混凝土膨脹劑應用

■劉素蘭 ■同煤集團塔山鐵路分公司，山西 大同 037003

1 膨脹劑的實際情況

混凝土膨脹劑經過多年的開發應用，目前已廣泛應用于和防水有關的各種抗裂防滲的鋼筋混凝土結構中，對于地下工程、水利工程、鐵路隧道等等需要混凝土抗滲的鋼筋混凝土結構工程，尤其適用。混凝土膨脹劑的主要功能是補償混凝土硬化過程中的干縮和冷縮，以減免收縮干裂。

混凝土膨脹劑應用中的的三項主要合格指標:(1)堿含量≤0.75%;保證鋼筋不銹蝕的指標。(2)水中限制膨脹率;保證混凝土性能不應膨脹而受損。(3)水中限制干縮率。

2 膨脹劑在設計中應注意的問題

鋼筋混凝土結構抗裂抗滲是個混凝土工藝中需要多方面努力，共同克服的技術難題，許多設計單位推薦使用混凝土膨脹劑，主要考慮到膨脹劑的補償收縮性能，用此來作為一個防裂措施，設計時為了更好應用混凝土膨脹劑，以提高混凝土性能。要注意以下事項:

(1)設計圖紙根據設計者意圖只推薦合適的混凝土膨脹劑，但不指定摻量，這樣不指定廠家，施工單位在滿足設計要求的前提下，可自行選擇膨脹劑及合理摻量。

(2)混凝土的收縮與變形膨脹限制是個矛盾的統一體。混凝土水化要收縮，鋼筋和鄰位約束要限制收縮，膨脹劑要通過它們才能在結構中建立預壓應力，故抗滲防漏混凝土設計中多采用細而密的配筋原則，例如建筑墻體設計時，考慮到易出現縱向裂縫，且施工難度大，養護差，受外界溫差影響大等因素，所以墻體水平筋應放在受力筋外側來確保混凝土保護層厚度，同時墻體配筋率保證大于0.4%，，墻體水平構造筋的間距一般都要求小于150mm，對于墻體高度比較高大的，在墻中部1m范圍內，墻體的水平筋形成一道暗梁。間距加密至50～100mm，以平衡收縮壓力。而對于其它的結構開口部位、變截面部位、出入口部位、墻柱連接部位等，設計中考慮到由于應力集中易開裂，故適量增添附加筋;平板鋼筋的間距宜小于150mm，配筋率宜控制在0.6%左右。

3 膨脹劑在施工前要考慮和解決問題

3．1 補償收縮混凝土配合比的正確確定

(1)在補償收縮混凝土的施工配合比設計中，膨脹劑摻量是采用內摻法，即按等量取代膠凝材料的方法。

以施工配合比中的C30混凝土為例:

假設基準混凝土配合比:186∶422∶607∶1232，膨脹劑摻量8%，則膨脹劑摻量E=水泥用量C0×膨脹劑摻量K=422×0.08=33.8kg/m3。

水泥用量C=C0-E=422-33.8=388.2kg/m3;

所以試配混凝土配合比:186∶388.2∶607∶1232∶33.8

高標號混凝土中摻入粉煤灰等摻合料(FA)時，則膨脹劑分別取代水泥和粉煤灰，即:

膨脹劑用量E=(水泥用量C0+粉煤灰用量FA0)膨脹劑摻量K(kg/m3)

粉煤灰用量F=FA0(1-K)(kg/m3)

水泥使用量C=C0(1-K)(kg/m3)

(2)補償收縮混凝土試拌時，不但要按常規測試膨脹混凝土的強度、塌落度、抗摻標號等，還要具體實測混凝土的限制膨脹率，因為膨脹劑的主要用途是補償收縮，而不同結構部位的抗裂要求不同，因此，膨脹劑的摻量也要求不同，以上述C30混凝土配合比為例，實際中，水中養護14天的限制膨脹率≥0.015%，但是用于防水水池的底板混凝土的限制膨脹率=0.02-0.025%，側墻混凝土的限制膨脹率=0.03-0.035%，后澆帶或膨脹加強帶的混凝土限制膨脹率=0.035-0.045%。

混凝土配合比的確定，要通不斷調整各材料的摻量，通過試配，找到補償收縮性能良好的混凝土，在滿足混凝土塌落度、強度情況下，達到限制膨脹率的要求。

3．2 膨脹劑與水泥的適應性

混凝土膨脹劑、混凝土減水劑本身的特性不同，在施工中與水泥的適應性也不同，水泥有它本身的特性，對外加劑的適應性也有一定要求。一般情況下，水泥熟料中C3S和C3A提高，水泥比表面積提高到350-400M2/kg，水泥收縮率會增大。這就說明，必須選擇合適的適量的外加劑來限制混凝土的收縮，具體施工時，經常使用的外加劑是膨脹劑和減水劑。一般的減水劑只能提高混凝土抗滲透性能，但不能抗裂，而膨脹劑首要解決混凝土結構的抗裂，混凝土不裂就不容易滲，通過抗裂而達到補償收縮的抗滲作用，關鍵是混凝土膨脹劑能滿足不同結構的補償收縮。

4 混凝土膨脹劑施工中注意問題

混凝土裂縫問題的解決，除了設計上保證合理配筋和混凝土的配合比的合理補償收縮性能保證外，施工管理也是關鍵:

以下是施工中容易發生的施工管理錯誤現象:(1)混凝土外加劑摻量的控制:工地或攪拌站不按混凝土配合比摻入足夠膨脹劑或計量不準確;(2)混凝土攪拌時間的控制:抗滲防漏混凝土攪拌時間不能保證比普通混凝土延長30s，使得膨脹劑和水泥、減水劑拌合不均勻;(3)施工工藝:混凝土的布料順序、振搗不按施工規范進行;(4)混凝土養護:養護工作不到位，膨脹混凝土要求充分濕養護;(5)混凝土的拆模時間過早，使得混凝土水化熱升溫最高時快速散熱，增加了內外溫差，易出現溫差裂縫;(6)防水混凝土的鋼板止水片，設置不合理;(7)混凝土澆筑完后，不注意維護保養。

5 混凝土膨脹劑應用心得

混凝土膨脹劑是建筑結構裂縫控制的有效方法，近年隨著商品混凝土的普及，混凝土外加劑得到更加廣泛的應用。混凝土膨脹劑的補償收縮特性，在應用中，首先要控制好摻量，確定最合適的混凝土配合比;其次要考慮和水泥的適應性，多通過試驗來確定水泥種類和摻量;施工中，充分的拌合，控制攪拌時間，嚴格按照投料順序投料，施工時振搗到位且密實。通過我們在實際施工中的應用，膨脹劑來保證混凝土質量和大大減輕混凝土的開裂方面發揮了積極的作用。通過我們的積極探索和努力，在今后的工程建設中，將更加積極有效的使用混凝土膨脹劑。