FQY高性能膨脹劑在工程中的應用

李明霞 汪天杰

（武漢三源特種建材有限責任公司 430083）

前言

補償收縮混凝土是近二十年得到迅猛發展的新型混凝土，其間膨脹劑產品的更新換代也在加快。市面上普通膨脹劑摻量在30kg/m3～50kg/m3時配制的混凝土，水中14天限制膨脹率僅能達到1.5×10-4～2.5×10-4，有很多廠家生產的膨脹劑甚至不能達到上述要求。而且在施工過程中，膨脹率必然會有所損失，后期用應變計測得的膨脹數據也會大大折損，產生的膨脹不能補償混凝土結構的收縮變形，混凝土硬化后，鋼筋混凝土結構最終處于收縮狀態，澆筑后的2至14天內，很容易出現收縮開裂，裂縫最終發展為貫通裂縫，即使做了外防水，也會出現滲漏水現象，大大降低了混凝土結構防水抗滲性能，嚴重影響使用功能[1]。

FQY高性能膨脹劑，摻量30kg/m3～50kg/m3時，水中14天混凝土限制膨脹率在3.5×10-4～6.0×10-4范圍內，在混凝土收縮變形過程中，膨脹能穩定發揮，并與混凝土強度同步發展，較大的膨脹率能夠補償混凝土的收縮變形，即使在后期施工過程有所損失，其膨脹率仍能保證鋼筋混凝土結構處于微膨脹狀態，從根本上避免了鋼筋混凝土結構的收縮變形開裂，結構整體無收縮裂縫，實現鋼筋混凝土結構自防水的目的[2]。下面就天津共同溝這一實例來對比說明FQY高性能膨脹劑的主要優勢。

1 天津共同溝中的應用實例

1.1 工程簡介

天津市濱海新區于家堡共同溝之郭莊子路一期工程是由上海隧道工程股份有限公司施工的科研項目。目前許多隧道工程在施工之后出現滲漏水現象，每年補漏修復費用十幾萬，因此，上海隧道公司在“天津共同溝項目”中使用FQY高性能膨脹劑配制補償收縮混凝土進行科研試驗，目的是研究地下結構如何達到不滲不裂，并總結出一套防水工藝成果。

共同溝的一期工程起點為郭莊子路永太路，終點為郭莊子路于新道，沿規劃郭莊子路下方敷設。工程設計全長約886m，內部結構為地下一至二層現澆鋼筋混凝土框架結構。頂、底板及內襯墻采用C35補償收縮混凝土，柱采用C40混凝土，其余結構除特別注明外均采用C35混凝土。頂板、頂板梁、底板、底板梁、外墻混凝土抗滲等級為P8，底板厚度為1000mm，頂板厚度為1000mm，側墻厚度為1000mm，為典型的大體積混凝土。

1.2 項目原材料與配合比設計

項目試驗原材料各項性能指標檢測后皆符合國家標準，其品質檢驗結果見表1～表4所示，試驗配合比見表5。

1.3 應變計數據對比分析

1.3.1 使用FQY高性能膨脹劑的施工段（30段及36段）

項目進行過程中將共同溝分為36個施工段，每段長約25m。30段支溝及36段均使用FQY高性能膨脹劑，32段使用某廠家生產的膨脹劑，兩者的使用摻量均為35kg/m3。混凝土澆筑前，在此三段底板、側墻及頂板的中間部位都埋設應變計，便于后期數據對比。現36段底板、30段支溝頂板、32段剪力墻中心、32段頂板中心應變情況如圖1、圖2所示。

表1 水泥品質檢驗結果

表2 礦粉品質檢驗結果

表3 粉煤灰品質檢驗結果

表4 FQY高性能膨脹劑檢驗結果

注：應變計測得的應變值應進行溫度修正，修正后應變△ε＇=△ε+ Kt（T－T0）。其中T為測量時混凝土內部溫度，T0混凝土初始溫度，Kt=2.2。

36段和30段支溝使用FQY高性能膨脹劑，均取得了很好的效果。從圖中看到，FQY的膨脹率較大，其后期的膨脹性能也非常穩定。在現場攪拌站做試配時，混凝土試件7d水養的限制膨脹率能達到7.2 ，水養到14d時，膨脹率幾乎沒有變化，28d時膨脹率為6.9 。從圖1、圖2可以看出，從混凝土澆筑到60h之間，混凝土應變穩步上升，說明混凝土內部處于為膨脹狀態。60h后，應變變化不大，最大值能達到300με,比普通膨脹劑膨脹能更大，膨脹能發揮穩定。圖3是30段支溝剪力墻澆筑25天后所拍的照片，在現場觀察無一條裂縫。

表5 混凝土試驗配合比

圖1 36段底板中心混凝土時間-應變曲線

圖2 30段支溝頂板中心混凝土時間-應變曲線

圖3 30段支溝剪力墻

1.3.2 使用其他廠家生產的膨脹劑的施工段（32段）

圖4 32段剪力墻中心混凝土時間-應變曲線

圖4 和圖5是32段剪力墻及頂板混凝土隨時間的應變情況，這一段采用的是某廠家生產的膨脹劑。可以看出，應變曲線很不規則，可見其膨脹狀態不是特別理想，膨脹穩定性較差。而且頂板的最大應變還未超過100με，剪力墻的最大應變不超過60με，膨脹性能較低，尤其后期應變抵抗混凝土收縮應力的能力較低。剪力墻出現裂縫10條左右，如圖6所示。

圖5 32段頂板中心混凝土時間-應變曲線

圖6 32段剪力墻出現裂縫

表6 各段混凝土預留試件強度

使用FQY高性能膨脹劑需要注意的是：

1）本工程FQY使用摻量為35kg/m3，不同的工程項目，應考慮工程條件、水泥品種、用量，水灰比和外加劑等的影響，通過混凝土試配確定膨脹劑的實際摻量；

2）制定詳細的FQY高性能膨脹劑應用技術方案，并在專業技術人員指導下施工；

3）配制FQY補償收縮混凝土時，FQY摻量為30kg/m3～50kg/m3，生產混凝土時，應精確計量。摻量不足時，其所產生的少量鈣釩石晶體僅起填充混凝土毛細孔的作用，只能略微提高混凝土的抗滲性能，對補償混凝土收縮能力（即膨脹效果）非常小，達不到混凝土限制膨脹率的要求，直接影響工程質量。而摻量過高，降低了經濟效益。

1.4 混凝土預留試件強度結果分析

混凝土澆筑時，按照《預拌混凝土》（GB/T 14902-2012）標準規定留樣觀測，在標準養護室養護到一定齡期，檢測抗壓強度值，其結果見表6。

32段使用的是某廠家生產的膨脹劑，30段及36段使用FQY高性能膨脹劑，此項目混凝土的強度等級為C35。從表中可以看出，使用兩種膨脹劑配制的補償收縮混凝土的強度均滿足設計要求，所以摻FQY 35kg/m3對混凝土強度沒有影響。

2 使用普通膨脹劑的工程應用實例

廣州軍區武漢總醫院地下室及武漢國博新城地下室均采用普通膨脹劑。在其底板和剪力墻中心埋設應變計所觀測的數據顯示，應變曲線在混凝土澆筑前10個小時變化不規則，但總體趨勢程上升狀態。可能是因為混凝土在早期未達到終凝，或受施工環境影響，受力狀態及變形相對復雜。但到后期，尤其是在28h之后，膨脹因子發揮作用，逐漸生成堵塞內部空隙的膠凝物質，使之混凝土內部產生膨脹應力，之后升高到一定峰值后，由干燥收縮、溫度收縮的作用而逐漸下降，最后在60με～80με之間趨于穩定，彌補混凝土后期的收縮。

結語

通過上述實際工程中可以看出，新型膨脹劑—FQY高性能膨脹劑的膨脹率大大優于其他產品的膨脹率，而且應用于補償收縮混凝土中后期膨脹性能非常穩定。大量的試驗資料和工程實踐證明，FQY混凝土自防水技術不但有效補償混凝土的收縮開裂，還能提高混凝土的密實性，實現混凝土的結構自防水。通過調整摻量，完全能夠達到一般地下室工程各種防水等級的要求。使用FQY配制的補償收縮混凝土與傳統的卷材防水結構相比也可簡化施工，能取消沉降縫之外的所有后澆帶和伸縮縫，實現一次性整體澆筑，提高工效和工程質量，降低工程造價。

混凝土裂縫控制是一個綜合、系統工程，用膨脹劑配制的補償收縮混凝土同普通混凝土一樣，必須在設計、施工、材料等環節，綜合考慮，嚴格管理，統籌解決混凝土的裂縫問題[3]，不能因為使用了補償收縮混凝土就忽略設計和施工環節，設計和施工技術的完備永遠是膨脹劑性能發揮的重要保證。

[1] 游寶坤。混凝土膨脹劑應用的若干問題[J]，施工技術，2000（10）：41-43。

[2] 淺談膨脹劑在混凝土補償收縮方面的應用[J]，混凝土2006（9）。

[3] 韓全衛。應用補償收縮混凝土防止超長大體積混凝土開裂的幾個問題[J]，混凝土與水泥制品，2002（4）。