用有：改善和易性，使混凝土不离析泌水；提高混凝土抗塑性收缩的能力。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，这时混凝土尚未产生足够的强度以抵抗水泥收缩的应力导致微裂缝时，加入的纤维可以部分抵消内部应力，抑止微裂产生和发展。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，加入的纤维呈三维元规则分布，有助于削弱混凝土的塑性收缩，收缩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，使混凝上粘聚性好，从而阻止了由于干缩引起的裂缝产生，所以掺加聚丙烯纤维，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。

七、质量要求

1.本工法材料是在原掺早强缓凝泵送剂和粉煤灰的基础上，再掺聚丙烯纤维和UEA 膨胀剂，因此在混凝土拌站投料搅拌时，必须严格计量投料，保证搅拌时间，使混凝土的配料分布均匀，防止成团结块，确保纤维均匀分布。

2.为确保聚丙烯纤维计量准确，事先将聚丙烯纤维按搅拌用量分别过秤小袋包装，搅拌时按袋投放。

3.混凝土浇捣前，施工单位应根据混凝土工程实际情况，明确分工、明确岗位、明确职责，使混凝土浇捣时有条不紊，紧张有序进行施工。

4.模板支撑应根据主、次梁、板荷载确定模板及其支撑钢管纵横间距，整体稳定受力情况进行设计。

5.模板施工时，除一般质量要求外，特别是池壁墙柱模板对拉螺栓应按混凝土侧压力分布情况进行设置，以防混凝土浇捣时模板变形，并设止水片，以防渗漏。

6.钢筋设置严格按照设计，采用双层细钢筋，密间距要求设置，池壁、池板四角宜设置幅射及斜钢筋。

7.混凝土浇捣时，对坍落度应严加控制并测定，不得加水，坍落度过大的混凝土不得使用。

8.混凝土浇捣过程中，严格按施工方案中的烧灌流程实施，先部分底板，再部分池壁、再底板、再池壁如此循环连续浇捣，在避免出现施工冷缝情况下，完成池体和平台的浇捣。

9.混凝土浇捣时，各部分必须充分振捣，谨防由于振捣不充分，在梁板相结处产生沉缩裂缝。

10.本工法特别强调保湿养护，游泳池壁外侧、池底板外侧、梁外侧等不能保湿养护的区域，除根据规范要求满足混凝上强度和以跨度决定拆模大数外，其拆模时间必须大于内壁，内底盛水，淋水养护时间，即拆模工作安排在湿养护完成后进行。

八、机具选择

该工法的机具选择同一般钢筋混凝土工程类似。

十一、效益分析

1.由于产生本工法成套施工技术，都省去后浇带设置，加快部分材料周转，省去后浇带

施工缝清理、支模、混凝土浇筑、养护拆模等工期加快施工总周期。

2.由于不渗漏，无裂缝起到自防水作用，因此减少粉刷及防水层处理，可节约费用。

3.另外此成套施工技术对当前工业与民用建筑地下工程抗渗、防裂提供了丰富的实践经

验（今后同类结构可推广应用），具有明确的社会效益。

十二、工程实例

复旦大学体育中心游泳馆工程3 层的露天游泳池，池内净尺寸为长50m，宽25m，深1.2-2.0m，池壁由框架池及柱间墙组成，墙厚300mm，池底为钢混凝土现浇板，板厚300mm.

工期：挖土到游泳池投入使用，仅花了近4 个月时间。

游泳池2000 年6 月17 日晨6：30 开始浇灌，当日11 时浇完，共计方量1100m3，后经15d 的保湿养护，开始刮糙抹面贴面砖，8 月15 日交付使用。游泳池在盛水的情况下，未出现任何渗漏水及裂缝，工程质量得到保证，获得成功，通过鉴定，成套技术达国内领先水平。