FQY高性能膨脹劑在工程中的應(yīng)用

李明霞 汪天杰

（武漢三源特種建材有限責(zé)任公司 430083）

前言

補(bǔ)償收縮混凝土是近二十年得到迅猛發(fā)展的新型混凝土，其間膨脹劑產(chǎn)品的更新?lián)Q代也在加快。市面上普通膨脹劑摻量在30kg/m3～50kg/m3時配制的混凝土，水中14天限制膨脹率僅能達(dá)到1.5×10-4～2.5×10-4，有很多廠家生產(chǎn)的膨脹劑甚至不能達(dá)到上述要求。而且在施工過程中，膨脹率必然會有所損失，后期用應(yīng)變計測得的膨脹數(shù)據(jù)也會大大折損，產(chǎn)生的膨脹不能補(bǔ)償混凝土結(jié)構(gòu)的收縮變形，混凝土硬化后，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)最終處于收縮狀態(tài)，澆筑后的2至14天內(nèi)，很容易出現(xiàn)收縮開裂，裂縫最終發(fā)展為貫通裂縫，即使做了外防水，也會出現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象，大大降低了混凝土結(jié)構(gòu)防水抗?jié)B性能，嚴(yán)重影響使用功能[1]。

FQY高性能膨脹劑，摻量30kg/m3～50kg/m3時，水中14天混凝土限制膨脹率在3.5×10-4～6.0×10-4范圍內(nèi)，在混凝土收縮變形過程中，膨脹能穩(wěn)定發(fā)揮，并與混凝土強(qiáng)度同步發(fā)展，較大的膨脹率能夠補(bǔ)償混凝土的收縮變形，即使在后期施工過程有所損失，其膨脹率仍能保證鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)處于微膨脹狀態(tài)，從根本上避免了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的收縮變形開裂，結(jié)構(gòu)整體無收縮裂縫，實現(xiàn)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)自防水的目的[2]。下面就天津共同溝這一實例來對比說明FQY高性能膨脹劑的主要優(yōu)勢。

1 天津共同溝中的應(yīng)用實例

1.1 工程簡介

天津市濱海新區(qū)于家堡共同溝之郭莊子路一期工程是由上海隧道工程股份有限公司施工的科研項目。目前許多隧道工程在施工之后出現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象，每年補(bǔ)漏修復(fù)費用十幾萬，因此，上海隧道公司在“天津共同溝項目”中使用FQY高性能膨脹劑配制補(bǔ)償收縮混凝土進(jìn)行科研試驗，目的是研究地下結(jié)構(gòu)如何達(dá)到不滲不裂，并總結(jié)出一套防水工藝成果。

共同溝的一期工程起點為郭莊子路永太路，終點為郭莊子路于新道，沿規(guī)劃郭莊子路下方敷設(shè)。工程設(shè)計全長約886m，內(nèi)部結(jié)構(gòu)為地下一至二層現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。頂、底板及內(nèi)襯墻采用C35補(bǔ)償收縮混凝土，柱采用C40混凝土，其余結(jié)構(gòu)除特別注明外均采用C35混凝土。頂板、頂板梁、底板、底板梁、外墻混凝土抗?jié)B等級為P8，底板厚度為1000mm，頂板厚度為1000mm，側(cè)墻厚度為1000mm，為典型的大體積混凝土。

1.2 項目原材料與配合比設(shè)計

項目試驗原材料各項性能指標(biāo)檢測后皆符合國家標(biāo)準(zhǔn)，其品質(zhì)檢驗結(jié)果見表1～表4所示，試驗配合比見表5。

1.3 應(yīng)變計數(shù)據(jù)對比分析

1.3.1 使用FQY高性能膨脹劑的施工段（30段及36段）

項目進(jìn)行過程中將共同溝分為36個施工段，每段長約25m。30段支溝及36段均使用FQY高性能膨脹劑，32段使用某廠家生產(chǎn)的膨脹劑，兩者的使用摻量均為35kg/m3。混凝土澆筑前，在此三段底板、側(cè)墻及頂板的中間部位都埋設(shè)應(yīng)變計，便于后期數(shù)據(jù)對比。現(xiàn)36段底板、30段支溝頂板、32段剪力墻中心、32段頂板中心應(yīng)變情況如圖1、圖2所示。

表1 水泥品質(zhì)檢驗結(jié)果

表2 礦粉品質(zhì)檢驗結(jié)果

表3 粉煤灰品質(zhì)檢驗結(jié)果

表4 FQY高性能膨脹劑檢驗結(jié)果

注：應(yīng)變計測得的應(yīng)變值應(yīng)進(jìn)行溫度修正，修正后應(yīng)變△ε＇=△ε+ Kt（T－T0）。其中T為測量時混凝土內(nèi)部溫度，T0混凝土初始溫度，Kt=2.2。

36段和30段支溝使用FQY高性能膨脹劑，均取得了很好的效果。從圖中看到，F(xiàn)QY的膨脹率較大，其后期的膨脹性能也非常穩(wěn)定。在現(xiàn)場攪拌站做試配時，混凝土試件7d水養(yǎng)的限制膨脹率能達(dá)到7.2 ，水養(yǎng)到14d時，膨脹率幾乎沒有變化，28d時膨脹率為6.9 。從圖1、圖2可以看出，從混凝土澆筑到60h之間，混凝土應(yīng)變穩(wěn)步上升，說明混凝土內(nèi)部處于為膨脹狀態(tài)。60h后，應(yīng)變變化不大，最大值能達(dá)到300με,比普通膨脹劑膨脹能更大，膨脹能發(fā)揮穩(wěn)定。圖3是30段支溝剪力墻澆筑25天后所拍的照片，在現(xiàn)場觀察無一條裂縫。

表5 混凝土試驗配合比

圖1 36段底板中心混凝土?xí)r間-應(yīng)變曲線

圖2 30段支溝頂板中心混凝土?xí)r間-應(yīng)變曲線

圖3 30段支溝剪力墻

1.3.2 使用其他廠家生產(chǎn)的膨脹劑的施工段（32段）

圖4 32段剪力墻中心混凝土?xí)r間-應(yīng)變曲線

圖4 和圖5是32段剪力墻及頂板混凝土隨時間的應(yīng)變情況，這一段采用的是某廠家生產(chǎn)的膨脹劑。可以看出，應(yīng)變曲線很不規(guī)則，可見其膨脹狀態(tài)不是特別理想，膨脹穩(wěn)定性較差。而且頂板的最大應(yīng)變還未超過100με，剪力墻的最大應(yīng)變不超過60με，膨脹性能較低，尤其后期應(yīng)變抵抗混凝土收縮應(yīng)力的能力較低。剪力墻出現(xiàn)裂縫10條左右，如圖6所示。

圖5 32段頂板中心混凝土?xí)r間-應(yīng)變曲線

圖6 32段剪力墻出現(xiàn)裂縫

表6 各段混凝土預(yù)留試件強(qiáng)度

使用FQY高性能膨脹劑需要注意的是：

1）本工程FQY使用摻量為35kg/m3，不同的工程項目，應(yīng)考慮工程條件、水泥品種、用量，水灰比和外加劑等的影響，通過混凝土試配確定膨脹劑的實際摻量；

2）制定詳細(xì)的FQY高性能膨脹劑應(yīng)用技術(shù)方案，并在專業(yè)技術(shù)人員指導(dǎo)下施工；

3）配制FQY補(bǔ)償收縮混凝土?xí)r，F(xiàn)QY摻量為30kg/m3～50kg/m3，生產(chǎn)混凝土?xí)r，應(yīng)精確計量。摻量不足時，其所產(chǎn)生的少量鈣釩石晶體僅起填充混凝土毛細(xì)孔的作用，只能略微提高混凝土的抗?jié)B性能，對補(bǔ)償混凝土收縮能力（即膨脹效果）非常小，達(dá)不到混凝土限制膨脹率的要求，直接影響工程質(zhì)量。而摻量過高，降低了經(jīng)濟(jì)效益。

1.4 混凝土預(yù)留試件強(qiáng)度結(jié)果分析

混凝土澆筑時，按照《預(yù)拌混凝土》（GB/T 14902-2012）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定留樣觀測，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)到一定齡期，檢測抗壓強(qiáng)度值，其結(jié)果見表6。

32段使用的是某廠家生產(chǎn)的膨脹劑，30段及36段使用FQY高性能膨脹劑，此項目混凝土的強(qiáng)度等級為C35。從表中可以看出，使用兩種膨脹劑配制的補(bǔ)償收縮混凝土的強(qiáng)度均滿足設(shè)計要求，所以摻FQY 35kg/m3對混凝土強(qiáng)度沒有影響。

2 使用普通膨脹劑的工程應(yīng)用實例

廣州軍區(qū)武漢總醫(yī)院地下室及武漢國博新城地下室均采用普通膨脹劑。在其底板和剪力墻中心埋設(shè)應(yīng)變計所觀測的數(shù)據(jù)顯示，應(yīng)變曲線在混凝土澆筑前10個小時變化不規(guī)則，但總體趨勢程上升狀態(tài)。可能是因為混凝土在早期未達(dá)到終凝，或受施工環(huán)境影響，受力狀態(tài)及變形相對復(fù)雜。但到后期，尤其是在28h之后，膨脹因子發(fā)揮作用，逐漸生成堵塞內(nèi)部空隙的膠凝物質(zhì)，使之混凝土內(nèi)部產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，之后升高到一定峰值后，由干燥收縮、溫度收縮的作用而逐漸下降，最后在60με～80με之間趨于穩(wěn)定，彌補(bǔ)混凝土后期的收縮。

結(jié)語

通過上述實際工程中可以看出，新型膨脹劑—FQY高性能膨脹劑的膨脹率大大優(yōu)于其他產(chǎn)品的膨脹率，而且應(yīng)用于補(bǔ)償收縮混凝土中后期膨脹性能非常穩(wěn)定。大量的試驗資料和工程實踐證明，F(xiàn)QY混凝土自防水技術(shù)不但有效補(bǔ)償混凝土的收縮開裂，還能提高混凝土的密實性，實現(xiàn)混凝土的結(jié)構(gòu)自防水。通過調(diào)整摻量，完全能夠達(dá)到一般地下室工程各種防水等級的要求。使用FQY配制的補(bǔ)償收縮混凝土與傳統(tǒng)的卷材防水結(jié)構(gòu)相比也可簡化施工，能取消沉降縫之外的所有后澆帶和伸縮縫，實現(xiàn)一次性整體澆筑，提高工效和工程質(zhì)量，降低工程造價。

混凝土裂縫控制是一個綜合、系統(tǒng)工程，用膨脹劑配制的補(bǔ)償收縮混凝土同普通混凝土一樣，必須在設(shè)計、施工、材料等環(huán)節(jié)，綜合考慮，嚴(yán)格管理，統(tǒng)籌解決混凝土的裂縫問題[3]，不能因為使用了補(bǔ)償收縮混凝土就忽略設(shè)計和施工環(huán)節(jié)，設(shè)計和施工技術(shù)的完備永遠(yuǎn)是膨脹劑性能發(fā)揮的重要保證。

[1] 游寶坤。混凝土膨脹劑應(yīng)用的若干問題[J]，施工技術(shù)，2000（10）：41-43。

[2] 淺談膨脹劑在混凝土補(bǔ)償收縮方面的應(yīng)用[J]，混凝土2006（9）。

[3] 韓全衛(wèi)。應(yīng)用補(bǔ)償收縮混凝土防止超長大體積混凝土開裂的幾個問題[J]，混凝土與水泥制品，2002（4）。