混凝土補償收縮技術在工程中的應用

補償收縮混凝土的概念和防開裂原理

根據《補償收縮混凝土應用技術規程》（JGJ/T178-2009）中的定義，補償收縮混凝土是指由膨脹劑或膨脹水泥配制的自應力為 0.2～1.0MPa 的混凝土。按膨脹能大小可以將膨脹混凝土分為補償收縮混凝土和自應力混凝土兩類。其中，補償收縮混凝土的自應力值較小，主要用于補償混凝土收縮和填充灌注。用于補償因混凝土收縮產生的拉應力、提高混凝土的抗裂性能和改善變形性質時，其自應力值一般為 0.2～0.7MPa，用于后澆帶、連續澆筑時預設的膨脹加強帶、以及接縫工程填充時，自應力值為0.5～1.0MPa，在這兩種情況下使用的膨脹混凝土，由于自應力很小，故在結構設計中一般不考慮自應力的影響。

當可能產生的最大或穩定的干縮小于或等于最大的自由膨脹率時，則混凝土不會出現收縮產生的裂縫。在補償收縮混凝土中，當混凝土膨脹時，與混凝土接觸的鋼筋對混凝土膨脹產生限制作用，在鋼筋中產生拉應力，混凝土中則建立預壓應力。補償收縮混凝土的補償收縮作用的大小主要取決于混凝土的膨脹能力與鋼筋的限制作用，并通過兩者的共同作用達到防止混凝土出現收縮裂縫的問題。

項目背景

某工藝品加工工業園，均為勞動密集型企業，位于某市的郊區。新建一棟綜合展覽大樓，二層現澆鋼筋混凝土框架結構，長126m、寬81m，建筑面積約為20400㎡。方案設計時，擬在長和寬方向均設置伸縮縫來考慮施工和使用中的溫度應力。建設單位考慮到設置伸縮縫會出現熱橋現象、影響美觀及防水施工困難等問題，提議在設計中不宜設置伸縮縫。設計單位總師辦召集相關設計人員技術會審以后提出框架梁及現澆板均采用補償收縮混凝土，同時在現澆板中設置膨脹加強帶等措施，解決因不設后澆帶出現混凝土收縮變形而導致的開裂問題。

本項目的施工方法

·原材料要求

本項目的膨脹劑選用粉狀低堿鈣礬膨脹劑。該膨脹劑主要用于超長混凝土樓蓋、混凝土自防水屋面、地下混凝土自防水等需要防水和補償收縮的混凝土工程中。膨脹劑檢驗應符合《混凝土膨脹劑》（JC476-98）的標準并嚴格把關，確保該產品質量符合設計和規范要求。

本項目水泥選用巢東水泥廠礦渣525#水泥，黃沙采用六安廠的中砂，實測的含泥量為0.8%。碎石粒徑為5mm至40mm，含泥量實測值為0.7%。

·混凝土的配合比及攪拌技術要求

該工程混凝土的配合比由試驗站先進行試配，同時測定混凝土的膨脹率。實測膨脹率為0.0339-0.0391，小于設計的限制膨脹率（為0.036-0.041），符合要求。C40混凝土（塌落度為50mm-70mm）的施工配合比：水泥（1）、膨脹劑（0.12）、中砂（10.27）、碎石（2.92）、水（0.42）。

因該施工現場位于郊區，混凝土可利用現場條件進行攪拌。混凝土垂直運輸采用塔式起重機垂直運送至作業面，水平運輸則采用小推車運輸，膨脹劑由專人負責采用小包裝與水泥同時加入。

·膨脹加強帶劃分及處理要求

本項目縱向和橫向長度分別為126m和81m，如果不處理則不符合《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010）的相關規定，又要求不能設置伸縮縫，故垂直縱向和垂直橫向分別設2條和1條膨脹加強帶，其中垂直縱向和橫向的膨脹加強帶帶寬分別為3m和2m。垂直縱向的膨脹加強帶采用后澆式膨脹加強帶（即與常規的后澆帶的澆筑方法相同），垂直橫向的膨脹加強帶采用連續式膨脹加強帶（即膨脹加強帶部位的混凝土與兩側相鄰混凝土同時澆筑）。膨脹加強帶混凝土強度應提高一級，內摻符合配合比的膨脹劑，應在兩側結構變形達到基本穩定時澆筑（一般為結構完工后兩個月時），膨脹加強帶的加強筋設置要求見結構施工圖。

·混凝土的澆筑、養護和檢測技術要求

樓面混凝土澆筑前應進行“三檢”并對鋼筋進行驗收，符合要求后才能進行下道工序。混凝土澆筑時梁板應同時澆筑，本項目采用的澆筑方法是：先將梁根據高度分層澆搗成階梯型，當達到板底位置時與板的混凝土一起澆搗，隨著階梯型的不斷延長，則可連續向前推進，傾倒混凝土的方向應與澆筑方向相反。當澆筑柱梁及主次梁交叉處的混凝土時，鋼筋較密集特別是上部鋼筋又粗又多，既要防止混凝土下料困難，又要注意砂漿擋住混凝土下不去，本項目在這一部分混泥土澆筑時改用細石混凝土澆筑。同時，將振搗棒頭改用片式并輔以人工搗固配合，樓面混凝土振搗密實。澆筑混凝土時安排了專人觀察模板是否下沉與變形、模板密實和漏漿、支撐立桿是否走動等情況。

本項目的補償收縮混凝土是利用礦物質在水化過程中形成鈣礬石，產生合理膨脹，不斷填充混凝土中的孔隙，降低孔隙率。補償收縮混凝土的養護質量直接影響混凝土的膨脹效果，尤其是早期養護。本項目早期采用了覆蓋舊麻袋澆水養護的方法，七天后則灑水養護至第十四天。通過建成的實際效果來看，采用的養護方法是合適的，保證了混凝土的養護質量。

在施工過程中要根據規定設置150mm*150mm*150mm的標養及同條件試塊，經過有資質的檢測機構檢測，強度滿足要求后根據要求進行板、梁模板的拆除。

結論

本項目通過補償收縮土技術的應用使整個綜合展覽大樓避免了設置伸縮縫，一方面解決了熱橋、美觀問題，提高了混凝土的防水性能，另一方面，由于未設置伸縮縫，減少了結構柱及框架梁的數量，降低了工程造價，減少了處理伸縮縫等細部工作的難度。通過建成后的觀察，該工程整個結構未發現任何混凝土結構有害裂縫，得到了建設單位和相關部門的好評，在建筑施工技術上也是一個進步。通過本項目及其他案例的應用，表明混凝土補償收縮技術在技術性上是可行的、經濟性上是合理的，是一項值得推廣的技術，具有廣闊的市場應用前景。但在該項技術的應用上，我們還需繼續了解其補償收縮機理，做好前期設計研究及施工過程中的管理和技術服務工作，不斷提高應用水平，使該項技術的優勢得到充分的發揮，更好的為建設工程增值服務。

（作者單位：安徽省第一建筑工程公司）