使用膨脹劑防治混凝土開裂的關(guān)鍵技術(shù)

王雪峰，羅 梅

1 開封盛和建筑安裝有限公司（475000） 2 開封市建筑工程質(zhì)量監(jiān)督站（475004）

隨著《通用硅酸鹽水泥》（GB 175-2007）標(biāo)準(zhǔn)的實施，水泥的細(xì)度和早期強度大大提高，加之高砂率、高流動性的預(yù)拌混凝土的大量應(yīng)用,混凝土結(jié)構(gòu)物的裂縫比以往更加嚴(yán)重。如何對結(jié)構(gòu)物裂縫采取有效的控制已成為所有混凝土工作者必須面對的問題。根據(jù)施工經(jīng)驗，在混凝土中摻加適當(dāng)?shù)腢EA膨脹劑制成補償收縮混凝土，同時對混凝土進(jìn)行合理的配比設(shè)計，采取關(guān)鍵的施工技術(shù)和充分的保濕養(yǎng)護(hù),可對混凝土的裂縫進(jìn)行有效的控制。我國從80年代中期就開始進(jìn)行混凝土膨脹劑的研制與工程應(yīng)用，但是長期以來,由于設(shè)計和施工單位對膨脹劑的片面認(rèn)識,這項技術(shù)在控制混凝土結(jié)構(gòu)裂縫方面沒有取得應(yīng)有的效果。鑒于此，筆者從膨脹劑的膨脹機(jī)理來探討膨脹劑控制混凝土裂縫的技術(shù)要點。

1 膨脹機(jī)理分析

補償收縮混凝土配比設(shè)計時,依據(jù)生產(chǎn)廠家使用說明書中推薦的摻量，采用內(nèi)摻法（UEA等量取代水泥）將UEA摻入混凝土中,在混凝土凝結(jié)硬化的初期1～14 d齡期可生成大量膨脹結(jié)晶水化物—三硫型水化硫鋁酸鈣即鈣礬石,使混凝土產(chǎn)生適當(dāng)體積膨脹用以補償混凝土的收縮,在鋼筋、鄰位等的約束下,可在混凝土中建立0.2～0.7MPa的預(yù)壓應(yīng)力,抵消混凝土干縮時產(chǎn)生的拉應(yīng)力,也推遲混凝土的收縮過程，使其抗拉強度得到較大增加，當(dāng)混凝土開始收縮時，足以抵消混凝土收縮應(yīng)力的作用,從而防止或減少混凝土收縮裂縫。

UEA在水化生成鈣礬石過程中需要大量的水,鈣礬石分子中有32個結(jié)晶水，更需要大濕度的環(huán)境，尤其是在混凝土澆筑早期，如果濕度不夠，即使是延長養(yǎng)護(hù)時間也難以達(dá)到其應(yīng)有的極限膨脹值。可見，對補償收縮混凝土進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)是保證其充分水化的必要條件。

膨脹劑的膨脹作用除了有大小不同之外,更重要的是應(yīng)合理的發(fā)揮其作用的時間。膨脹作用應(yīng)當(dāng)在混凝土具有一定強度的一段時間內(nèi)以一定的速率增長,才能發(fā)揮其最佳效果。如果太早則因強度不夠或是混凝土尚有一定塑性時膨脹能力被吸收而發(fā)揮不出來。如果膨脹太遲則又會因混凝土已具備較高強度,膨脹作用又可能破壞已形成的水泥石結(jié)構(gòu)。只有全面了解膨脹劑的作用機(jī)理，并合理控制影響膨脹作用的各個因素,才能使補償收縮混凝土的使用取得理想效果。膨脹劑的膨脹作用主要發(fā)生在混凝土澆筑的初期1～4 d，一般在14 d以后其膨脹率就趨于穩(wěn)定。這期間也是水泥水化的重要階段。如果在混凝土澆筑后沒有進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù),混凝土?xí)罅棵撍捎谒磻?yīng)的停止,會加大混凝土的收縮，使得混凝土的裂縫提前出現(xiàn)，同時由于水化所需求的水供應(yīng)缺乏,或者由于硫鋁酸鈣水化不充分形不成足夠的膨脹值,或者膨脹率大于水泥水化速度而影響了強度的發(fā)展，甚至膨脹能力被尚有塑性的混凝土“吸收”，摻加UEA后不僅沒有對控制裂縫起到效果,反而會加劇混凝土的開裂。

2 UEA混凝土配比設(shè)計要點

所選用的水泥、砂、石、摻合料、外加劑等各類原材料質(zhì)量均應(yīng)符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的要求。配比設(shè)計應(yīng)按《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》（JGJ 55-2000）并結(jié)合《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（GB 50119-2003）進(jìn)行。膠凝材料最少用量（水泥、膨脹劑和摻合料的總量）應(yīng)滿足:補償收縮混凝土300 kg/m3，填充用膨脹混凝土350 kg/m3,自應(yīng)力混凝土500 kg/m3，水膠比不宜大于0.5。用于有抗?jié)B要求的補償收縮混凝土的水泥用量應(yīng)不小于320 kg/m3，當(dāng)摻入摻合料時，其水泥用量不應(yīng)小于280 kg/m3。補償收縮混凝土的膨脹劑摻量不宜大于12%，不宜小于6%;填充用膨脹混凝土的膨脹劑摻量不宜大于15%，不宜小于10%。其摻入量的計算方法屬于內(nèi)摻法。

3 施工控制

盡管補償收縮混凝土的使用已有多年，但由于目前建筑工程中裂縫的普遍出現(xiàn),對補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,可以使這項技術(shù)在建筑工程中發(fā)揮有效的作用。

膨脹劑防止裂縫必須與諸多條件配合起來才能有效，其中養(yǎng)護(hù)不好是在施工中最容易出現(xiàn)的問題,尤其是在炎熱或者大風(fēng)干燥的天氣。摻加UEA的補償收縮混凝土需要有比普通混凝土更加嚴(yán)格的養(yǎng)護(hù)措施才能發(fā)揮其膨脹作用，保濕養(yǎng)護(hù)是補償收縮混凝土施工中最重要的環(huán)節(jié)。

摻有UEA的混凝土必須加強養(yǎng)護(hù),在混凝土澆筑后的1～14 d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。考慮到施工進(jìn)度的影響，如果無法采用覆蓋草簾的辦法,則在混凝土終凝后開始進(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 d。

4 結(jié)語

使用UEA配制的補償收縮混凝土應(yīng)通過合理的設(shè)計，并對混凝土進(jìn)行充分的保濕養(yǎng)護(hù),才能對控制混凝土裂縫有顯著效果。