混凝土外加劑在預(yù)制構(gòu)件連接部位的效用

楊志 程鵬 張善添 藍(lán)浩琨

中建三局集團(tuán)有限公司，中國·湖北 武漢 430070

1 工程簡介

本項目位于中國長沙市湘江新區(qū)洋湖片區(qū)。北至洋湖大道，西至周家灣路，南至景園路，東至石湖塘路，占地面積79993.85m2，總建筑面積240504.22m2，共11 棟住宅，2 棟商業(yè)建筑。其中，1～5#棟為地上18 層、地下1 層住宅，6～8#棟為地上27 層、地下1 層住宅，9～11#棟為地上31 層、地下1 層住宅，12、13#棟為辦公式公寓。

2 預(yù)制外墻連接部位后澆重難點

論文主要針對現(xiàn)場應(yīng)用在住宅樓棟內(nèi)的預(yù)制外墻板進(jìn)行探討，目前應(yīng)用于預(yù)制構(gòu)件部位的連接方式可大體分為干連接及濕連接兩種，干連接是在預(yù)制構(gòu)件連接區(qū)通過焊接、螺栓、預(yù)應(yīng)力或者栓釘連接，不需要現(xiàn)澆混凝土的一種連、接方式，在性能上稱為“非等同現(xiàn)澆形式”；濕連接是通過連接件將相鄰構(gòu)件的受力縱筋相連，在連接處澆混凝土的一種連接方式，性能上稱為“等同于現(xiàn)澆形式”。根據(jù)圖紙設(shè)計，預(yù)制外墻板的左右兩側(cè)均預(yù)留一定長度的鋼筋，用于與后澆混凝土的連接，采用濕連接的方式進(jìn)行構(gòu)件之間的水平連接[1]。

采用濕連接的優(yōu)點是等同現(xiàn)澆，結(jié)構(gòu)的整體性和抗震性比較好，但缺點是節(jié)點構(gòu)造復(fù)雜、容易引起鋼筋碰撞、鋼筋錨固長度不足、連接工藝方面的矛盾顯著，需要解決模板、鋼筋、混凝土、吊裝、支架、養(yǎng)護(hù)等關(guān)鍵工序環(huán)節(jié)的技術(shù)問題，且由于鋁模為工廠定型化生產(chǎn)，在與構(gòu)件拼縫處往往會產(chǎn)生或大或小的縫隙，進(jìn)而導(dǎo)致漏漿現(xiàn)象的發(fā)生[2]。

3 外加劑應(yīng)用性能研究思路

在混凝土中摻加膨脹劑后、利用其膨脹組分來對混凝土中收縮變形進(jìn)行補償,從而抵銷混凝土結(jié)構(gòu)在硬化過程中產(chǎn)生的全部或大部分的收縮應(yīng)力、使結(jié)構(gòu)不裂或把裂縫控制在無害的范圍內(nèi)。因此，摻膨脹劑是防治和減少混凝土開裂的一種有效方法。但從實際工程應(yīng)用和實驗室實驗情況來看,即使在混凝土中摻和了適量的膨脹劑,混凝土開裂問題仍時常發(fā)生。論文以本工程的現(xiàn)場預(yù)制構(gòu)件后澆連接部位試驗為基礎(chǔ)，談?wù)勁蛎泟┑呐蛎浶Ч?/p>

限制膨脹率指的是混凝土的膨脹被鋼筋等約束體限制時導(dǎo)入鋼筋的應(yīng)變值，用鋼筋的單位長度伸長值表示。本工程中，對于后澆部位的外加劑限制膨脹率要求為0.025%～0.040%。為保證外加劑限制膨脹率滿足設(shè)計要求，現(xiàn)場采用帶有10-100mm×100mm×355mm縱向鋼筋限制器的混凝土試件，用于測定養(yǎng)護(hù)溫度為26℃，相對濕度100%環(huán)境條件下?lián)接懈咝阅芘蛎泟║EA）混凝土的限制膨脹率。當(dāng)混凝土成型后放在標(biāo)養(yǎng)室中養(yǎng)護(hù)18h 后將其拆模，測定完初長后繼續(xù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，并按照定期（3d、7d、14d）進(jìn)行限制膨脹率測試。

根據(jù)GBT23439-2017《混凝土膨脹劑》中的規(guī)定，對于使用摻有膨脹劑的混凝土，除了需進(jìn)行限制膨脹率測試外，還應(yīng)進(jìn)行限制強(qiáng)度試驗。本工程中，相同養(yǎng)護(hù)溫度下分別成型五組不同UEA 摻入量的限制強(qiáng)度試塊，進(jìn)行不同齡期（3d、7d、14d）的混凝土抗壓強(qiáng)度測定[3]。

4 外加劑于預(yù)制外墻連接部位的實施效果

結(jié)合現(xiàn)場預(yù)制外墻實際做法，外墻拼縫處采用鋁模支模，澆筑摻有高性能混凝土膨脹劑的補償收縮混凝土，UEA 膨脹劑加入水泥混凝土中，拌水后能形成大量膨脹性結(jié)晶水化物，其產(chǎn)生的壓應(yīng)力可大致抵消混凝土干縮時產(chǎn)生的拉應(yīng)力，從而防止或減少混凝土收縮開裂，并使混凝土致密化。經(jīng)過同條件施工以及養(yǎng)護(hù)，與未摻有膨脹劑的混凝土相比，摻有高性能混凝土膨脹劑的預(yù)制構(gòu)件后澆連接部位觀感佳，且無表面裂縫。

利用膨脹劑材料，在溫度變化頻繁且相對濕度較高的環(huán)境里，往往能展現(xiàn)比較不錯的應(yīng)用效果，同時可以確保混凝土結(jié)構(gòu)的完整性、密實性和防滲性。經(jīng)現(xiàn)場對不同膨脹劑摻入量的連接部位混凝土進(jìn)行淋水試驗，對比發(fā)現(xiàn)過低的UEA摻入量會導(dǎo)致混凝土表面開裂，過高的UEA 摻入量則會導(dǎo)致連接部位與兩側(cè)預(yù)制構(gòu)件之間形成微縫隙，對于不摻入UEA的混凝土，滲水現(xiàn)象較為嚴(yán)重，不利于后期驗收工作開展，且需修補量大[4]。見表1。

表1 主要外加劑摻量值

5 結(jié)語

通過以上數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，在相同養(yǎng)護(hù)溫度的條件下，隨著每立方UEA 用量的提高，膨脹劑的膨脹效能發(fā)揮的越明顯，但如果UEA 摻量的繼續(xù)加大，膠凝材料的膠砂強(qiáng)度會先降低再增加。同時，伴隨著水化反應(yīng)進(jìn)一步轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生的少量凝膠填充石子之間的孔隙，但未發(fā)生水化反應(yīng)的水泥會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)薄弱點產(chǎn)生，影響后期強(qiáng)度。綜述，應(yīng)當(dāng)控制好UEA摻量在10%左右，以保障后澆部位的混凝土早期強(qiáng)度和后期強(qiáng)度均可滿足設(shè)計要求。26℃養(yǎng)護(hù)有利于水泥的水化反應(yīng)，當(dāng)UEA 摻入量為5%時，因為早期強(qiáng)度過大而抑制了限制膨脹率后期的發(fā)展；當(dāng)UEA 摻入量為10%時，限制膨脹率和抗壓強(qiáng)度的增長較為均衡；當(dāng)UEA 摻入量為15%時，前期較大的限制膨脹率則對后期抗壓強(qiáng)度的發(fā)展有所影響。

結(jié)合限制膨脹率試驗結(jié)果與現(xiàn)場實際后澆連接部位淋水試驗、表面觀感照片可知，不同的外加劑摻量所帶來的防水性能以及產(chǎn)生的收縮裂縫均有不同。在后澆連接部位前，應(yīng)確定好UEA 的最終摻入量，結(jié)合澆筑時的環(huán)境因素，可考慮進(jìn)行相應(yīng)的事前試驗，從而避免UEA 摻入量不當(dāng)引發(fā)的其他問題。

表2 成本對比表（以當(dāng)季C30 混凝土價格為基準(zhǔn)）

局限性及注意事項：施工時需提前選定外加劑，進(jìn)行前期試驗，且需與攪拌站溝通密切，在澆筑前要對商砼進(jìn)行外加劑的摻入。