補償收縮混凝土技術應用注意事項

胡寶平

（東莞市建中寶實業有限公司，廣東 東莞 523187）

補償收縮混凝土技術應用注意事項

胡寶平

（東莞市建中寶實業有限公司，廣東 東莞 523187）

本文從混凝土強度等級、水泥用量、礦渣粉和粉煤灰比例等角度了闡述了混凝土配合比設計及優化注意事項，同時介紹了膨脹加強帶設置、混凝土澆筑等關鍵環節的要點，以期消除應用中的盲點，提高工程質量。

補償收縮混凝土；水泥用量；混凝土配合比；水化熱；膨脹加強帶

補償收縮混凝土是一種利用混凝土膨脹劑水化生成的膨脹性產物在約束條件下產生一定的預壓應力，可以補償或部分補償混凝土收縮變形，從而防止或減少混凝土實體結構開裂的一種特殊混凝土。它是一種工程界公認的技術可行、經濟合理的技術手段。隨著我國建設的發展，混凝土技術的進步，大型、超大型地下建筑十分普遍，高強度等級混凝土在工程中的應用也越來越多。然而，由于水泥細度的增加、優質礦物摻合物的減少、混凝土配合比設計不合理、施工過程中管理不到位等原因，導致部分工程即使采用了補償收縮混凝土技術，工程依然開裂，沒有達到預期的抗裂效果，使得部分人對補償收縮混凝土產生了一定的質疑。補償收縮混凝土應用技術是一項系統工程，它涉及到設計方、承包方、施工方、監理等各方，從膨脹劑采購、混凝土制備、澆筑到后期養護，對最終應用效果都有影響極大。

本文從混凝土強度等級、水泥用量、礦渣粉和粉煤灰比例等角度闡述了混凝土配合比設計及優化注意事項，同時介紹了膨脹加強帶設置、混凝土澆筑等關鍵環節的要點，以期糾正應用補償收縮混凝土過程中易犯的錯誤。

1 補償收縮混凝土配合比設計

1.1 混凝土強度等級

通常情況下，混凝土強度等級越高，其承受荷載能力越強，耐久性等各方面性能都有所提高。由于國內建筑實行終身制，設計承擔著較大的責任，從保護自身及建筑安全使用角度出發，國內建筑的混凝土強度等級不斷提高。混凝土強度等級提高，意味著單方混凝土膠凝材料增加，混凝土水化放熱增大，水化溫升提高。再加上國內使用的水泥過細，水化放熱更加集中，使得國內混凝土溫度收縮裂縫十分普遍[1]，尤其是夏季，外墻裂縫難以控制。地下建筑（如地下室、地下車庫等）的外墻通常不用于承擔主體荷載，因此在結構安全許可的條件下，應盡量降低其混凝土強度等級。

某商場地下二層地上五層，框架－剪力墻結構，尺寸150m×83m。地下外墻非承重主體荷載，外墻厚度 400mm，設計給出的混凝土強度等級為 C50，抗滲等級 P8。該工程使用混凝土配合比見表 1，混凝土現場測溫結果見圖 1。

表1 某商場地下室外墻混凝土配合比 kg/m3

由表 1 可知，為了保證混凝土實體結構強度，C50 混凝土單方膠凝材料用量達到 545kg/m3，水泥用量更是高達360kg/m3。此外，該商場施工正好處于夏季 7～8 月，混凝土入模溫度較高，“膠凝材料用量大＋環境溫度”雙重原因下導致混凝土早期水化放熱特別集中，澆筑 25h 后達到最高溫升 64.68oC。如此劇烈的溫升導致即使摻了混凝土膨脹劑的外墻，依然每隔 2m 左右出現一條裂縫（見圖 2）。由圖 2 可知，裂縫由導墻直至頂板，并且貫穿，由上至下三個測點的裂縫寬度隨著時間的延長而先增長后縮短，變化范圍分別為由 0.30→0.52→0.50mm，0.56→0.64→0.56mm，0.40→0.54→0.50mm。

實際上該工程外墻裂縫主要是混凝土強度等級過高+夏季施工造成的，與是否摻膨脹劑無關。因此，在應用補償收縮混凝土技術時，對于無需承擔主體荷載的地下建筑外墻，其混凝土強度等級在滿足安全使用前提下，應盡可能得低，通常 C30～C35 混凝土即可滿足要求。這樣一來，既節省材料、降低造價，有利于節能減排，又可以提高工程質量，同時突出補償收縮混凝土的功效。

圖1 C50 外墻溫升曲線

圖2 外墻裂縫寬度記錄

1.2 單方水泥用量

GB 50108—2008《地下工程防水技術規范》4.1 條指出，“在滿足混凝土抗滲等級、強度等級和耐久性條件下，水泥用量不宜小于 260kg/m3”[2]。JGJ/T 104—2011 《建筑工程冬期施工規程》6.1.3 條要求“混凝土最小水泥用量不宜低于 280kg/m3”[3]，以上兩部規范均給出了最小水泥用量的規定。

隨著混凝土技術的進步，礦物摻合料大量應用于混凝土中，不但可以降低生產成本，還對改善混凝土施工性能、耐久性能及強度方面起著重要的作用，已經成為水泥混凝土不可缺少的重要組分。盡管水泥活性較高，是水泥混凝土抗壓強度的主要貢獻者，但其水化產生大量的水化熱同樣是誘導混凝土開裂的主要元兇，不利于結構的耐久性。因此，混凝土設計時應以膠凝材料用量為準，而不是控制水泥用量。并且，上述兩部規范給出的是“不宜”，而不是“不應”，在其條文說明中也明確指出水泥用量可以低于給出的限值。

因此，當補償收縮混凝土應用于地下建筑或者冬季施工時，應根據工程實際情況，如混凝土結構部位、尺寸、強度等級、施工季節進行綜合考慮，應該讀懂規范給出規定的真正意圖，而不是生搬硬套規范。否則配制 C30～C35 補償收縮混凝土時，原本單方 220kg 的水泥用量非得用到 260kg 或280kg 才可以，而這些過多的水泥用量會使混凝土水化溫升增加，對工程不利，并且增加生產成本。

某機場后勤保障樓地下工程，混凝土強度等級為 C35，監理要求單方水泥用量不得低于 260kg/m3，并且膨脹劑摻量按產品說明書給出的 8% 計，未進行混凝土限制膨脹率測量。結果混凝土拆模后當天就發現外墻有大量裂縫，并且外墻兩側裂縫呈“倒八字”，中間為豎向裂縫，這是典型的溫度裂縫。后經專家論證，將水泥用量由原來的 260kg/m3降為 225kg/m3，按限制膨脹率確定膨脹劑摻量，同時加強外墻溫度監測和養護工作，延遲拆模時間。采用上述措施后，外墻幾乎沒有開裂。

1.3 礦渣粉與粉煤灰

由于來源廣、價格便宜，礦渣粉、粉煤灰是混凝土攪拌站主要常用的活性礦物摻合料，可以減少混凝土需水量、泌水和坍落度損失，對于抑制堿—骨料反應，減少混凝土結構早期溫度裂縫，提高混凝土密實度，提高抗滲和抗侵蝕能力有明顯效果[4]，在改善混凝土性能的同時，大幅降低造價。

礦渣粉、粉煤灰都具有形態效應、活性效應和微集料效應。粉煤灰相對來說形態效應較好，并且其自身不具有水化硬化特性，只有在外界激發（如硅酸鹽水泥、激發劑）作用下，才能產生膠凝性，因而其強度貢獻主要在于后期。而礦粉本身就具有水化硬化特性，在加水拌合后就可以自行水化產生強度，外界激發時活性更佳。因此，二者在應用于配制補償收縮混凝土時會有不同的側重點。

溫度對于水泥混凝土水化硬化影響較大，冬季為了保證混凝土強度，通常會提高一個強度等級。由于粉煤灰活性相對較弱，而礦渣粉來得更快一些，因此冬季配制補償收縮混凝土時應大量使用礦渣粉，少用或不用粉煤灰。而夏季時，由于環境溫度較高，再加上礦渣粉自身的水化硬化特性，礦渣粉也會參與早期水化反應，加快水泥混凝土水化放熱，從而推高混凝土溫升。因此，夏季時應大量使用粉煤灰，少用礦渣粉，這樣對于預防混凝土開裂有利。

某機電大樓地下室建筑面積 2200m2左右，外墻混凝土強度等級為 C35，厚度 400mm，混凝土膨脹劑摻量為單方35kg，施工時間為 9 月份。由于攪拌站的粉煤灰品質較差、需水量高，要使混凝土坍落度達到 (210±20)mm，與配合比為“粉煤灰用量為 40kg/m3＋礦渣粉用量為 120kg/m3”相比時，配合比為“粉煤灰用量 120kg/m3＋礦渣粉用量 40kg/m3”的混凝土單方用水量要由 170kg 增加至 190kg，顯然如此高的單方用水量會嚴重影響混凝土的強度等一系列性能。基于保證強度的角度，該工程澆筑時采用了高礦渣粉摻量的配合比澆筑外墻，結果拆模后，外墻裂縫每隔 1～2m 一條。

因此，配制補償收縮混凝土時，使用礦渣粉和粉煤灰時要考慮季節的影響。

2 膨脹加強帶設置與澆筑

膨脹加強帶主要是取消原有的后澆帶，通過澆筑更大膨脹量的膨脹混凝土，通過其膨脹應配合補償收縮混凝土實現補償收縮混凝土的連續無縫施工。按類型可分為連續式膨脹加強帶、間歇式膨脹加強帶和后澆式膨脹加強帶（具體構造見圖 3）。其中，連續式膨脹加強帶無需設置鋼板止水帶，澆筑時只需要中途換澆加強帶膨脹混凝土即可；間歇式膨脹加強帶需要在施工縫處設置單邊鋼板止水帶，下次澆筑時先澆筑強帶膨脹混凝土，再澆筑補償收縮混凝土；而后澆式則需要保留兩條止水鋼板，與普通后澆帶做法一樣，但是其在兩側混凝土澆筑完 7～14d 即可。值得注意的是，應用過程中留縫的部位必須設置止水構造，同時注意澆筑順序。

圖3 不同膨脹加強帶的具體構造

某地下車庫采用補償收縮混凝土技術，為了消除因斷灰等不利因素而影響工程質量，基礎筏板按傳統后澆帶方式留置，在澆筑過程中依據現場具體情況進行連續式澆筑或間歇式澆筑。然而在澆筑過程中，由于未對后澆帶靠近導墻處進行補焊止水鋼板處理，導致連續澆筑兩個標段之間的后澆帶缺失止水構造（見圖 4），后期不得不在該處增設預水膨脹止水膠條。

圖4 部分水平止水鋼板缺失

此外，后澆式膨脹加強帶止水鋼板處，用于攔隔混凝土的鐵線網應加密并固定牢固，否則振搗施工過程中易破損發生跑灰（見圖 5）。后期清理十分費事，并且易在該處埋下滲漏隱患。清理過后的加強帶可以在上面覆蓋廢舊模板。

圖5 后澆式膨脹加強帶清理

3 導墻二次振搗及積水坑施工冷縫

3.1 導墻二次振搗

現代泵送混凝土到場坍落度基本在 (180±30)mm，屬于流態混凝土，對于豎向結構上翻 30cm 左右高的導墻來說，需要進行多次回澆筑和多次振搗，才能保證該處不發生滲漏。然而由于國內施工人員素質、現場管理等原因，該處經常發生漏振現象，蜂窩、孔洞等缺陷十分普遍（見圖 6）。施工過程中應安排專人負責監管導墻的二次振搗。對于這些缺陷，應安排工人剔鑿，并用防水砂漿或防水豆石混凝土進行填補，并且導墻迎水面涂刷聚合物水泥防水涂料，基本可保證該處無滲漏。

圖6 導墻振搗不到位

3.2 積水坑施工冷縫

在基礎筏板澆筑過程中，對于積水坑和電梯井部位，人們更多關注點在于防止模板上浮，而很少注意該部位的施工冷縫問題[5]。然而，工程實踐反饋的信息表明，積水坑、電梯井處因施工冷縫導致的滲漏越來越多（見圖 7）。因此，澆筑該部位時應安排人員定期用鋼筋插搗一下，看混凝土是否接近初凝，同時加強該處的混凝土振搗工作。

圖7 施工冷縫

4 小結

補償收縮混凝土應用是一項系列工程，它涉及設計、建設方、總承包、施工方、混凝土攪拌站、膨脹劑供應廠商，只有加強過程中的細節管理，加強膨脹劑采購、檢驗，及混凝土配合比設計優化、施工管控，才能真正實現補償收縮混凝土技術的優勢，提高工程質量。

[1] 關天松．基于溫度效應分析的超長地下室混凝土結構裂縫控制[D]．廣州大學[A]，2014．

[2] GB 50108—2008，地下工程防水技術規范[S]．

[3] JGJ/T 104—2011，建筑工程冬期施工規程[S]．

[4] 劉慧軍．大直徑鋼管混凝土頂升施工關鍵技術[J]．施工技術，2014, 12: 89-93．

[5] 毛慶東．高層建筑基礎承臺大體積混凝土施工技術研究[D]．西安建筑科技大學[A]，2011．

［通訊地址］東莞市道滘鎮南閣工業區三橫路之一（523187）

Some tips of the application technology of shrinkage compensating concrete

Hu Baoping
(Dongguan Jianzhongbao Industrial Co., Ltd., Guangdong Dongguan 523187)

The matters needing attention about concrete mix design and optimization are elaborated in this paper from the point of concrete strength, cement content, and the ration of slag and fly ash. Meanwhile, the key of expansion reinforcing band setting and concrete placement are also introduced, in order to eliminate the application blind spot and improve the project quality.

shrinkage compensating concrete; cement content; concrete mix; hydration heat; expansion reinforcing band

胡寶平（1969－），男，工程師。