特別策劃：抗?jié)B混凝土是否必須使用膨脹劑

張啟偉（南通市建筑工程質(zhì)量檢測中心，高級工程師）

抗?jié)B混凝土定義

JGJ 55—2011《普通混凝土配合比設計規(guī)程》規(guī)定，抗?jié)B混凝土是抗?jié)B等級不低于 P6 的混凝土。只要通過技術(shù)手段配制出的混凝土，經(jīng)抗?jié)B試驗檢測，抗?jié)B等級等達到 P6 以上即可為抗?jié)B混凝土。

配制抗?jié)B混凝土的要求

通常配制抗?jié)B混凝土的技術(shù)目標是減少混凝土中的毛細管通道、孔隙、微裂縫等缺陷，從而提高混凝土的抗?jié)B性，達到抗?jié)B等級要求。采取的技術(shù)措施：

（1）選擇質(zhì)量穩(wěn)定的大型水泥廠生產(chǎn)的普通硅酸鹽水泥；

（2）嚴格控制骨料的品質(zhì)，含泥量、泥塊含量必須符合國家標準要求，粗骨料的針片狀不能太多，不得有明顯雜質(zhì)。如果用機制砂，必須先做亞甲藍試驗，試驗合格方能使用。

（3）外加劑優(yōu)先選高性能聚羧酸外加劑，用這種外加劑配制的混凝土收縮率低。有利于防止混凝土自身凝結(jié)硬化時收縮而產(chǎn)生裂縫和內(nèi)部微裂縫紋。聚羧酸外加劑減水率高，可降低混凝土配制用水量，有利于提高抗?jié)B性。

（4）采用雙摻技術(shù)，能充分發(fā)揮粉煤灰和礦粉微集料效應，降低水化熱功能及后期水化、增強致密度提高混凝土抗?jié)B性。

（5）加強混凝土施工過程現(xiàn)場管理，強化施工工人的質(zhì)量意識，特別是振動棒操作人員，不能過振也不能漏振，防止麻面和蜂窩現(xiàn)象出現(xiàn)。

（6）加強混凝土結(jié)構(gòu)后期養(yǎng)護，特別是雙摻摻合料的更是要加強保溫保濕養(yǎng)護。

不用膨脹劑配制抗?jié)B混凝土舉例

筆者通過大量試驗研究和工程實踐，采用適當?shù)募夹g(shù)措施，是可以不摻用膨脹劑配制抗?jié)B混凝土的。配合比見表 1，性能檢測結(jié)果見表 2。

表1 混凝土配合比 kg/m3

表2 檢測結(jié)果

提倡使用抗?jié)B劑的原因

那么為什么以前一直認為抗?jié)B混凝土必須加膨脹劑，筆者認為，因過去混凝土生產(chǎn)時用的是萘系或脂肪族外加劑等外加劑。過去的外加劑配制的混凝土收縮率較大，有時甚至開裂，直接降低混凝土抗?jié)B性能。為了提高混凝土抗?jié)B性能，需要抵消混凝土硬化時自身收縮，所以加入膨脹劑。利用膨脹劑水化時產(chǎn)生的微膨脹效應，抵消混凝土硬化時自身收縮，提高混凝土抗?jié)B性能。而現(xiàn)在新型高性能聚羧酸外加劑配制的混凝土收縮率低，保水性好，所以發(fā)生微裂紋和裂縫的幾率很低，有利于混凝土抗?jié)B性提高。

結(jié)論

隨著外加劑技術(shù)水平的提高，特別是聚羧酸外加劑的應用，再利用摻入摻合料或雙摻技術(shù)，可以不摻用膨脹劑達到抗?jié)B要求。

高國成（威海冠宏商品混凝土有限公司，總工）

膨脹劑是指其與水泥、水拌合后經(jīng)水化反應生成鈣礬石、氫氧化鈣產(chǎn)物等，從而使混凝土產(chǎn)生膨脹的功能性外加劑。用膨脹劑配制補償收縮混凝土結(jié)構(gòu)的自防水、工程接縫、填充灌漿，采取連續(xù)施工的超長混凝土結(jié)構(gòu)，大體積混凝土工程等；用膨脹劑配制自應力混凝土宜用自應力混凝土輸水管、灌注樁等。從膨脹劑的膨脹功能看，主要是用來抵消混凝土的收縮和空隙，從而避免或減輕混凝土開裂和滲漏，提高混凝土的耐久性。

膨脹劑一開始被重視研究最主要還是用來解決困擾混凝土界的裂縫難題。通過膨脹劑的膨脹補償來解決裂縫和耐久性問題。隨著材料的發(fā)展和混凝土技術(shù)的不斷進步，膨脹劑逐漸已經(jīng)不再被認為那么重要，不再是解決裂縫、耐久性的良藥了。根據(jù)目前混凝土市場的情況，膨脹劑是否摻加要根據(jù)工程的情況和使用要求判定?；炷僚浜媳仍O計要根據(jù)具體工程采用相應的材料和設計方法進行設計，同時也要施工環(huán)境和養(yǎng)護條件配合共同滿足工程設計的服役要求。

1 目前膨脹劑使用情況

由于攪拌站本身設計有使用條件的限制，基本上一條線標準配置 4 個粉料罐，其中兩個水泥罐，一個粉煤灰罐，一個礦渣粉罐。對于膨脹劑大部分采用人工添加使用，工作強度大，污染嚴重。如果用一個罐體專門盛膨脹劑，只有一個特殊要求的工程采用膨脹劑，可能導致罐體利用率低，膨脹劑存放時間過長失效和難以下料情況等。從進料的角度分析，目前市場受利益的熏陶，膨脹劑存在很多假冒偽劣產(chǎn)品，摻加大量粉煤灰，石灰石等，膨脹率達不到使用效果。從技術(shù)角度分析，膨脹劑的摻加要根據(jù)工程條件和膨脹率等技術(shù)要求，摻加量少起不到應有的效果；摻加量大，可能會適得其反。早些年，因為膨脹劑使用不當造成的工程事故也不少。對于摻加膨脹劑技術(shù)要求也是很高的。種種原因限制了膨脹劑的發(fā)展和使用。

2 目前工程設計膨脹劑的使用情況

根據(jù)目前設計最多使用膨脹劑的地方就是基礎防水底板和后澆帶。圖紙設計也分兩種類型，一種要求防水和抗?jié)B等級要求，并沒有明確指出必須要求使用膨脹劑。同時另一種設計要求一定的膨脹率。前者，攪拌站技術(shù)人員根據(jù)要求，可以采用雙摻技術(shù)和降低水膠比來達到圖紙設計要求。后者因為是后澆帶，一般為微膨脹混凝土，從結(jié)構(gòu)的設計重要性來看，一般攪拌站設計人員也會采用上述同樣的辦法進行處理。

3 建筑各個參與方對使用膨脹劑的態(tài)度

有些工程，甲方或者使用單位強烈要求使用摻加膨脹劑，也知道有些攪拌站不愿意摻加，就設專門的人員在攪拌站旁站監(jiān)控，必須要對該工程使用膨脹劑。作為賣方，就必須嚴格按照要求添加，否則可能就面臨工程丟失或者違約的情況。攪拌站有時候也會遇到一些大體積或者超長薄壁結(jié)構(gòu)，可能工程不要求摻加膨脹劑。但是為了滿足工程的需求，攪拌站也要使用膨脹劑來滿足設計的要求和耐久性的要求。

4 新材料新技術(shù)的應用

目前隨著材料的日新月異，外加劑使用聚羧酸外加劑的越來越多了，機制砂也在不斷普及，這些新的材料就可以改善混凝土的一些開裂和耐久性問題。聚羧酸的高減水性能、低水膠比作用和機制砂的填充效應都大大改善了混凝土的微觀結(jié)構(gòu)，從而提高了混凝土的抗?jié)B和密實性。這些新材料的利用從多方面解決和滿足了工程的要求。也很大程度上有利用提高混凝土設計人員多方面進行優(yōu)化和設計，從而可慢慢取代膨脹劑的使用。

最后，對于膨脹劑是否摻加，要根據(jù)設計的實際工程情況而定，正確使用膨脹劑，是完全可以滿足工程設計的要求。當然摻加膨脹劑滿足設計要求只是一個措施，如果技術(shù)上能改進當然也可以不摻加膨脹劑。

趙恒樹（山東億辰混凝土有限公司，高級工程師）

混凝土膨脹劑能夠增加混凝土的密實性，在混凝土的早期能夠產(chǎn)生萬分之 1.5～3 的微膨脹。實際上，抗?jié)B混凝土的滲漏問題主要出在以下三個方面：

（1）混凝土振搗不密實；

（2）施工縫處漏漿或沒有先鋪一層接頭砂漿而導致缺漿從而形成孔隙；

（3）混凝土在較高溫度環(huán)境下澆筑而形成的微裂縫。

C30 及以上等級的混凝土不添加任何密實劑，只要振搗密實后都具有較高的抗?jié)B性能（抗?jié)B等級不小于 P15）。膨脹劑只適用于控制微裂縫的問題。根據(jù)多年的施工實踐經(jīng)驗，地下室的大體積混凝土筏板不容易裂縫，最容易裂縫的部位是地下室外墻、頂板和水池子的墻壁（特別是 C30 以上等級的）。上述部位的混凝土如果在平均氣溫為 10℃ 以下澆筑，大多數(shù)不容易出現(xiàn)裂縫；如果平均氣溫在 10～25℃之間，有可能等級較高的混凝土會出現(xiàn)裂縫（C40 及以上）；如果在平均氣溫大于 25℃ 時間段澆筑，則大多數(shù)混凝土會出現(xiàn)裂縫，等級越高，裂縫就會越多。因此，平均氣溫在 10～25℃之間時，可在抗?jié)B混凝土中摻入 7%～8%（膠凝材料）的膨脹劑，等級越高，相應的摻量也要加大。當平均氣溫大于25℃時，可在抗?jié)B混凝土中摻入 9%～10%（膠凝材料）的膨脹劑，等級越高，相應的摻量也要加大。大于 C40 的抗?jié)B混凝土，如果只靠摻入膨脹劑來控制裂縫并不能保證百分之百，還必須使用收縮小的原材料，降低砂石和膠凝材料的進場溫度，或把砂石放在大棚內(nèi)。

特別要提示的是：膨脹劑必須試驗合格后才能使用，否則，在暑天澆筑強度等級 C40 及以上的混凝土是很難控制裂縫產(chǎn)生的。

如果有些重點工程的地下室不允許有裂縫時，那就應在混凝土中加入適量的冰屑進行攪拌，用以降低混凝土的出廠溫度和入模溫度，混凝土的入模溫度不應高于當時的平均氣溫。具體加入冰屑的數(shù)量應通過計算和實際生產(chǎn)測定后確定。

筆者認為在暑期施工地下室的墻壁、頂板和水池子的墻壁時，在混凝土中加入適量的膨脹劑還是必要的。

王玉瑛（包頭市杜氏建材有限責任公司，高級工程師）

抗?jié)B混凝土一般可分為普通防水混凝土、外加劑防水混凝土和膨脹劑水泥防水混凝土，普通防水混凝土是在普通混凝土基礎上發(fā)展起來的，它是通過調(diào)整配合比，提高混凝土自身的密實度和抗?jié)B性，外加劑和膨脹劑水泥防水混凝土是通過摻入外加劑和膨脹劑水泥達到混凝土本身密實度來提高防水能力的。

防水混凝土除滿足強度要求外，主要是滿足抗?jié)B要求，因此，抗?jié)B混凝土必須采取相應的技術(shù)措施才能滿足設計抗?jié)B等級的要求。

過去，現(xiàn)澆混凝土都是在施工現(xiàn)場攪拌混凝土。很少摻加或不方便摻加外加劑和礦物摻合料，一般情況下，較難達到設計抗?jié)B要求；現(xiàn)在使用的混凝土主要為預拌混凝土，都摻加了混凝土外加劑和礦物摻合料以達到混凝土施工性等要求，有抗?jié)B等級 P6、P8 要求的混凝土均能達到，我認為普通抗?jié)B混凝土只要稍加調(diào)整混凝土配合比，均能達到抗?jié)B要求，沒必要再摻加膨脹劑。

摻加膨脹劑是為保證混凝土收縮時不產(chǎn)生裂縫，達到補償收縮作用，防止混凝土收縮時產(chǎn)生裂縫，提高抗?jié)B能力。如在普通防水混凝土中摻加了膨脹劑，必須加強混凝土的早期保濕養(yǎng)護，以滿足混凝土中膨脹劑的化學反應用水量，否則更易引起混凝土開裂。而目前一些施工單位對混凝土的養(yǎng)護工作，重視程度較差，養(yǎng)護不到位，很難達到混凝土早期的保濕養(yǎng)護；在普通防水混凝土中，不摻加膨脹劑、只摻加外加劑和粉煤灰等礦物摻合料，也能達到混凝土的抗?jié)B要求，混凝土不裂就不滲；我單位有較多的工程實例，未摻加膨脹劑均達到了抗?jié)B要求。

孫鑫義（連云港中港混凝土有限公司，工程師）

單純的講混凝土抗?jié)B的話（比如抗?jié)B試驗），肯定是不需要加膨脹劑或抗?jié)B劑的，因為各個攪拌站在實際生產(chǎn)中早就發(fā)現(xiàn)：配比膠材總量為 350～370kg/m3，水膠比為 0.5 的C30 混凝土，在做抗?jié)B試驗時，抗?jié)B等級通常都能達到 P8 以上。

但是為什么許多建筑在設計時還要注明添加膨脹劑呢？主要作用還是為了限制膨脹或補償收縮，防止出現(xiàn)裂縫，因為通常情況下，混凝土結(jié)構(gòu)滲、漏水都是發(fā)生在裂縫處。

那么，膨脹劑是否起到了補償收縮的作用呢？答案是肯定的。在膠砂試件的膨脹率試驗時，在飽水環(huán)境中它確實具有膨脹作用，且脫離飽水環(huán)境后的收縮值也確實比空白樣要小得多（見下表）。

樣品 水中 7d 膨脹率 空氣 21d 膨脹率純水泥 0.004% -0.028%A 廠家 0.032% -0.010%W 廠家 0.023% -0.004%

那么肯定有人會問，為什么膨脹劑在施工當中沒有起到抗裂作用呢？地下室墻板裂縫為何比比皆是呢？

筆者認為，膨脹劑在預防地下室墻板裂縫方面沒有起到作用主要是以下兩個原因造成的：

（1）養(yǎng)護不到位。摻膨脹劑的混凝土如果沒能保持足夠的養(yǎng)護濕度，膨脹劑是不能發(fā)揮作用的。直接證據(jù)就是，膨脹劑的快速試驗中，如果不在瓶口上部加水的話，瓶子是始終不會裂的，而加水的一般會在 20 小時以內(nèi)撐裂酒瓶。

（2）溫差裂縫，這也是最關鍵的?；炷两Y(jié)構(gòu)設計時，當溫度在 0～100℃范圍內(nèi)時，線膨脹系數(shù)為 1×10-5/℃。（GB 50010—2010 《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》4.1.8 條。如果混凝土墻板內(nèi)外溫差超過 25℃，墻板內(nèi)外的熱膨脹差值就會達到 2.5×10-4以上，而且這種熱膨脹完全是短時間內(nèi)形成的（約 48 內(nèi)），這將完全超出膨脹劑的補償能力，裂縫也自然會產(chǎn)生。

結(jié)論：

（1）單純抗?jié)B，混凝土內(nèi)無需添加膨脹劑；

（2）地下室混凝土為了補償收縮而防裂，尤其是填充用的膨脹后澆帶則必須加膨脹劑。但是施工時一定要注意兩點：一是嚴格養(yǎng)護，二是地下室墻板及早拆模進行散熱（24小時內(nèi)）。

馬堅（江西瑞昌市民杰混凝土有限公司，總工）

本人認為：膨脹劑對混凝土抗?jié)B、抗裂要求作用不大，具體理由如下：

1 水滲透混凝土的路徑

水滲入甚至滲透混凝土內(nèi)部只會有兩個路徑：

（1）混凝土的顯性裂縫。

（2）混凝土的內(nèi)部貫通的微孔隙和隱性微裂紋。

2 摻入膨脹劑是否可以阻斷這兩條滲水路徑

以目前市場上大部分膨脹劑的主要成份的硫鋁酸鈣為例，硫鋁酸鈣與水泥熟料中的 C3A 以及其他礦物的水化產(chǎn)物Ca(OH)2和水作用后，生成的鈣礬石。由于吸收大量的水，硫鋁酸鈣變成含有 32 個水的鈣礬石，前后產(chǎn)生 129% 的體積膨脹。那么基于此作用機理的膨脹是否能阻斷上述水滲入混凝土的路徑呢？

（1）膨脹是否可以杜絕混凝土結(jié)構(gòu)的顯性裂縫呢？

水化硬結(jié)過程中的體積收縮是混凝土的固有屬性，收縮應力的不均勻分布是混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的最主要、最常見的原因。膨脹劑的推廣者寄希望于混凝土內(nèi)部發(fā)生的膨脹來減小及抵抗收縮應力，這種補償收縮的能力通過膨脹劑摻入水泥中的膠砂限制膨脹率試驗，證明確實可以在一定程度上減小膠砂體的體積收縮，但是混凝土實體結(jié)構(gòu)中，尤其剪力墻、大面積樓面等收縮應力非常強的結(jié)構(gòu)體中，由于攪拌機的充分攪拌，使得膨脹劑補償收縮的膨脹應力在混凝土中均勻分布了，但如果澆入結(jié)構(gòu)的混凝土不均質(zhì)以及未合理布筋對混凝土收縮的不均勻限制仍然存在且根本沒有減小，裂縫的產(chǎn)生勢必不可避免。筆者曾親身經(jīng)歷過的一個污水處理廠水池就是最典型的案例：按照設計院提供的膨脹劑及摻量提供抗?jié)B混凝土，拆模后池壁仍然出現(xiàn)了大量貫穿性縱向裂縫。

（2）膨脹是否可以減少混凝土內(nèi)部的微孔隙和隱性微裂紋

答案顯然也是否定的，原因很簡單，硫鋁酸鈣需與水泥熟料的水化產(chǎn)物 Ca(OH)2作用才能生成鈣礬石。這種滯后的水化作用根本不可能形成填充微孔效應，而是推擠破壞，增加混凝土內(nèi)部的微裂紋。這一點從摻入膨脹劑的水泥膠砂及混凝土試塊強度大幅下降就可驗證，無需敷述。

綜上所述，個人認為，膨脹劑最適當?shù)挠锰幨谴竺娣e混凝土后澆帶或機械設備的機腳注漿等需補償收縮的地方，對混凝土的抗裂抗?jié)B則作用不大，大量試驗證明，不摻任何膨脹劑的 C30 混凝土，只要配合比合理，振搗密實，也能達到P10 的抗?jié)B等級。

楊俊飛（陜西明泰工程建設有限責任公司，高級工程師）

抗?jié)B混凝土大多用于地下室、水池、大壩、大體積混凝土的澆筑等，為了避免澆筑混凝土時產(chǎn)生大量裂縫及達到圖紙要求的抗?jié)B等級，混凝土中會加入膨脹劑解決這一問題。抗?jié)B混凝土是否必須使用膨脹劑？筆者查閱了相關資料并結(jié)合自己的工程實踐經(jīng)驗認為抗?jié)B混凝土宜使用膨脹劑，特提出以下五點看法，僅供同行參考。

（1）抗?jié)B混凝土依據(jù)其抗?jié)B等級不同，部分 P6、P8 的混凝土不摻入膨脹劑也可以通過優(yōu)化配合比如提高部分膠材或摻合料用量、改變砂率、改變骨料級配、使用高效減水劑等來實現(xiàn)混凝土的抗?jié)B等級，大體積混凝土裂縫素來被認為是無法避免的“癌癥”，這一頑疾已被東南大學材料科學與工程學院繆昌文教授帶領的研究團隊攻克。抗?jié)B等級 P10、P12 要求的混凝土加入膨脹劑則比較容易滿足抗?jié)B等級要求。

（2）外摻法加入膨脹劑后，混凝土的抗?jié)B性、抗凍性、抗侵蝕性等耐久性增強，混凝土的強度也有所增長。抗?jié)B性是混凝土耐久性的第一道防線，吳中偉院士等認為提高混凝土的抗?jié)B性是改善混凝土耐久性的關鍵。建筑結(jié)構(gòu)防水抗?jié)B，結(jié)構(gòu)自身抗?jié)B是根本，目前情況下膨脹劑是抗?jié)B混凝土代替普通混凝土解決建筑物裂滲的理想材料，特別是面對原材料質(zhì)量日益惡化，天然砂石資源的匱乏，開采成本的上升、管理的粗放等情況，外摻膨脹劑所起的效果尤其明顯。

（3）抗?jié)B混凝土的抗?jié)B等級可以通過逐級加壓法測定混凝土的抗水滲透性能?？?jié)B混凝土中有沒有加入膨脹劑，加入何種膨脹劑，加入數(shù)量的多少，膨脹劑質(zhì)量的優(yōu)劣，常常決定不同抗?jié)B等級混凝土的成本及定價問題，不同抗?jié)B等級混凝土的組分及鈣礬石、氫氧化鈣、氫氧化鎂等的含量是不同的，這些可以通過掃描電鏡、微觀圖譜技術(shù)分析、化學分析等得到結(jié)果。市場上膨脹劑以次充好、沒有按照混凝土配合比設計要求足量添加膨脹劑的做法是錯誤的，也是可以被檢測出來的。

（4）膨脹劑的選擇應依據(jù)限值膨脹率設計值、工程結(jié)構(gòu)特點和使用環(huán)境綜合判定。以鈣礬石為膨脹源的膨脹劑不得長期處于環(huán)境溫度高于 80℃ 的混凝土工程中，鈣礬石在 70℃左右條件下會分解，生成單硫型水化硫鋁酸鈣，當溫度降低時，鈣礬石再次形成，產(chǎn)生延遲膨脹，會對結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生破壞。鈣礬石的生成是一個溶解析晶反應，對水的需求量極大，無外部水養(yǎng)護的條件下硫鋁酸鈣類膨脹劑配制的混凝土幾乎無膨脹。以氧化鈣為膨脹源的膨脹劑主要依靠拌合水生成膨脹相的氫氧化鈣，還可以繼續(xù)參與水化生成更多的水化硅酸鈣凝膠，提高混凝土的密實度，增強混凝土的抗?jié)B性。在無外部水養(yǎng)護及冬季施工條件下宜使用氧化鈣類膨脹劑。

（5）抗?jié)B混凝土隨著抗?jié)B等級的提高，膨脹劑的摻量應逐漸提高，但不宜高于 12%。膨脹劑的需水性一般高于普通水泥，且早期水化反應速度較快，摻膨脹劑的抗?jié)B混凝土拌合物的流動性低于相同用水量和減水劑摻量的普通混凝土，其坍落度經(jīng)時損失也大于普通混凝土，這是配合比設計及施工中應該考慮的問題。但摻膨脹劑的抗?jié)B混凝土一般也具有較好的粘聚性，泌水率較低。

李保亮（淮安市建筑工程檢測中心有限公司，總工辦副主任）

筆者用“抗?jié)B混凝土”和“膨脹劑”作為主題詞，在中國知網(wǎng)搜索，結(jié)果搜索量為 50 條，而僅以“抗?jié)B混凝土”為主題詞，知網(wǎng)搜索量為 714 條，因此可見對于抗?jié)B混凝土未必一定要用膨脹劑。在生產(chǎn)中，有企業(yè)在接到低強度（C30）抗?jié)B混凝土工程時，會直接選擇在混凝土中多加 10～20 公斤水泥（代替粗骨料），不摻膨脹劑，同樣可以達到抗?jié)B的效果，這樣不僅增加了膠凝材料總量，提高了漿骨比，又降低了水灰比，保證了混凝土強度。而且這樣的操作簡單易行，更容易為攪拌站技術(shù)人員所接受。況且目前大部分攪拌站普通混凝土配合比的抗?jié)B等級均已達到 P6、P8 甚至更高，其原因是高效減水劑及大量礦物摻合料的使用，降低了水膠比、混凝土孔隙率，使得混凝土密實程度提高。

膨脹劑與纖維復合摻入混凝土中可提高其阻裂抗?jié)B性能,目前已經(jīng)得到廣泛應用，然而膨脹劑的加入對混凝土養(yǎng)護條件的要求較高，尤其對于夏季施工的工程，往往由于養(yǎng)護措施不到位而降低其阻裂抗?jié)B效果。同時，膨脹劑成本較高且摻膨脹劑也有可能會造成混凝土強度的降低，因此在保證混凝土抗?jié)B的前提下，有企業(yè)寧愿不用膨脹劑。

目前國家標準 GB 50108—2008《地下工程防水技術(shù)規(guī)范（附條文說明）》、GB 50208—2011《地下防水工程質(zhì)量驗收規(guī)范（附條文說明）》，指出我國地下防水工程建設遵循“材料是基礎，設計是前提，施工是關鍵”的原則，用以確保我國地下防水工程質(zhì)量。同時標準對抗?jié)B混凝土用原材料及施工等做了詳細的界定，并指出防水混凝土可根據(jù)工程需要摻入減水劑、膨脹劑、防水劑、密實劑、引氣劑、復合型外加劑等外加劑，卻沒有對膨脹劑使用做特殊說明，因此從國家標準要求看，防水混凝土可用外加劑繁多，膨脹劑只是其中之一，也不是非用不可。

但是摻適量膨脹劑補償混凝土收縮，是防止或減少混凝土開裂行之有效的辦法，上述，并不能作為抗?jié)B混凝土不用膨脹劑的理由。在科學、正確認識了解膨脹劑技術(shù)的基礎上使用膨脹劑，定能取得事半功倍的效果。

鄧興才（廈門市建材行業(yè)協(xié)會，教授級高工）

抗?jié)B混凝土又稱為防水混凝土，在現(xiàn)行的國標 GB 50108—2008《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》中表述為可通過調(diào)整配合比，或摻加外加劑、摻合料等措施配制而成，抗?jié)B等級不得小于 P6。規(guī)范中除了對防水混凝土所用的水泥、砂石和摻合料等明確提出了相關的技術(shù)要求外，還指出“防水混凝土可根據(jù)工程需要摻入減水劑、膨脹劑、防水劑、密實劑、引氣劑、復合型外加劑等外加劑，其品種和摻量應經(jīng)試驗確定。所有外加劑應符合國家或行業(yè)標準一等品及以上的質(zhì)量要求?！被炷量茖W發(fā)展至今，減水劑和礦物摻合料早已成為繼水泥、砂石、水之后，現(xiàn)代混凝土中不可或缺的第五和第六組分，這也是當今商品混凝土企業(yè)為確?；炷涟韬衔锏氖┕ば阅?、硬化后混凝土的力學性能和耐久性能的至關重要的技術(shù)措施。科學實驗和工程實踐已多次證明，如果混凝土工程結(jié)構(gòu)在所處的腐蝕環(huán)境和作用等級下沒有特殊需要時，防水混凝土不需要再摻加其它的外加劑就可以完全滿足高抗?jié)B等級的要求。為此，商混企業(yè)除了要選用合格的原材料、合理的配合比，在滿足混凝土拌合物有良好和易性的基礎上，盡量降低單方用水量，以減少混凝土硬化后的充水空間，并保證有足夠的水化產(chǎn)物填充到充水空間；更為關鍵的是必須做到按規(guī)范澆筑施工，及時覆蓋保濕、保溫養(yǎng)護，防止或盡量減少混凝土中因失水引起的毛細管道、空隙、微裂縫等缺陷，以提高混凝土的致密性和憎水性，確保預期的抗?jié)B要求。

八年前，在廈門梧村車站前，沿著廈禾路交通繁忙的主干道，在空中建設城市快速公交（BRT），在地下建設商業(yè)街，該商業(yè)街全長 420 米，沿線有 11 根支撐 BRT 的大墩柱沿道路方向相繼貫穿地下商業(yè)街的頂板和大底板，該地段從空中到地下的全部混凝土生產(chǎn)供應都是由廈門華信混凝土公司獨家承擔。地下商業(yè)街工程在王鐵夢教授的指導下，其地下室的頂板、底板和外墻不留后澆帶，全部采用跳倉法施工，而且是自上而下逆向作業(yè)。該地下工程的所有部位設計采用 C30P8 的抗?jié)B混凝土，因考慮到混凝土中膠凝材料水化熱引起的溫度變化，可能會導致混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生收縮裂縫，所以在設計混凝土配合比時，無論是地下室大底板或是外墻和頂板，都按大體積混凝土對待。該抗?jié)B混凝土經(jīng)反復試配，對比優(yōu)化，最后從多個配合比中選出的 C30P8 配合比見表 1。

按該配合比生產(chǎn)的每一個批次混凝土，在工地取樣，每一個批次抗壓和劈裂抗拉試件各取 5 組；抗?jié)B試件取 1 組（每倉混凝土澆筑量不足 500m3）。試件標養(yǎng) 28 天試壓檢驗，抗壓強度 28d 都能達到 40MPa 以上，60d 大部分都能達到 50MPa 以上；試件的抗?jié)B等級都大于 P12（當抗?jié)B儀水壓達到 1.5MPa 后，六個試件中，無一滲漏，已超過設計要求的抗?jié)B等級，故停止試驗）。該工程項目，由于相關各方認真負責，特別是施工方京冶公司嚴格按規(guī)范操作，養(yǎng)護到位，重視溫度控制，及時用薄膜和土工布覆蓋，噴霧保濕；夏季在地下室頂板澆筑養(yǎng)護期搭蓋防曬棚，冬季用多層覆蓋保溫養(yǎng)護。所以，該地下商業(yè)街工程不僅在交工驗收前未發(fā)生開裂滲漏，從混凝土開始澆筑至今已過去八個春秋，用戶也沒有反映出現(xiàn)過滲漏問題。這已充分說明，該地下工程的混凝土構(gòu)件本體也達到了較高的抗?jié)B等級。

表1 混凝土配合比

后來，為了進一步研究驗證用該配合比拌制的混凝土性能，并對比更換原材料后拌制的混凝土與原來生產(chǎn)所用的混凝土抗壓強度和抗?jié)B等級的區(qū)別，我們分別在集美鴻銘建材試驗室、廈門三泰建材試驗室和廈門華信混凝土試驗室用同一個配合比（減水劑用量除外），但用機制砂替代河砂，使用Ⅱ級粉煤灰替代Ⅰ級灰，仍然使用 P·O42.5 普通硅酸鹽水泥和聚羧酸高效減水劑，但更換了減水劑品牌。其試驗結(jié)果，雖然抗壓強度比原來的偏低，但完全可以滿足設計要求。特別是抗?jié)B試驗，經(jīng)重復多次，其結(jié)果大體一致。

為了證明在不同養(yǎng)護條件下，對混凝土抗?jié)B等級的影響，我們在每次做試驗時，同時制作兩組共 12 個試件，在試驗室成型后，其中一組試件進行保濕養(yǎng)護，即在試件成型抹面后，隨即帶模放置于標養(yǎng)室，并覆蓋薄膜養(yǎng)護，次日拆模后，用鋼絲刷刷去兩個端面的漿膜后，繼續(xù)標養(yǎng)到 7 天，取出后，每個試件套 6 條橡膠圈密封，在能自動加壓的電子數(shù)顯抗?jié)B儀上做試驗，將壓力表的水壓設置在 0～3.5MPa 內(nèi)，每 8 個小時自動加壓 0.1MPa，10 天后，壓力表最高壓力顯示超過 3.2MPa 時，一組六個試件無一滲漏，說明該組試件的抗?jié)B等級大于 P30。而另外一組的六個試件，成型完畢后置于室外露天自然養(yǎng)護，未覆蓋，每天只噴灑三次水，養(yǎng)護 7 天，后以同樣方法做抗?jié)B試驗，結(jié)果，壓力表最高壓力顯示一般不超過 0.5～0.6MPa 時，試件中就有兩三個漏水，說明該組試件還達不到最低的抗?jié)B等級值 P6 的要求。

從一系列的抗?jié)B試驗充分說明，防水混凝土要想實現(xiàn)高抗?jié)B，不需要使用膨脹劑，也不需要使用其它的外加劑，僅使用減水劑和礦物摻合料就可以使保濕養(yǎng)護的抗?jié)B試件達到P30 以上的高抗?jié)B等級，而且不需要養(yǎng)護 28 天，僅保濕養(yǎng)護3～7 天。其實，這一結(jié)論早已被甘昌成老師試驗證明過。而且他還試驗過摻加膨脹劑的抗?jié)B混凝土試件在不良養(yǎng)護情況下，也照樣達不到最低的抗?jié)B等級值 P6 的要求；而構(gòu)件本體的抗?jié)B等級能否滿足抗?jié)B要求的關鍵在于能否做到不失水養(yǎng)護和進行溫差控制。僅靠合格的原材料及合理的配合比，而沒有充分的濕養(yǎng)護根本無濟于事。

遺憾的是當今還有不少設計人員在設計圖紙上熱衷于指定使用膨脹劑作為抗?jié)B混凝土必須摻加的原材料，而且一般都是由施工方采購的“甲供材料”，不分場合要求使用，但設計方和“甲供”方對混凝土質(zhì)量卻不負任何責任?；炷翗?gòu)件一旦出現(xiàn)滲漏問題，首先指責攪拌站生產(chǎn)供應的混凝土有問題，就是不說施工養(yǎng)護有沒有問題，這是既無理又無知的做法，如此對待商混企業(yè)也是很不公平的。另外，一般工業(yè)與民用建筑的地下室底板和外墻，地鐵工程及大型設備基礎等，無疑都是抗?jié)B混凝土，但也都屬于大體積混凝土，在配合比設計時，首先應考慮如何降低水泥水化熱的問題。該混凝土的原材料選擇和配合比設計，在沿海地區(qū)，不僅要考慮抗水滲透問題，還要考慮抗腐蝕問題，如在氯鹽或硫酸鹽腐蝕環(huán)境下，還有抗氯離子滲透系數(shù)和電通量的要求。為了達到各項耐久性指標要求，最佳的技術(shù)路線應該是：（1）采用大摻量活性礦物摻合料（如復合摻加粉煤灰和礦渣粉），減少硅酸鹽水泥用量，降低水化熱產(chǎn)生的溫度應力，提高抗腐蝕能力；（2）選用聚羧酸高效減水劑，減少用水量，降低水膠比，提高混凝土的密實性。在這樣的大體積抗?jié)B混凝土中，如果摻加膨脹劑，不僅無益，反而有害。正如清華大學廉慧珍教授、閻培渝教授在他們的相關論文中所述的那樣：膨脹劑的效果將受到混凝土水灰比、內(nèi)部溫度和粉煤灰摻量的顯著影響。而處于腐蝕環(huán)境中的大體積抗?jié)B混凝土，為保證 100 年的使用壽命，往往把混凝土的最大水膠比限制在 0.4以內(nèi)，這無疑對減少混凝土的充水空間，提高密實度、增強抗?jié)B性能和抗腐蝕能力有利。但這對于反應時需要大量水的膨脹劑來說，低水灰比混凝土中的自由水本來就不富裕，還要被隨水灰比降低而加快水化速度的水泥與膨脹劑爭奪自由水，造成膨脹劑因反應不完全而殘留在混凝土中，在有水存在的環(huán)境中還可能繼續(xù)反應而生成“二次鈣礬石”；其次，因水泥水化熱的影響，大體積抗?jié)B混凝土內(nèi)部的溫度一般情況下都會超過 65～70℃，膨脹劑的摻入，不僅不能降低混凝土的溫升，反而會增大溫升，因為膨脹劑本身在反應過程中也在發(fā)熱。更為重要的是，膨脹劑中的膨脹組分無論是鈣礬石的生成還是氧化鈣的水化都與溫度密切相關，當混凝土中溫度超過 65℃ 時，新的鈣礬石不會生成，已生成的鈣礬石也開始脫水。在混凝土降溫以后，反應可繼續(xù)進行。但如果混凝土降溫緩慢，在混凝土強度發(fā)展到較高時再反應產(chǎn)生膨脹，可能就成了對結(jié)構(gòu)不利的“延遲生成鈣礬石”。再次，大體積抗?jié)B混凝土中，應優(yōu)先選擇用大摻量粉煤灰來降低膠凝材料水化熱。但實驗證明，粉煤灰的摻量越大，對膨脹劑的膨脹率抑制作用也越大，顯著影響膨脹效果。

總之，在防水抗?jié)B混凝土中摻加膨脹劑，不能作為優(yōu)先選項，更不能作為唯一選項；如果不分場合亂用膨脹劑，不僅是勞民傷財，而且是有害無益的。