補償收縮混凝土應用技術

徐永選 鄧 銳 梁 波

中國建筑第二工程局有限公司

補償收縮混凝土應用技術

徐永選 鄧 銳 梁 波

中國建筑第二工程局有限公司

隨著我國建筑行業的蓬勃發展，混凝土技術也得到不斷提高。在各類工程中，混凝土裂縫時常發生，而摻入膨脹劑的混凝土，通過膨脹能對限制力作功，產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生。本文通過重慶萬達城一期工程施工過程中的經驗，對補償收縮混凝土技術進行探討，供同行借鑒參考。

限制膨脹率；補償收縮；無縫施工

1 補償收縮混凝土控制裂縫的原理

補償收縮混凝土是指由膨脹劑或膨脹水泥配置的自應力為0.2～1.0MPa的混凝土。施工過程中，在混凝土膨脹時受到鋼筋或其他限制物的限制,鋼筋則因混凝土的膨脹而伸長,此時在鋼筋中產生拉應力,在混凝土中相應產生壓應力,這種壓應力能夠抵消導致混凝土開裂的全部或部分拉應力,在混凝土中產生0.2MPa～0.8MPa預壓應力,能有效地補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孔縫,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境介質侵蝕的能力。

2 補償收縮混凝土的配合比設計

進行補償收縮混凝土的配合比設計時,除應進行常規的試驗外,還應增加對混凝土的限制膨脹率的設計、測試內容。

研究表明,在固定膨脹劑摻量的情況下,混凝土的限制膨脹率遠小于砂漿的限制膨脹率,而砂漿的限制膨脹率又遠小于凈漿的限制膨脹率,這是因為影響混凝土的限制膨脹率的因素遠多于砂漿凈漿。除砂、石、水泥品種、水灰比、砂率等對混凝土的限制膨脹率有影響外,以下因素對混凝土的限制膨脹率起著顯著的作用,如膨脹劑的摻量、外加劑、混凝土塌落度、混凝土凝結時間、混凝土標號及每立方米混凝土中水泥的用量、粉煤灰摻量等。一般而言，混凝土膨脹率越大，補償收縮和導入自應力的效果越好，然而膨脹率過大，會使自由狀態的混凝土的試件抗壓強度比不摻膨脹劑時有所降低。所以，應在保證達到最低強度要求的前提下確定較高的膨脹率。

3 特點

3.1 施工簡便、靈活，可取消外防水層的施工工序，縮短工期。

3.2 建筑結構承重與防水功能合二為一，使防水有效年限和結構壽命相同。

3.3 對于超長結構，后澆縫間距可延長至60m，后澆縫可在28d后回填膨脹混凝土。

3.4 由于混凝土自身的致密特點，一旦因某種原因出現滲漏，位置直觀，易于判斷，修補自理方便。

4 適用范圍

凡要求抗裂防滲、接縫和填充用的混凝土工程和構件，都可以使用補償收縮混凝土，就土建工程而言，特別適用于：

4.1 建筑物地下室、地下構筑物等。

4.2 建造水池、游泳池、污水處理池、水塔和貯罐等。

4.3 建造地鐵、隧道、水利水電、海工等防水構筑物等。

4.4 超長樓板、體育場看臺、防輻射混凝土構筑物等。

4.5 剛性防水屋面、梁柱接頭、后澆縫的填充混凝土、機械設備和補強的二次灌注等。

5 防水基本原理

補償收縮混凝土是一種微膨脹混凝土，當膨脹劑加入普通水泥和水拌合后，水化反應形成膨脹性水化物鈣礬(C3A·3CaSO4·32H2O)，這是它的膨脹源。

當混凝土膨脹時鋼筋產生拉應力，與此同時也就在混凝土中產生了相應的壓應力。一般來說，在鋼筋混凝土結構中建立0.2-0.7MPa預壓應力，這就相當于提高了混凝土的早期抗拉強度，同時推遲了混凝土收縮的產生過程，抗拉強度在此期間得到較大的增長，當混凝土開始收縮時，其抗拉強度已增長到足以抵抗收縮產生的拉應力，從而防止和大大減輕混凝土的收縮開裂，達到抗裂防滲的目的。

6 設計注意事項

補償收縮

混凝土結構設計與普通鋼筋混凝土結構設計基本相同，對設計要求是：

6.1 根據《混凝土外加劑應用技術規范》GBJ119-2001規定，補償收縮混凝土最重要的技術指標是限制膨脹率。設計者應在設計圖紙上注明：采用摻膨脹劑的補償收縮混凝土，強度等級、抗滲標號、水中養護14d的混凝土限制膨脹率≥0.015%(或更高些)。

6.2 UEA補償收縮混凝土設計規范與普通鋼筋混凝土設計規范基本相同。

6.3 鑒于墻體受施工養護和外界溫差影響較大易開裂，水平構造筋的間距宜小于150mm，配筋率宜在0.4-0.6%。由于墻體受底板或樓板的約束較大，混凝土脹縮不一致，宜在墻體中部設一道水平筋間距為80-100 mm，高1000mm的“水平暗梁”。水平筋宜放在受力豎筋的外側。

6.4 對于墻體與柱子相連的檔土墻，易在離柱子1-2m處出現應力集中的縱向裂縫，宜插入1.5-2.0m水平附加筋，插入柱子中200-300mm，插入墻體中1200-1600mm，該處配筋提高10-15%。

6.5 結構開口部和突出部位應添增附加筋。

6.6 采用UEA補償收縮混凝土時，后澆縫最大間距可延長至60m。超過60m的超長結構可用膨脹加強帶替代后澆帶，加強帶寬度為2m，帶兩側用Φ2鐵絲網攔隔，并用鋼筋加固，帶中間增加水平附加筋Φ8＠150，長度4m。帶外用限制膨脹率大于0.015%的補償收縮混凝土澆筑，帶內用限制膨脹率大于0.03%、強度等級提高5MPa的膨脹混凝土澆筑，可連續式或間歇式循環澆筑而不留后澆縫。但由于邊墻受施工養護和溫差影響大，應以40－50m分段澆筑，每段之間設一道2m寬膨脹加強帶，澆筑后28d可用大膨脹混凝土回填。

7 結語

影響混凝土裂縫的因素錯綜復雜,為解決混凝土裂縫問題,設計、施工、材料等方面都采取了種種措施。但裂縫還是經常產生，雖然細小的裂縫不會對結構的安全性帶來嚴重影響,且規范中也允許構筑物有一定范圍的裂縫,但是,如能控制混凝土不產生裂縫,也會大大提高混凝土工程的耐久性和抗滲漏水或抗腐蝕性介質對鋼筋的銹能力。因此,對混凝土的裂縫進行控制應受到工程界的重視。

[1]淺談補償收縮混凝土施工技術應用(《工業》,2016(7)：00108-00108)

[2]混凝土外加劑應用技術規范 (GB50119-2003)

[3]補償收縮混凝土應用技術規程(JGJ/T178-2009)

[4]《混凝土膨脹劑》(GB23439-2009)