HCSA 膨脹劑在地下車庫中的應用

李可斌，高鵬程，李長成

（1.東莞市光泰混凝土有限公司，廣東 東莞 523518；2.天津華北地質勘查局，天津 300170；3.中國建筑材料科學研究總院，北京 100024）

HCSA 膨脹劑在地下車庫中的應用

李可斌1，高鵬程2，李長成3

（1.東莞市光泰混凝土有限公司，廣東 東莞 523518；2.天津華北地質勘查局，天津 300170；3.中國建筑材料科學研究總院，北京 100024）

本文對榮翠園地下車庫采用補償收縮混凝土結構自防水技術進行概述。施工中依據工程部位和約束程度，選用硫鋁酸鈣-氧化鈣類雙膨脹源膨脹劑 HCSA，配制不同限制膨脹率的補償收縮混凝土。現場注重膨脹劑和混凝土限制膨脹率抽檢工作，合理組織施工，加強養護，有效地避免了有害裂縫的出現，達到預期的抗裂防滲效果。

HCSA 膨脹劑；補償收縮混凝土；限制膨脹率；結構自防水

與單一膨脹源的硫鋁酸鈣類膨脹劑相比，硫鋁酸鈣-氧化鈣類雙膨脹源膨脹劑 HCSA 的膨脹能大，膨脹速率與補償收縮混凝土強度增長相匹配，能在“有效膨脹窗口”[1]期內產生更多的有效膨脹，即使在絕濕環境下也能發揮膨脹，對于大體積混凝土、豎向結構和冬季施工的混凝土尤為適用[2-3]。本文介紹了 HCSA 膨脹劑在榮翠園地下車庫工程中的應用情況。

1 工程概況

榮翠園地下車庫長 243m，寬 149m，屬于超長超寬結構，框架剪力墻結構。地下車庫底板厚 500mm，外墻厚300mm，頂板厚 300mm。混凝土強度等級為 C35，抗滲等級P8。地下車庫防水等級為二級。地下車庫見圖 1。

圖1 榮翠園地下車庫施工標段、膨脹加強帶和后澆帶劃分

2 技術方案

榮翠園地下車庫尺寸為243mm×149mm，結構超長超寬且不規則，干燥收縮大，混凝土開裂風險較高。為保證地下車庫不滲不漏，采用補償收縮混凝土，充分利用其結構自防水功能，在保證防水效果的基礎上，減化施工工藝、縮短工期。此外，通過設置膨脹加強帶替代原有的后澆帶，既加快施工進度（傳統后澆帶需在兩側混凝土澆筑 42d 后才能澆筑），又消除了因后澆帶引起的滲漏隱患，同時節約了工程成本。為便于施工，地下車庫劃分了四個施工標段，具體詳見圖 1。

依據 JGJ/T 178-2009《補償收縮混凝土施工技術規程》，結合工程實際，地下車庫底板混凝土限制膨脹率設計取值為 ≥0.015%，外墻和頂板混凝土限制膨脹率 ≥0.020%，后澆帶、膨脹加強帶部位混凝土限制膨脹率 ≥0.025%。

3 膨脹劑優選

傳統的硫鋁酸鈣類混凝土膨脹劑，使用時對外界水養護條件要求苛刻，要求澆水養護至少 14d 以上。而在實際工程中，為了加快施工進度。搶工期，混凝土澆筑 1d 后立即安排放線，再加上施工管理不到位，澆水養護時間通常不超過3d。其結果是硫鋁酸鈣類膨脹劑因缺乏反應需要的水，無法產生有效膨脹。大體積混凝土中因高溫環境下鈣礬石分解，還可能發生后期膨脹[4]，極易導致混凝土開裂，造成滲漏隱患。

硫鋁酸鈣-氧化鈣類混凝土膨脹劑，存在 Ca(OH)2和鈣礬石兩個膨脹源，氧化鈣依靠混凝土拌合水即可發生反應生成 Ca(OH)2，從而產生膨脹。因此，該類膨脹劑對外界水養護條件依賴性低，即使在無水養護（近絕濕條件下）依然產生有效膨脹[5]，使補償收縮混凝土發揮其預期作用。隨著混凝土強度等級的提高，混凝土結構的密實性越來越高，滲透性降低，外界水往往難以進入混凝土內部。再加上很多情況下，混凝土構件因其特殊性，無法澆水養護，處于絕濕狀態下的混凝土比例不斷升高。在這種情況下，單一膨脹源的硫鋁酸鈣類膨脹劑已無法適應工程需要。

HCSA 高性能膨脹劑是中國建筑材料科學研究總院和天津豹鳴股份有限公司生產的一種新型硫鋁酸鈣-氧化鈣類膨脹劑，具有膨脹率高、膨脹穩定期短和絕濕膨脹等優點[6]，已廣泛應用于國內許多重點工程。HCSA 膨脹劑的膨脹特性曲線見圖 2。

圖2 HCSA 膨脹劑膨脹特性

經專家論證和市場調研，本工程采用天津豹鳴股份有限公司生產的 HCSA 高性能混凝土膨脹劑，GB 23439-2009《混凝土膨脹劑》規定的 Ⅱ 型產品，并要求其水中 7d 限制膨脹率 ≥0.06%。HCSA 膨脹劑的性能指標見表 1。

表1 HCSA 膨脹劑的指標

總判定：經檢驗，氯離子含量結果為實測值；內照射指數和外照射指數符合 GB 6566-2010《建筑材料放射性核素限量》中主體材料的指標要求；其他檢驗項目符合 GB 23439-2009《混凝土膨脹劑》中 Ⅱ 型的指標要求。

4 補償收縮混凝土

為保證施工過程中混凝土供應充足，防止因混凝土供應不及時引起的質量問題，本工程選用三家混凝土攪拌站供灰。為保證補償收縮混凝土質量一致，除膨脹劑統一采用天津豹鳴股份有限公司生產的 HCSA 外，其他原材料均由攪拌站提供，但針對原材料提出如下特定要求：水泥：P·O 42.5 普通硅酸鹽水泥，性能符合國家標準要求；摻合料，S95 礦粉或 Ⅱ 級粉煤灰；石子，碎石，連續級配，最大粒徑≤25mm；砂，河砂，中砂，細度模數 2.4，嚴禁使用海砂；減水劑，聚羧酸系高性能減水劑，減水率≥20%。

底板混凝土坍落度控制在 (180±20)mm，外墻混凝土坍落度控制在 (200±20)mm，以到場坍落度計。依據技術方案中確定的補償收縮混凝土限制膨脹率和強度等級，經試驗室試配，最終確定的三家混凝土攪拌站混凝土配合比及相關性能見表 2，且由表 2 補償收縮混凝土強度、限制膨脹率和坍落度可知，三家攪拌站的補償收縮混凝土各項性能指標均滿足設計要求。

表2 混凝土配合比及性能測試 kg/m3

5 補償收縮混凝土施工及監控

混凝土澆筑前，提前將澆筑計劃上報攪拌站，明確澆筑部位、混凝土等級，及時檢查膨脹劑的儲存量，保證不因HCSA 膨脹劑數量不足影響施工。此外，召開技術交底分析會，要求現場負責人、代班工長、泵手及振搗手必須到場，并做好會議記錄。會上重點分析澆筑的泵車位置布置、振搗手的分工、工人換崗、夜間施工盲區和與攪拌站的協調問題。

混凝土澆筑過程中，主要是加強振搗、收面和養護工作。混凝土振搗密實后，立即抹面并覆蓋塑料薄膜，防止水分散失過快，引起混凝土表面塑性收縮開裂。混凝土底板終凝后安排人員澆水養護 3d，外墻混凝土帶模養護 4d 后拆模，然后涂刷養護劑。

施工過程中，安排專人抽檢膨脹劑和補償收縮混凝土限制膨脹率，抽檢結果見圖 3～8。由圖 3～8 的抽查結果來看，膨脹劑和補償收縮混凝土的限制膨脹率都達到目標值，符合設計要求。

圖3 HCSA 膨脹劑限制膨脹率

圖4 光泰 C35 底板混凝土限制膨脹率

圖5 光泰 C35 外墻板混凝土限制膨脹率

圖6 隆銘順 C35 底板混凝土限制膨脹率

圖7 駐馳 C35 底板混凝土限制膨脹率

圖8 駐馳 C40 膨脹加強帶混凝土限制膨脹率

6 結語

榮翠園地下車庫使用硫鋁酸鈣-氧化鈣類雙膨脹源膨脹劑 HCSA 配制補償收縮混凝土，施工過程中加強膨脹劑和混凝土限制膨脹率抽檢，確保其限制膨脹率滿足設計要求。建設方、施工方和監理三方驗收，車庫僅發現 4 處裂縫，壓漿處理后，一次性通過閉水試驗。

[1] 趙順增，劉立，吳勇，等．補償收縮混凝土有效膨脹的研究[J]．膨脹劑與膨脹混凝土，2007, 4：1-6.

[2] 王谷豐，丁鵬，史魯義，等．云南銅業新增電解廠循環槽工程大體積超長結構的裂縫控制[J]．膨脹劑與膨脹混凝土，2008, 2：99-101.

[3] 楊俊，趙忠懷，徐洪林，等．小瓦窯地下車庫筏板混凝土冬期施工技術[J]．商品混凝土，2013, 3：54-56+68．

[4] 閻培渝，廉慧珍，覃肖．使用膨脹劑配制補償收縮混凝土時需要注意的幾個問題[J]．硅酸鹽學報，2000, S1：42-45．

[5] 趙順增，劉立，鄭萬廩，等．高性能補償收縮混凝土用膨脹劑-HCSA的特點及其應用[J]．膨脹劑與膨脹混凝土，2009, 2：2-5．

[6] 趙順增，劉立，武旭南，等．HCSA 高性能混凝土膨脹劑及其應用[J]． 膨脹劑與膨脹混凝土，2012, 4：7-11．

［通訊地址］廣東省東莞市企石鎮東興民營工業邨（523518）

Application of HCSA bulking agent in underground garage engineering

Li Kebing1, Gao Pengcheng2, Li Changcheng3
( 1. Dongguan guangtai concrete Co., Ltd., Dongguan 523518; 2. Tianjin North China Geological Exploration Bureau, Tianjin 300170; 3. China Building Materials Academy, Beijing 100024)

This paper introduced shrinkage-compensating concrete self-waterproofing technology,which was used in RongCuiYuan underground garage. Based on construction work position and restriction degree, shrinkage-compensating concrete of different restrained expansion rate were prepared. Calcium sulphoaluminate hydrate-calcium hydroxide expansive agent HCSA was chosed in this project. Sampling-inspection on restrained expansion rate of HCSA and concrete were carried out in field. By rational construction organization and strengthening maintenance, harmful cracks were avoided and the respected crack resistance and penetration prevention were gained.

HCSA expansive agent; shrinkage compensating concrete; restrained expansion rate; structural self-waterproofing

李可斌（1983-），男，工程師。