補償收縮混凝土的合理應用

賈亮亭

（太原路橋第二工程公司，山西 太原 030006）

1 引言

普通混凝土是用途極廣的建筑材料。由于它的極限延伸率較低，在干縮、徐變、溫度等作用下易引起開裂，導致混凝土工程滲漏、鋼筋銹蝕，影響使用功能和使用壽命。為解決此問題，國內外工程界在材料、設計和施工等方面開展了許多研究工作。在材料方面，國內外學者一致認為，采用膨脹劑或膨脹水泥配制的補償收縮混凝土代替普通混凝土是較理想的材料，這主要有兩個原因：一是水泥石水化硬化過程中產生的體積膨脹，在鋼筋等限制條件下，補償收縮混凝土產生的0.2～0.7 MPa預壓應力(即自應力)能抵消或部分抵消由混凝土干縮、徐變、溫度等引起的拉應力，從而提高混凝土工程的抗裂性能；二是由于鈣礬石的填孔作用，使水泥石中的大孔變小，總孔隙率減小，從而改善混凝土的孔結構，提高了混凝土的抗滲性能。從我國各種抗裂防滲工程應用補償收縮混凝土10多年的實踐來看，使用效果非常好，隨著工程用量的不斷增大，有些一線技術人員反映，隨著用量增加，補償收縮混凝土工程裂滲事故也在不斷增加，這需要工作人員認真考慮和在工程實踐中進一步總結經驗教訓。

2 選擇膨脹劑

補償混凝土硬化過程中的冷縮和干縮是膨脹劑的主要作用。為消除收縮裂縫，被大量用于各種抗裂防滲混凝土，但有些設計、科研和高校的專家學者反映，補償收縮混凝土由于膨脹劑選用不當，使得工程裂滲事故有隨用量激增而呈增多之勢，所以選用恰當的膨脹劑是配制補償混凝土的一個重要環節。

經驗證明，膨脹劑的選用，一般應注意以下兩點：首先，要選用合格的膨脹劑。根據建材行業JC476—2001標準，膨脹劑合格與否主要看以下3個指標：第一是含堿量≤0.75%；第二是水中7天限制膨脹劑≥0.025%；第三是摻用量≤12%。因此對于工程中用來配制補償收縮混凝土的膨脹劑都應該通過用戶自檢部門或委托有關咨詢單位復檢，檢驗它是否達到《混凝土膨脹劑》建材行業JC476—2001標準，合格者才能使用，避免假冒偽劣膨脹劑流入市場影響工程質量。

其次，要注意選用恰當類型的膨脹劑。當前，國產的膨脹劑有三大類型：①硫鋁酸鈣類（如UEA、AEA等）；②氧化鈣-硫鋁酸鈣類（如CEA）；③氧化鈣類。不同類型的膨脹劑具有不同的特性（如含CaO的膨脹劑，CaO水化后生成Ca（OH）2，從而產生膨脹，但Ca（OH）2在壓力水下不穩定，易溶解，所以規范中特別規定含有CaO膨脹劑不能應用在海工、地下等防水防滲的工程中），所以要根據不同特性的工程，選用合適的膨脹劑。

3 補償收縮混凝土使用中存在的主要誤區

在實際施工中發現很多技術人員在使用膨脹劑時有些誤區，主要是：

（1）配合比設計不明晰，即摻膨脹劑的使用方法不準確。比如在設計中對膨脹劑是外摻還是內摻、有其他摻合料時該如何設計，沒有給出準確的設計說明。

依據《混凝土外加劑應用技術規范》規定：膨脹劑摻量要按等量代替膠凝材料的內摻法。當膨脹劑摻量設為K，基準混凝土中水泥用量設為C0時，則：

膨脹劑：E=C0×K（kg/m3）

水泥：C＝C0－E（kg/m3）

當混凝土中加入粉煤灰等摻合料（FA0）時，要用膨脹劑分別取代水泥和粉煤灰，即：

膨脹劑 E＝（C0+FA0）×K（kg/m3）

粉煤灰 F=FA0×（1－K）（kg/m3）

水泥C＝C0（1－K）（kg/m3）

因為不同廠家生產的水泥和粉煤灰活性不同，不同地方砂石質量差異較大，施工中不同混凝土的坍落度也不同，所以實際施工中試驗室技術人員要根據以往的經驗來確定基準混凝土的粉煤灰和水泥的單立方使用量，最后再按上式計算出膨脹劑的用量。

（2）有的施工技術人員在使用補償收縮混凝土時一般只要求測摻膨脹劑混凝土的坍落度、抗滲標號和強度，但不測摻膨脹劑混凝土的限制膨脹率，有“一摻就頂用”的主觀思想。

依據GBJ119規范，用膨脹劑的補償收縮混凝土的特性指標是：在水中養護14天的限制膨脹率≥0.015%（測定方法是使用100×100×300 mm試件，中間預埋入Φ10 mm限制鋼筋骨架。混凝土強度達到3～5 MPa時脫模，使用千分表測長儀測出初始長度，然后放入水中7天、14天測定其伸長率），這就要求在施工中使用的補償收縮混凝土，不僅要滿足混凝土強度、坍落度和抗滲標號，還要達到限制膨脹率的設計要求。考慮到不同結構部位的抗裂要求以及新標準下水泥配料的變化（根據ISO水泥標準，水泥生產廠家為了達到ISO水泥標號，都把水泥熟料中的C3A和C3S加大，水泥比表面積提高到350～400 m2/kg，水泥收縮率就會增加），因此在實際施工中使用的補償收縮混凝土，必須根據不同結構的抗裂要求以及工地使用原材料的不同，通過不斷調整膨脹劑摻量來試配補償收縮混凝土，使配置的補償收縮混凝土在坍落度、強度、抗滲標號、限制膨脹率都能滿足設計要求。此外，有些技術人員把膨脹劑當做防水劑來使用，其實這是可以的，這是由于一般防水劑的功能主要是提高混凝土的抗滲性能，而膨脹劑就可以解決混凝土結構的抗裂，不開裂就不會滲漏，所以就達到了補償收縮的抗滲漏作用。

（3）在施工中以7天混凝土強度降低為理由而少摻膨脹劑。實踐證明，混凝土在摻入膨脹劑1～7天內，強度試件塊處在自由狀態，由于鈣礬石膨脹對水泥結構有較小破壞，所以7天抗壓強度要比空白混凝土下降10%左右，但試驗結果表明，28天強度完全可以達到設計標號。在實際施工中，由于混凝土結構受到鄰位和鋼筋的約束，帶模養護28天的膨脹混凝土試件塊的限制強度比自由強度高出10%～15%。因此把膨脹劑視為早強劑，以7天混凝土強度降低為理由而少摻膨脹劑是不正確的。我們不能以7天自由強度作判斷，應以28天限制強度是否達到試驗強度為準。試驗證明，摻膨脹劑混凝土7天抗壓強度若能達到28天試配強度的65%就可達標。

（4）膨脹劑的使用拘泥于廠家的推薦摻量。如UEA廠家推薦摻量為10%～12%，但在實際施工中如膨脹加強帶或后澆帶，要用大膨脹混凝土填充，摻膨脹劑混凝土膨脹率要達到0.035%～0.045%，標號增加5 MPa，而要達到這一要求，膨脹劑的摻量為14%～15%，如只限于摻12%就不能滿足設計要求，有可能開裂。因此膨脹劑的使用不能完全拘泥于廠家的推薦摻量，要根據施工不同結構部位的要求，合理地摻入不同用量的膨脹劑，才可以滿足補償收縮的要求。

4 施工中要注意的事情

4.1 提高施工現場的管理

有些工程用了膨脹劑，但混凝土仍開裂，經多次調查發現出現這種結果的主要原因是工地或攪拌站不按混凝土配合比摻入膨脹劑。工地試驗室的混凝土配合比是沒有問題的，但由于攪拌站和工地沒有配備專門的膨脹劑計量裝置，實際操作的技術人員以斗代秤加料，由于馬虎或監督不嚴，技術人員加料存在很大的隨意性，大多是少摻，比如原設計摻膨脹劑12%，實際只摻膨脹劑8%，結果導致混凝土達不到設計的補償收縮效果，開裂就不能避免了。因此，在施工中需加強對攪拌站和工地的管理，要準確按混凝土配合比使用膨脹劑，確保膨脹劑摻量的正確性，這是能夠保證工程質量的必要措施。

4.2 應注意適當延長拌和時間

為了保證膨脹劑和水泥、減水劑拌和均勻，提高其勻質性，多年的施工實踐證明，在現場拌制補償收縮混凝土時，除振搗要按施工規范進行外，拌和時間應比普通混凝土延長40 s。

4.3 加強膨脹混凝土的養護工作

由于膨脹混凝土要有充分濕養護才能更好地發揮其膨脹效應，因此應嚴格按規范要求充分養護，其養護期一般不小于14天。

5 結束語

建筑工程裂縫控制是個綜合系統工程，由于近年來商品混凝土的普及使用，高強度混凝土的發展，這些原因引起鋼筋混凝土結構開裂的概率不斷增多。摻膨脹劑的補償收縮混凝土在減輕和防止混凝土開裂發揮了積極作用。由于膨脹劑在使用過程中存在一些誤區，往往達不到預期的抗裂效果。文章通過結合《混凝土膨脹劑》（修改標準JC476—2001）和《混凝土外加劑應用技術規范》（GBJ119修改內容），簡述了選擇應用膨脹劑的個人之見，以供工程界同仁參考，希望對提高我國補償收縮混凝土的應用技術水平有所幫助。