膨脹混凝土施工技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用

梁明強(qiáng)

（山西一建集團(tuán)有限公司， 山西 太原 041000）

經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的飛速發(fā)展推動(dòng)了我國建筑行業(yè)的進(jìn)步， 并且建筑建造技術(shù)也在引進(jìn)新技術(shù)新工藝的基礎(chǔ)上不斷推陳出新。 添加了彈性膨脹劑的混凝土材料能夠有效填充建筑物主題結(jié)構(gòu)的內(nèi)部空隙， 一方面減少了建筑物空隙滲漏膨脹和漏水問題的發(fā)生，另一方面又提升了建筑物的防水和防腐性能， 特別是對(duì)高層建筑物的改善和提升效果明顯。 在此背景下， 如何能夠改進(jìn)并優(yōu)化施工技術(shù)， 同時(shí)進(jìn)一步推動(dòng)該技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用， 是建筑行業(yè)面臨的難題， 攻克此難題， 將對(duì)建筑物、 施工企業(yè)和建筑行業(yè)均有利。 值得注意的是， 膨脹混凝土施工技術(shù)對(duì)專業(yè)性要求較高， 對(duì)工藝要求也十分嚴(yán)格，需要在施工前期優(yōu)化和完善相關(guān)工藝， 并為建筑主體結(jié)構(gòu)施工做好工藝技術(shù)的準(zhǔn)備工作， 以全面提高施工效率， 在確保質(zhì)量和安全的基礎(chǔ)上縮短工期，為企業(yè)體質(zhì)增效。

1 膨脹混凝土特點(diǎn)

1.1 膨脹混凝土技術(shù)定義

膨脹混凝土是添加了專用膨脹劑的混凝土， 或其他膨脹水泥材料。 根據(jù)膨脹混凝土的特性可大致分為自應(yīng)力混凝與和應(yīng)力收縮后的補(bǔ)償應(yīng)力混凝土兩種。 其中自應(yīng)力混凝土是指在一定的應(yīng)力條件下[1]， 通過填料膨脹混合劑或者填料膨脹水泥的作用使混凝土的最大自應(yīng)力范圍保持在2.0 ～8.0 MPa范圍內(nèi)的混凝土。 應(yīng)力收縮后的補(bǔ)償應(yīng)力混凝土是利用膨脹膨凝劑或其他膨脹水泥的作用， 在有限的應(yīng)力條件下將最大應(yīng)力強(qiáng)度控制在合理的小范圍內(nèi)的混凝土。 兩種類型的混凝土均有較明顯的耐磷酸鹽特性， 且實(shí)踐證明其后期施工的強(qiáng)度較高， 滲透性理想。

我國建筑行業(yè)使用較多的膨脹混凝土類型有自應(yīng)力混凝土、 應(yīng)力收縮后的補(bǔ)償應(yīng)力混凝土、 鋁酸鹽膨脹混凝土和石膏膨脹混凝土等。 添加在混凝土里的膨脹劑按照其類型的不同， 可大致分為復(fù)合膨脹劑、 氧化碳類膨脹劑和硫鋁酸鈣類膨脹劑等數(shù)種，膨脹劑填充和堵塞了混凝土的毛細(xì)空間， 有效提升了混凝土的抗?jié)B透性能。

1.2 膨脹混凝土材料特點(diǎn)

以目前常用的膨脹劑ZY膨脹劑為例， 該膨脹劑性能良好、 定價(jià)立項(xiàng)、 適用范圍較廣、 含堿量低并且膨脹效果顯著， 在膨脹混凝土施工中得到了廣泛的應(yīng)用。 對(duì)比類似的UEA膨脹劑而言， ZY膨脹劑的膨脹效果更佳， 但是在實(shí)際應(yīng)用中， 除了考量膨脹效果以外， 還需要考慮力學(xué)性能、 材料特性和建筑物設(shè)計(jì)要求等各因素。 如在添加膨脹劑時(shí)忽略了堿的添加量， 則極易導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)骨料反應(yīng)， 從而極大地降低混凝土的力學(xué)性能和使用效果， 最終對(duì)建筑物的質(zhì)量和安全有較大的隱患[2]。

目前的相關(guān)研究成果和大量的實(shí)踐均表明， 混凝土預(yù)壓應(yīng)力和混凝土限制膨脹率之間存在正向關(guān)系， 即增加膨脹劑量， 則混凝土預(yù)壓應(yīng)力也會(huì)增加，二者呈正比關(guān)系。 由此可見， 在實(shí)際項(xiàng)目施工作業(yè)中， 要根據(jù)建筑物需求和設(shè)計(jì)要求合理調(diào)整混凝土中膨脹劑的計(jì)量， 以滿足力學(xué)要求。

1.3 ZY膨賬劑的特點(diǎn)與功能PH

1） 性能高使得摻量低， 利于控制成本。 ZY膨脹劑的性能十分理想， 含量有6% ZY的膨脹劑相比市面上含量12%的EA膨脹劑的限制膨脹率更加明顯， 性能更高， 能夠滿足大部分建筑結(jié)構(gòu)施工中對(duì)膨脹混凝土的性能要求。 在實(shí)際使用中對(duì)原有設(shè)計(jì)混凝配合比的影響更小。 并且由于性能高， 摻加量相對(duì)于其他膨脹劑而言更小， 對(duì)控制成本投入十分有利。

2） 堿性低， ZY膨脹劑原料中的K＋和Na＋離子的含量少， 故而膨脹劑中堿的含量也較低， 一般低于0.30%。 在這種低含量的堿環(huán)境中， 堿—骨料反映的可能性降低， 進(jìn)而保障了混凝土的性能。

3） 施工性能良好， ZY膨脹劑不會(huì)影響坍落度。此外對(duì)外加劑適應(yīng)性較強(qiáng)， 在實(shí)際工作中， 預(yù)拌混凝土階段和泵送混凝土過程中也為發(fā)現(xiàn)ZY膨脹劑對(duì)混凝土的不良影響。

4） 活性較高， ZY膨脹劑水化反應(yīng)的參與度明顯， 甚至于在活性度方面可以替代部分水泥， 在實(shí)際應(yīng)用中可適當(dāng)減少水泥的使用量。

5） 增強(qiáng)型理想， 一般膨脹劑添加后會(huì)在混凝土凝結(jié)的初期降低混凝土強(qiáng)度， 只有度過穩(wěn)定期后，混凝土的強(qiáng)度才逐漸增加并穩(wěn)定。 而ZY膨脹劑的穩(wěn)定期短， 對(duì)后期混凝土強(qiáng)度的增加有明顯促進(jìn)[3]。

1.4 膨脹混凝土技術(shù)施工的作用

眾所周知， 出現(xiàn)裂縫特別是貫通裂縫的混凝土對(duì)建筑的安全穩(wěn)定影響極大， 是質(zhì)量安全的風(fēng)險(xiǎn)隱患。 為了避免混凝土裂縫問題的發(fā)生， 在實(shí)際項(xiàng)目中會(huì)在混凝土中添加膨脹劑， 填充混凝土空隙以增加混凝土的質(zhì)量， 保障建筑物質(zhì)量和安全。 現(xiàn)場(chǎng)操作人員要嚴(yán)格控制膨脹劑的添加量， 過少的膨脹劑不能起到確?；炷临|(zhì)量的作用， 而過多的膨脹劑又會(huì)使混凝土質(zhì)量驟減， 合適的膨脹劑添加量是根據(jù)混凝土重量并以一定的比例添加。 加入適當(dāng)比例膨脹劑的混凝土不僅能夠提高自身強(qiáng)度， 也能在一定程度上增加鋼筋的受拉強(qiáng)度， 減少混凝土裂縫發(fā)生的可能。 此外， 膨脹混凝土技術(shù)的突出作用還體現(xiàn)在提升企業(yè)的施工效率方面。 建筑企業(yè)在施工時(shí)使用膨脹混凝土能夠有效縮短工期， 進(jìn)而提高施工速度和效率， 縮短施工總進(jìn)度， 為企業(yè)提質(zhì)增效。

2 膨脹混凝土施工技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用

2.1 科學(xué)設(shè)置膨脹帶

實(shí)際在設(shè)置膨脹帶的工序中要注意在膨脹帶兩側(cè)設(shè)置鐵絲網(wǎng)， 并綁扎固定。 設(shè)置鐵網(wǎng)能夠有效提高膨脹帶的穩(wěn)定。 可見， 混凝土配合比對(duì)膨脹的穩(wěn)定性有直接影響， 由此可知在膨脹混凝土攪拌時(shí)必須科學(xué)地嚴(yán)格控制混凝土濃度。 一般在外部混凝土中摻入7% 的膨脹劑， 在膨脹帶混凝土中摻入9%的膨脹劑以確保膨脹受力帶的受力均勻一致， 減少混凝土裂縫發(fā)生的可能。 在澆筑混凝土?xí)r根據(jù)建筑物的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)施工， 現(xiàn)場(chǎng)工作人員要重視對(duì)膨脹帶穩(wěn)定性的認(rèn)識(shí)和理解， 提高施工技術(shù)水平?，F(xiàn)場(chǎng)工作人員要始終對(duì)設(shè)計(jì)圖上的混凝土強(qiáng)度、 膨脹劑添加量仔細(xì)核對(duì)， 以確保施工的連續(xù)性和良好的施工質(zhì)量[4]。

2.2 設(shè)置補(bǔ)償鋼筋

現(xiàn)場(chǎng)施工人員通過控制加強(qiáng)帶溫度的方式， 嚴(yán)格把控膨脹帶施工的質(zhì)量。 膨脹帶的溫度應(yīng)力可通過調(diào)整鋼筋數(shù)量進(jìn)行控制， 但需要注意的是， 過度密集的鋼筋排布會(huì)影響后續(xù)混凝土的振搗， 容易因?yàn)檎駬v不充分而導(dǎo)致的蜂窩、 麻面等情況； 也會(huì)因?yàn)殇摻钆挪济芗?受振搗力的影響， 導(dǎo)致鋼筋綁扎松動(dòng)、 不牢固， 甚至發(fā)生位移。 要注意補(bǔ)償鋼筋直徑必須小于構(gòu)造鋼筋的直徑； 在設(shè)計(jì)鋼筋排布位置時(shí)， 注意補(bǔ)償鋼筋與加強(qiáng)帶夾角。 當(dāng)補(bǔ)償鋼筋位處頂板， 現(xiàn)場(chǎng)施工人員要通過綁扎補(bǔ)償鋼筋對(duì)面的鋼筋， 以穩(wěn)固補(bǔ)償鋼筋， 確保綁扎質(zhì)量和強(qiáng)度。 綁扎作業(yè)的優(yōu)劣對(duì)混凝土受力性能有影響， 優(yōu)質(zhì)的綁扎作業(yè)質(zhì)量不僅能夠降低混凝土裂縫發(fā)生的可能。

2.3 膨脹混凝土過的攪拌和澆筑

膨脹混凝土的質(zhì)量涉及配比、 添加劑的計(jì)量、攪拌時(shí)間和養(yǎng)護(hù)時(shí)間等多個(gè)方面。 在攪拌時(shí)間的控制方面， 適當(dāng)延長(zhǎng)攪拌時(shí)間能夠在一定程度上提高拌制效果并對(duì)提升混凝土質(zhì)量有利。

建筑膨脹混凝土前要先將模板清理干凈， 確保模板無裂縫、 無毛邊、 表面光潔無雜物， 在均勻涂抹脫模劑后方可進(jìn)行澆筑作業(yè)。 混凝土澆灌作業(yè)開始時(shí)， 可先用振搗棒在出料口振搗， 形成成穩(wěn)定的流淌的斜坡， 以免流速不均影響澆筑作業(yè)。 需要注意的是， 振搗棒的振搗深度、 強(qiáng)度和移動(dòng)范圍等都是影響澆筑質(zhì)量的因素， 為此要注意振搗深度、 速度和移動(dòng)范圍等。 若在混凝土養(yǎng)護(hù)初期發(fā)現(xiàn)了混凝土裂縫， 現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員必須及時(shí)對(duì)澆筑帶使用混凝土的數(shù)量進(jìn)行調(diào)整， 以彌補(bǔ)混凝土裂縫的問題[5]。

2.4 對(duì)膨脹混凝土進(jìn)行抹面養(yǎng)護(hù)

為了避免膨脹混凝土出現(xiàn)龜裂或貫通裂縫以影響混凝土性能和質(zhì)量， 需要在澆筑作業(yè)完成后開展抹面作業(yè)工作， 合格且高質(zhì)量的抹面作業(yè)是混凝土養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵步驟， 當(dāng)外部空氣環(huán)境和濕度理想時(shí)，澆筑完畢后的10h 以內(nèi)開始抹面養(yǎng)護(hù)作業(yè)。 當(dāng)初凝階段完成， 現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員還要進(jìn)行二次抹面作業(yè)，即對(duì)混凝土進(jìn)行抹壓操作， 以確保表面平整美觀且無裂縫、 龜裂情況發(fā)生。

需要注意的是， 混凝土的養(yǎng)護(hù)效果也對(duì)混凝土質(zhì)量和建筑物的質(zhì)量、 使用年限等有直接影響， 因此必須重視混凝土養(yǎng)護(hù)作業(yè)的操作和質(zhì)量。 一般情況下， 養(yǎng)護(hù)工作需要維持2 周左右， 此過程中需要避免陽光暴曬并注意濕度和覆蓋。 若發(fā)現(xiàn)龜裂需要及時(shí)補(bǔ)救。

3 膨脹混凝土施工技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)施工中的質(zhì)量控制措施

3.1 嚴(yán)格把控各施工環(huán)節(jié)質(zhì)量

工程項(xiàng)目管理人員、 現(xiàn)場(chǎng)施工人員和監(jiān)理各方必須重視施工質(zhì)量， 嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范、 規(guī)定和作業(yè)文件規(guī)范施工順序、 把控施工質(zhì)量。 當(dāng)出現(xiàn)搭接工序時(shí)， 要確保工序搭接的正確順序， 交叉作業(yè)時(shí)保證安全， 以項(xiàng)目整體的安全和質(zhì)量為基本目標(biāo)。

其施工過程主要作業(yè)如下: 一是膨脹混凝土的配合， 水泥、 石、 砂、 水和添加劑等必須經(jīng)過嚴(yán)格的計(jì)算后方可投入攪拌機(jī)， 雖然計(jì)算誤差不可避免，但也要控制在合理范圍以內(nèi)。 二是攪拌膨脹混凝土的時(shí)間控制， 一方面要適當(dāng)攪拌時(shí)間， 另一方面也要確保攪拌均勻， 不能因?yàn)閿嚢钑r(shí)間過長(zhǎng)而逐漸凝結(jié)硬化， 影響使用。 三是澆筑前的施工準(zhǔn)備工作，要清理模板、 鋼筋間雜物。 四是澆筑時(shí)的振搗， 目前常設(shè)置兩道振搗， 一道布置于卸料點(diǎn)， 振實(shí)上部；另一道布置于坡角， 避免出現(xiàn)分層的現(xiàn)象而產(chǎn)生貫通裂縫。 在振搗方式的選擇上， 通常以傘面振搗方式放置出料口堆積。 四是澆筑帶寬度的控制， 大體量的建筑物在澆筑混凝土?xí)r要先計(jì)算澆筑帶寬度，計(jì)算依據(jù)是混凝土方量、 供料速度、 結(jié)構(gòu)物尺寸、泵送能力等。 合理的澆筑帶寬度不僅能夠提升工作效率， 而且能夠有效防止出現(xiàn)冷縫。 五是振搗作業(yè)質(zhì)量控制， 嚴(yán)禁出現(xiàn)漏振、 過振、 欠振。 控制振搗時(shí)間， 當(dāng)出現(xiàn)混凝土泛漿、 不冒氣泡時(shí)方可移動(dòng)振搗棒至其他位置。 且需時(shí)刻注意振搗棒不能碰觸模板、 止水帶和鋼筋。 六是控制抹面處理的時(shí)間點(diǎn)，抹面處理后及時(shí)覆蓋塑料膜進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。 七是嚴(yán)控養(yǎng)護(hù)作業(yè)質(zhì)量， 膨脹混凝土的養(yǎng)護(hù)需水量較大， 其原因是混凝土內(nèi)部的膨脹結(jié)晶鈣釩石親水。 混凝土硬化3 ～4h 后要在頂板要筑堰蓄水， 此外還要設(shè)置防水層與保溫層。

3.2 嚴(yán)格把控膨脹混凝土的使用標(biāo)準(zhǔn)

施工時(shí)要嚴(yán)格把控膨脹混凝土的使用標(biāo)準(zhǔn)， 對(duì)提高施工質(zhì)量和規(guī)范施工都有推動(dòng)作用。 在使用膨脹混凝土的大型建筑物施工時(shí)， 要注意膨脹劑的添加量是否符合設(shè)計(jì)要求， 能否滿足物建筑物的使用需求。 參建各方都要對(duì)國家建筑土木結(jié)構(gòu)工程施工現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)要求爛熟于心， 嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)開展施工工作。

3.3 嚴(yán)格控制混凝土的實(shí)施技術(shù)

對(duì)沒有膨脹帶的混凝土施工技術(shù)及相關(guān)施工技術(shù)進(jìn)行有效管控， 對(duì)改進(jìn)和完善施工技術(shù)， 推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步和更廣泛的使用有極大的幫助。 一方面受到高壓膨脹后的混凝土遇到焊接施工作業(yè)， 應(yīng)精良采用無縫焊接工藝。 為此要全面并仔細(xì)分析建筑主體結(jié)構(gòu)對(duì)膨脹混凝土和鋼筋的擠壓應(yīng)力。 另一方面，要以需求和實(shí)際為導(dǎo)向合理配置和使用拌和膨脹改性混凝土， 以充分發(fā)揮混凝土的能效作用[6]。

3.4 強(qiáng)化抹面養(yǎng)護(hù)工作質(zhì)量

為了有效避免混凝土出現(xiàn)龜裂， 威脅混凝土和建筑物的質(zhì)量， 在完成膨脹混凝土澆筑作業(yè)后要開展抹面作業(yè)。 質(zhì)量合格的抹面作業(yè)是混凝土質(zhì)量的有效保障之一。 抹面作業(yè)在混凝土初凝時(shí)開展， 初凝后還需要進(jìn)行人工二次抹面以保證混凝土表面的平整。 需要注意的是， 混凝土的抹面作業(yè)對(duì)混凝土質(zhì)量和建筑物整體質(zhì)量直接相關(guān)， 因此現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員、 管理人員和監(jiān)理等各方均要對(duì)抹面養(yǎng)護(hù)作業(yè)引起足夠的重視， 規(guī)范施工， 提升作業(yè)質(zhì)量。

3.5 提升接槎處處理技術(shù)

除了要嚴(yán)格把控上述的各施工環(huán)節(jié)質(zhì)量、 膨脹混凝土的使用標(biāo)準(zhǔn)、 合理的澆筑方法和強(qiáng)化抹面養(yǎng)護(hù)工作質(zhì)量以外， 還要注意接槎處的處理。 如上述所言， 混凝土澆筑作業(yè)方法有連續(xù)澆筑方法和間歇性澆筑方法兩種。 在兩次澆筑作業(yè)之間， 除了要保證澆筑的有效銜接和澆筑面整潔、 無雜物以外， 做好鑿毛濕潤的相關(guān)工作， 以提升混凝土兩次澆筑的咬合。

4 結(jié)語

綜上所述， 我國經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的飛速發(fā)展加速了城市化的進(jìn)程， 而我國基礎(chǔ)建設(shè)的興起和打新城市中新建建構(gòu)筑物的大量需求， 為膨脹混凝土施工技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用提供了良好的客觀條件。我國建筑行業(yè)若想在激烈的國際競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出，建筑企業(yè)若想在建筑行業(yè)成為領(lǐng)軍人物， 均需在實(shí)際操作中為此項(xiàng)技術(shù)提供改進(jìn)、 完善和創(chuàng)新的條件，培養(yǎng)高端技術(shù)人才， 并帶領(lǐng)其他人員培養(yǎng)和提高此項(xiàng)技術(shù)水平。