應(yīng)用補(bǔ)償收縮混凝土控制建筑裂縫問題研究

符耀亨

佛山市南海區(qū)恒耀混凝土有限公司

摘要：社會經(jīng)濟(jì)推動了建筑事業(yè)的蓬勃發(fā)展，混凝土得到廣泛應(yīng)用。在各類施工工程中，混凝土施工裂縫時常發(fā)生，在眾多的裂縫控制方法中，摻入膨脹劑的混凝土，通過膨脹能對限制力作功，產(chǎn)生的限制膨脹抵消混凝土干燥、降溫以及荷載等作用引起的限制收縮，最大限度地抑制裂縫的產(chǎn)生。

關(guān)鍵詞：補(bǔ)償混凝土；膨脹劑；補(bǔ)償收縮

0引言

混凝土的裂縫問題一直是困擾著工程界，為解決混凝土裂縫問題，設(shè)計、施工、材料等方面都采取了種種技術(shù)措施。就材料而言，國內(nèi)主要應(yīng)用摻膨脹劑以解決混凝土裂縫問題。如何確保混凝土膨脹劑在工程中有效應(yīng)用，根據(jù)工程實踐，掌握補(bǔ)償收縮混凝土的膨脹機(jī)理，控制好材料、配合比、施工環(huán)節(jié)的管理。

補(bǔ)償收縮混凝土是指在混凝土中摻入適量膨脹劑或用膨脹水泥配制的混凝土，通過在普通混凝土中摻入一定數(shù)量的膨脹劑，水化后產(chǎn)生一定量的體積膨脹，在鋼筋和鄰位的約束下，在結(jié)構(gòu)中建立0.2MPa～0.8MPa預(yù)壓應(yīng)力，這一壓應(yīng)力能有效地補(bǔ)償混凝土的干縮和冷縮，從而避免混凝土的開裂。同時，大量的鈣礬石晶體填充了混凝土的毛細(xì)孔縫，改善了混凝土的孔結(jié)構(gòu)，使毛細(xì)孔變細(xì)、減小，增加了致密性，顯著提高了混凝土的抗裂防滲性能及耐久性和抵抗周圍環(huán)境介質(zhì)侵蝕的能力。適用于結(jié)構(gòu)自防水、抗裂防水混凝土和超長混凝土結(jié)構(gòu)的無縫施工等場合。

1.補(bǔ)償收縮混凝土的概念

膨脹劑是指與水泥、水拌和后經(jīng)水化反應(yīng)生成鈣礬石——水化硫鋁酸鈣，使混凝土產(chǎn)生膨脹的外加劑。按膨脹源可分成：硫鋁酸鈣類、硫鋁酸鈣一氧化鈣類、氧化鈣類三大類膨脹劑。膨脹劑依靠本身的化學(xué)反應(yīng)或與水泥其他成分反應(yīng)，在混凝土硬化過程中產(chǎn)生一定的限制膨脹補(bǔ)償混凝土硬化過程中的收縮（以干縮、冷縮為主），混凝土膨脹帶動鋼筋一起膨脹，用膨脹能張拉鋼筋，在混凝土中產(chǎn)生壓應(yīng)力，來承受荷載的混凝土稱為預(yù)應(yīng)力混凝土。

2補(bǔ)償收縮混凝土與普通混凝土區(qū)別

2.1補(bǔ)償收縮混凝土使用的骨料與一般混凝土相同

對于要求使用非堿活性骨料的工程，應(yīng)在使用前檢驗、測定骨料的堿活性，或采取控制混凝土最大堿含量的措施。輕骨料也同樣能夠配制補(bǔ)償收縮混凝土，研究表明，使用有一定含水率的輕骨料配制補(bǔ)償收縮混凝土，由于內(nèi)養(yǎng)護(hù)作用，混凝土具有更好地的膨脹特性。

2.2補(bǔ)償收縮混凝土和普通混凝土的標(biāo)志性區(qū)別在于它可以通過自身產(chǎn)生的膨脹而具有抗裂防滲功能。因此，在配合比設(shè)計與試配時，應(yīng)在選材和確定材料用量方面，盡可能做到有利于膨脹的發(fā)揮，以保證限制膨脹率設(shè)計值，并進(jìn)行限制膨脹率測定、驗證。一般而言，混凝土膨脹率越大，補(bǔ)償收縮和導(dǎo)入自應(yīng)力的效果越好，然而膨脹率過大，會使自由狀態(tài)的混凝土試件抗壓強(qiáng)度比不摻膨脹劑時有所降低。所以，應(yīng)在保證達(dá)到最低強(qiáng)度要求的前提下確定較高的膨脹率。膠凝材料中摻合料過多會降低膨脹性能，因此在配合比試驗設(shè)計過程中，需要根據(jù)選用水泥的品種、膨脹劑品種及混凝土強(qiáng)度等級等具體情況，適當(dāng)調(diào)節(jié)膠凝材料中各組分的比例，比如在摻合料用量大的情況下，可以適當(dāng)調(diào)高膨脹劑的摻量，確保設(shè)計要求的限制膨脹率。

3選擇合適的膨脹劑

目前市場上膨脹劑的品種很多，質(zhì)量存在參差不齊，甚至還存在不合格、假冒、偽劣的產(chǎn)品。在合格的膨脹劑中，產(chǎn)品的性能也不盡相同，其膨脹率的大小存在高低之別。有的膨脹劑雖然膨脹率高，但干空的收縮率很大，存在膨脹與收縮“落差”太大的現(xiàn)象。因而在選擇膨脹劑時，必須檢驗膨脹劑的膨脹率。只有對膨脹劑的質(zhì)量有了充分的了解，才能選擇適宜的膨脹劑。

補(bǔ)償混凝土硬化過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、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，所以選用恰當(dāng)?shù)呐蛎泟┦桥渲蒲a(bǔ)償混凝土的一個重要環(huán)節(jié)。

經(jīng)驗證明，膨脹劑的選用，一般應(yīng)注意以下兩點：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%。因此對于工程中用來配制補(bǔ)償收縮混凝土的膨脹劑都應(yīng)該通過用戶自檢部門或委托有關(guān)咨詢單位復(fù)檢，檢驗它是否達(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。

4施工中要注意的事情

在施工過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土的原材料質(zhì)量和用量，嚴(yán)格按混凝土的配合比拌制混凝土。根據(jù)工程不同部位鋼筋混凝土外約束狀態(tài)、配筋率及混凝土標(biāo)號的不同情況，采用沒計混凝土限制膨脹卑的配合比設(shè)計方法，進(jìn)行膨脹劑的摻量的調(diào)整，并采取延長模模板留置時間的養(yǎng)護(hù)方法，能有效地控制混凝土的裂縫。

4.1混凝土塌落度要滿足施工要求，澆筑時間間隔不宜超過1.5h，運(yùn)距較遠(yuǎn)或炎熱天氣施工可摻入緩凝減水劑，低溫下施工可摻入早強(qiáng)減水劑。澆筑時混凝土的自由落距應(yīng)控制在2m 以內(nèi)，振搗要均勻，密實，不漏振、不欠振、不過振?；炷两K凝前，要反復(fù)抹壓，防止表面沉縮裂縫出現(xiàn)。

4.2應(yīng)注意適當(dāng)延長拌和時間

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

4.3現(xiàn)拌工地或攪拌站必須按確定的補(bǔ)償收縮混凝土配合比投料，尤其膨脹劑不得少摻或誤摻，要派技術(shù)人員現(xiàn)場監(jiān)督。計量裝置必須準(zhǔn)確，開盤前要檢查校正，使用中要進(jìn)行校核?；炷翑嚢钑r間要比普通混凝土延長30s。出盤混凝土溫度宜低于30℃。

5補(bǔ)償收縮混凝土技術(shù)在裂縫控制中的應(yīng)用

如上所述，雖然補(bǔ)償收縮混凝土在我國開始使用已經(jīng)有許多年，在理論及實踐方面都已經(jīng)有許多積累，但是由于目前在建筑工程中裂縫的普遍出現(xiàn)，使得我們應(yīng)當(dāng)對補(bǔ)償收縮混凝土的防裂機(jī)理及施工技術(shù)做更加深刻的研究，以使這項技術(shù)在建筑工程中發(fā)揮有效的作用。

需要特別指出的是，不是摻加了膨脹劑的混凝土就一定不會開裂了。目前設(shè)計使用補(bǔ)償收縮混凝土的結(jié)構(gòu)主要有地下室底板、外墻，有時在工程施工中會發(fā)現(xiàn)外墻結(jié)構(gòu)等摻膨脹劑也有裂縫產(chǎn)生。實際上并不是說摻用了膨脹劑就能完全防止裂縫的產(chǎn)生，為了防止裂縫的產(chǎn)生除優(yōu)化混凝土的配合比外必須在結(jié)構(gòu)的設(shè)計、鋼筋的配置等階段采取必要的措施，同時必須加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)措施，養(yǎng)護(hù)不好是在墻體混凝土在炎熱或者干燥的天氣下極易產(chǎn)生豎向裂縫。因此摻加UEA等補(bǔ)償收縮混凝土需要比普通混凝土更加嚴(yán)格的養(yǎng)護(hù)措施，只有這樣才能發(fā)揮其膨脹作用，保濕養(yǎng)護(hù)是補(bǔ)償收縮混凝土施工中最重要的環(huán)節(jié)。

摻有膨脹劑的混凝土在混凝土澆注后的1-14d必須采取濕養(yǎng)護(hù)，以保證早期膨脹量得以充分發(fā)揮，避免后期膨脹過大留下隱患?？紤]到施工進(jìn)度的影響，如果采用覆蓋草簾的辦法困難，則在混凝土終凝以后即開始進(jìn)行澆水養(yǎng)護(hù)，澆水次數(shù)以能保持混凝土表面濕潤為宜，養(yǎng)護(hù)天數(shù)不少于14天。

補(bǔ)償收縮混凝土增加混凝土自應(yīng)力作用必須在鋼筋等的限制作用下才能產(chǎn)生，而不能自由膨脹，因此應(yīng)當(dāng)選擇適宜的配筋率以利于混凝土產(chǎn)生較大的自應(yīng)力，配筋率以1.0-1.5%為宜。

6.結(jié)束語

使用補(bǔ)償收縮混凝土，能在一定程度上解決泵送混凝土流動性高、含水率過大而引起的干縮、濕陷和溫度裂縫；采用補(bǔ)償收縮混凝土對增強(qiáng)混凝土自身抗裂性起到一定作用，從而確?；炷两Y(jié)構(gòu)安全；使用補(bǔ)償收縮混凝土，可以大為改善混凝土外表面的光潔性。起到補(bǔ)償收縮的作用。有效解決混凝土的裂縫問題。

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