補(bǔ)償收縮混凝土的合理應(yīng)用

賈亮亭

（太原路橋第二工程公司，山西 太原 030006）

1 引言

普通混凝土是用途極廣的建筑材料。由于它的極限延伸率較低，在干縮、徐變、溫度等作用下易引起開(kāi)裂，導(dǎo)致混凝土工程滲漏、鋼筋銹蝕，影響使用功能和使用壽命。為解決此問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外工程界在材料、設(shè)計(jì)和施工等方面開(kāi)展了許多研究工作。在材料方面，國(guó)內(nèi)外學(xué)者一致認(rèn)為，采用膨脹劑或膨脹水泥配制的補(bǔ)償收縮混凝土代替普通混凝土是較理想的材料，這主要有兩個(gè)原因：一是水泥石水化硬化過(guò)程中產(chǎn)生的體積膨脹，在鋼筋等限制條件下，補(bǔ)償收縮混凝土產(chǎn)生的0.2～0.7 MPa預(yù)壓應(yīng)力(即自應(yīng)力)能抵消或部分抵消由混凝土干縮、徐變、溫度等引起的拉應(yīng)力，從而提高混凝土工程的抗裂性能；二是由于鈣礬石的填孔作用，使水泥石中的大孔變小，總孔隙率減小，從而改善混凝土的孔結(jié)構(gòu)，提高了混凝土的抗?jié)B性能。從我國(guó)各種抗裂防滲工程應(yīng)用補(bǔ)償收縮混凝土10多年的實(shí)踐來(lái)看，使用效果非常好，隨著工程用量的不斷增大，有些一線技術(shù)人員反映，隨著用量增加，補(bǔ)償收縮混凝土工程裂滲事故也在不斷增加，這需要工作人員認(rèn)真考慮和在工程實(shí)踐中進(jìn)一步總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。

2 選擇膨脹劑

補(bǔ)償混凝土硬化過(guò)程中的冷縮和干縮是膨脹劑的主要作用。為消除收縮裂縫，被大量用于各種抗裂防滲混凝土，但有些設(shè)計(jì)、科研和高校的專家學(xué)者反映，補(bǔ)償收縮混凝土由于膨脹劑選用不當(dāng)，使得工程裂滲事故有隨用量激增而呈增多之勢(shì)，所以選用恰當(dāng)?shù)呐蛎泟┦桥渲蒲a(bǔ)償混凝土的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

經(jīng)驗(yàn)證明，膨脹劑的選用，一般應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：首先，要選用合格的膨脹劑。根據(jù)建材行業(yè)JC476—2001標(biāo)準(zhǔn)，膨脹劑合格與否主要看以下3個(gè)指標(biāo)：第一是含堿量≤0.75%；第二是水中7天限制膨脹劑≥0.025%；第三是摻用量≤12%。因此對(duì)于工程中用來(lái)配制補(bǔ)償收縮混凝土的膨脹劑都應(yīng)該通過(guò)用戶自檢部門(mén)或委托有關(guān)咨詢單位復(fù)檢，檢驗(yàn)它是否達(dá)到《混凝土膨脹劑》建材行業(yè)JC476—2001標(biāo)準(zhǔn)，合格者才能使用，避免假冒偽劣膨脹劑流入市場(chǎng)影響工程質(zhì)量。

其次，要注意選用恰當(dāng)類型的膨脹劑。當(dāng)前，國(guó)產(chǎn)的膨脹劑有三大類型：①硫鋁酸鈣類（如UEA、AEA等）；②氧化鈣-硫鋁酸鈣類（如CEA）；③氧化鈣類。不同類型的膨脹劑具有不同的特性（如含CaO的膨脹劑，CaO水化后生成Ca（OH）2，從而產(chǎn)生膨脹，但Ca（OH）2在壓力水下不穩(wěn)定，易溶解，所以規(guī)范中特別規(guī)定含有CaO膨脹劑不能應(yīng)用在海工、地下等防水防滲的工程中），所以要根據(jù)不同特性的工程，選用合適的膨脹劑。

3 補(bǔ)償收縮混凝土使用中存在的主要誤區(qū)

在實(shí)際施工中發(fā)現(xiàn)很多技術(shù)人員在使用膨脹劑時(shí)有些誤區(qū)，主要是：

（1）配合比設(shè)計(jì)不明晰，即摻膨脹劑的使用方法不準(zhǔn)確。比如在設(shè)計(jì)中對(duì)膨脹劑是外摻還是內(nèi)摻、有其他摻合料時(shí)該如何設(shè)計(jì)，沒(méi)有給出準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)說(shuō)明。

依據(jù)《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》規(guī)定：膨脹劑摻量要按等量代替膠凝材料的內(nèi)摻法。當(dāng)膨脹劑摻量設(shè)為K，基準(zhǔn)混凝土中水泥用量設(shè)為C0時(shí)，則：

膨脹劑：E=C0×K（kg/m3）

水泥：C＝C0－E（kg/m3）

當(dāng)混凝土中加入粉煤灰等摻合料（FA0）時(shí)，要用膨脹劑分別取代水泥和粉煤灰，即：

膨脹劑 E＝（C0+FA0）×K（kg/m3）

粉煤灰 F=FA0×（1－K）（kg/m3）

水泥C＝C0（1－K）（kg/m3）

因?yàn)椴煌瑥S家生產(chǎn)的水泥和粉煤灰活性不同，不同地方砂石質(zhì)量差異較大，施工中不同混凝土的坍落度也不同，所以實(shí)際施工中試驗(yàn)室技術(shù)人員要根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定基準(zhǔn)混凝土的粉煤灰和水泥的單立方使用量，最后再按上式計(jì)算出膨脹劑的用量。

（2）有的施工技術(shù)人員在使用補(bǔ)償收縮混凝土?xí)r一般只要求測(cè)摻膨脹劑混凝土的坍落度、抗?jié)B標(biāo)號(hào)和強(qiáng)度，但不測(cè)摻膨脹劑混凝土的限制膨脹率，有“一摻就頂用”的主觀思想。

依據(jù)GBJ119規(guī)范，用膨脹劑的補(bǔ)償收縮混凝土的特性指標(biāo)是：在水中養(yǎng)護(hù)14天的限制膨脹率≥0.015%（測(cè)定方法是使用100×100×300 mm試件，中間預(yù)埋入Φ10 mm限制鋼筋骨架?；炷翉?qiáng)度達(dá)到3～5 MPa時(shí)脫模，使用千分表測(cè)長(zhǎng)儀測(cè)出初始長(zhǎng)度，然后放入水中7天、14天測(cè)定其伸長(zhǎng)率），這就要求在施工中使用的補(bǔ)償收縮混凝土，不僅要滿足混凝土強(qiáng)度、坍落度和抗?jié)B標(biāo)號(hào)，還要達(dá)到限制膨脹率的設(shè)計(jì)要求。考慮到不同結(jié)構(gòu)部位的抗裂要求以及新標(biāo)準(zhǔn)下水泥配料的變化（根據(jù)ISO水泥標(biāo)準(zhǔn)，水泥生產(chǎn)廠家為了達(dá)到ISO水泥標(biāo)號(hào)，都把水泥熟料中的C3A和C3S加大，水泥比表面積提高到350～400 m2/kg，水泥收縮率就會(huì)增加），因此在實(shí)際施工中使用的補(bǔ)償收縮混凝土，必須根據(jù)不同結(jié)構(gòu)的抗裂要求以及工地使用原材料的不同，通過(guò)不斷調(diào)整膨脹劑摻量來(lái)試配補(bǔ)償收縮混凝土，使配置的補(bǔ)償收縮混凝土在坍落度、強(qiáng)度、抗?jié)B標(biāo)號(hào)、限制膨脹率都能滿足設(shè)計(jì)要求。此外，有些技術(shù)人員把膨脹劑當(dāng)做防水劑來(lái)使用，其實(shí)這是可以的，這是由于一般防水劑的功能主要是提高混凝土的抗?jié)B性能，而膨脹劑就可以解決混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂，不開(kāi)裂就不會(huì)滲漏，所以就達(dá)到了補(bǔ)償收縮的抗?jié)B漏作用。

（3）在施工中以7天混凝土強(qiáng)度降低為理由而少摻膨脹劑。實(shí)踐證明，混凝土在摻入膨脹劑1～7天內(nèi)，強(qiáng)度試件塊處在自由狀態(tài)，由于鈣礬石膨脹對(duì)水泥結(jié)構(gòu)有較小破壞，所以7天抗壓強(qiáng)度要比空白混凝土下降10%左右，但試驗(yàn)結(jié)果表明，28天強(qiáng)度完全可以達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)。在實(shí)際施工中，由于混凝土結(jié)構(gòu)受到鄰位和鋼筋的約束，帶模養(yǎng)護(hù)28天的膨脹混凝土試件塊的限制強(qiáng)度比自由強(qiáng)度高出10%～15%。因此把膨脹劑視為早強(qiáng)劑，以7天混凝土強(qiáng)度降低為理由而少摻膨脹劑是不正確的。我們不能以7天自由強(qiáng)度作判斷，應(yīng)以28天限制強(qiáng)度是否達(dá)到試驗(yàn)強(qiáng)度為準(zhǔn)。試驗(yàn)證明，摻膨脹劑混凝土7天抗壓強(qiáng)度若能達(dá)到28天試配強(qiáng)度的65%就可達(dá)標(biāo)。

（4）膨脹劑的使用拘泥于廠家的推薦摻量。如UEA廠家推薦摻量為10%～12%，但在實(shí)際施工中如膨脹加強(qiáng)帶或后澆帶，要用大膨脹混凝土填充，摻膨脹劑混凝土膨脹率要達(dá)到0.035%～0.045%，標(biāo)號(hào)增加5 MPa，而要達(dá)到這一要求，膨脹劑的摻量為14%～15%，如只限于摻12%就不能滿足設(shè)計(jì)要求，有可能開(kāi)裂。因此膨脹劑的使用不能完全拘泥于廠家的推薦摻量，要根據(jù)施工不同結(jié)構(gòu)部位的要求，合理地?fù)饺氩煌昧康呐蛎泟趴梢詽M足補(bǔ)償收縮的要求。

4 施工中要注意的事情

4.1 提高施工現(xiàn)場(chǎng)的管理

有些工程用了膨脹劑，但混凝土仍開(kāi)裂，經(jīng)多次調(diào)查發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)這種結(jié)果的主要原因是工地或攪拌站不按混凝土配合比摻入膨脹劑。工地試驗(yàn)室的混凝土配合比是沒(méi)有問(wèn)題的，但由于攪拌站和工地沒(méi)有配備專門(mén)的膨脹劑計(jì)量裝置，實(shí)際操作的技術(shù)人員以斗代秤加料，由于馬虎或監(jiān)督不嚴(yán)，技術(shù)人員加料存在很大的隨意性，大多是少摻，比如原設(shè)計(jì)摻膨脹劑12%，實(shí)際只摻膨脹劑8%，結(jié)果導(dǎo)致混凝土達(dá)不到設(shè)計(jì)的補(bǔ)償收縮效果，開(kāi)裂就不能避免了。因此，在施工中需加強(qiáng)對(duì)攪拌站和工地的管理，要準(zhǔn)確按混凝土配合比使用膨脹劑，確保膨脹劑摻量的正確性，這是能夠保證工程質(zhì)量的必要措施。

4.2 應(yīng)注意適當(dāng)延長(zhǎng)拌和時(shí)間

為了保證膨脹劑和水泥、減水劑拌和均勻，提高其勻質(zhì)性，多年的施工實(shí)踐證明，在現(xiàn)場(chǎng)拌制補(bǔ)償收縮混凝土?xí)r，除振搗要按施工規(guī)范進(jìn)行外，拌和時(shí)間應(yīng)比普通混凝土延長(zhǎng)40 s。

4.3 加強(qiáng)膨脹混凝土的養(yǎng)護(hù)工作

由于膨脹混凝土要有充分濕養(yǎng)護(hù)才能更好地發(fā)揮其膨脹效應(yīng)，因此應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)范要求充分養(yǎng)護(hù)，其養(yǎng)護(hù)期一般不小于14天。

5 結(jié)束語(yǔ)

建筑工程裂縫控制是個(gè)綜合系統(tǒng)工程，由于近年來(lái)商品混凝土的普及使用，高強(qiáng)度混凝土的發(fā)展，這些原因引起鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂的概率不斷增多。摻膨脹劑的補(bǔ)償收縮混凝土在減輕和防止混凝土開(kāi)裂發(fā)揮了積極作用。由于膨脹劑在使用過(guò)程中存在一些誤區(qū)，往往達(dá)不到預(yù)期的抗裂效果。文章通過(guò)結(jié)合《混凝土膨脹劑》（修改標(biāo)準(zhǔn)JC476—2001）和《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（GBJ119修改內(nèi)容），簡(jiǎn)述了選擇應(yīng)用膨脹劑的個(gè)人之見(jiàn)，以供工程界同仁參考，希望對(duì)提高我國(guó)補(bǔ)償收縮混凝土的應(yīng)用技術(shù)水平有所幫助。