膨脹混凝土施工技術在建筑結構施工中的應用

梁明強

（山西一建集團有限公司， 山西 太原 041000）

經濟和技術的飛速發展推動了我國建筑行業的進步， 并且建筑建造技術也在引進新技術新工藝的基礎上不斷推陳出新。 添加了彈性膨脹劑的混凝土材料能夠有效填充建筑物主題結構的內部空隙， 一方面減少了建筑物空隙滲漏膨脹和漏水問題的發生，另一方面又提升了建筑物的防水和防腐性能， 特別是對高層建筑物的改善和提升效果明顯。 在此背景下， 如何能夠改進并優化施工技術， 同時進一步推動該技術在建筑結構施工中的應用， 是建筑行業面臨的難題， 攻克此難題， 將對建筑物、 施工企業和建筑行業均有利。 值得注意的是， 膨脹混凝土施工技術對專業性要求較高， 對工藝要求也十分嚴格，需要在施工前期優化和完善相關工藝， 并為建筑主體結構施工做好工藝技術的準備工作， 以全面提高施工效率， 在確保質量和安全的基礎上縮短工期，為企業體質增效。

1 膨脹混凝土特點

1.1 膨脹混凝土技術定義

膨脹混凝土是添加了專用膨脹劑的混凝土， 或其他膨脹水泥材料。 根據膨脹混凝土的特性可大致分為自應力混凝與和應力收縮后的補償應力混凝土兩種。 其中自應力混凝土是指在一定的應力條件下[1]， 通過填料膨脹混合劑或者填料膨脹水泥的作用使混凝土的最大自應力范圍保持在2.0 ～8.0 MPa范圍內的混凝土。 應力收縮后的補償應力混凝土是利用膨脹膨凝劑或其他膨脹水泥的作用， 在有限的應力條件下將最大應力強度控制在合理的小范圍內的混凝土。 兩種類型的混凝土均有較明顯的耐磷酸鹽特性， 且實踐證明其后期施工的強度較高， 滲透性理想。

我國建筑行業使用較多的膨脹混凝土類型有自應力混凝土、 應力收縮后的補償應力混凝土、 鋁酸鹽膨脹混凝土和石膏膨脹混凝土等。 添加在混凝土里的膨脹劑按照其類型的不同， 可大致分為復合膨脹劑、 氧化碳類膨脹劑和硫鋁酸鈣類膨脹劑等數種，膨脹劑填充和堵塞了混凝土的毛細空間， 有效提升了混凝土的抗滲透性能。

1.2 膨脹混凝土材料特點

以目前常用的膨脹劑ZY膨脹劑為例， 該膨脹劑性能良好、 定價立項、 適用范圍較廣、 含堿量低并且膨脹效果顯著， 在膨脹混凝土施工中得到了廣泛的應用。 對比類似的UEA膨脹劑而言， ZY膨脹劑的膨脹效果更佳， 但是在實際應用中， 除了考量膨脹效果以外， 還需要考慮力學性能、 材料特性和建筑物設計要求等各因素。 如在添加膨脹劑時忽略了堿的添加量， 則極易導致混凝土出現骨料反應， 從而極大地降低混凝土的力學性能和使用效果， 最終對建筑物的質量和安全有較大的隱患[2]。

目前的相關研究成果和大量的實踐均表明， 混凝土預壓應力和混凝土限制膨脹率之間存在正向關系， 即增加膨脹劑量， 則混凝土預壓應力也會增加，二者呈正比關系。 由此可見， 在實際項目施工作業中， 要根據建筑物需求和設計要求合理調整混凝土中膨脹劑的計量， 以滿足力學要求。

1.3 ZY膨賬劑的特點與功能PH

1） 性能高使得摻量低， 利于控制成本。 ZY膨脹劑的性能十分理想， 含量有6% ZY的膨脹劑相比市面上含量12%的EA膨脹劑的限制膨脹率更加明顯， 性能更高， 能夠滿足大部分建筑結構施工中對膨脹混凝土的性能要求。 在實際使用中對原有設計混凝配合比的影響更小。 并且由于性能高， 摻加量相對于其他膨脹劑而言更小， 對控制成本投入十分有利。

2） 堿性低， ZY膨脹劑原料中的K＋和Na＋離子的含量少， 故而膨脹劑中堿的含量也較低， 一般低于0.30%。 在這種低含量的堿環境中， 堿—骨料反映的可能性降低， 進而保障了混凝土的性能。

3） 施工性能良好， ZY膨脹劑不會影響坍落度。此外對外加劑適應性較強， 在實際工作中， 預拌混凝土階段和泵送混凝土過程中也為發現ZY膨脹劑對混凝土的不良影響。

4） 活性較高， ZY膨脹劑水化反應的參與度明顯， 甚至于在活性度方面可以替代部分水泥， 在實際應用中可適當減少水泥的使用量。

5） 增強型理想， 一般膨脹劑添加后會在混凝土凝結的初期降低混凝土強度， 只有度過穩定期后，混凝土的強度才逐漸增加并穩定。 而ZY膨脹劑的穩定期短， 對后期混凝土強度的增加有明顯促進[3]。

1.4 膨脹混凝土技術施工的作用

眾所周知， 出現裂縫特別是貫通裂縫的混凝土對建筑的安全穩定影響極大， 是質量安全的風險隱患。 為了避免混凝土裂縫問題的發生， 在實際項目中會在混凝土中添加膨脹劑， 填充混凝土空隙以增加混凝土的質量， 保障建筑物質量和安全。 現場操作人員要嚴格控制膨脹劑的添加量， 過少的膨脹劑不能起到確保混凝土質量的作用， 而過多的膨脹劑又會使混凝土質量驟減， 合適的膨脹劑添加量是根據混凝土重量并以一定的比例添加。 加入適當比例膨脹劑的混凝土不僅能夠提高自身強度， 也能在一定程度上增加鋼筋的受拉強度， 減少混凝土裂縫發生的可能。 此外， 膨脹混凝土技術的突出作用還體現在提升企業的施工效率方面。 建筑企業在施工時使用膨脹混凝土能夠有效縮短工期， 進而提高施工速度和效率， 縮短施工總進度， 為企業提質增效。

2 膨脹混凝土施工技術在建筑結構施工中的應用

2.1 科學設置膨脹帶

實際在設置膨脹帶的工序中要注意在膨脹帶兩側設置鐵絲網， 并綁扎固定。 設置鐵網能夠有效提高膨脹帶的穩定。 可見， 混凝土配合比對膨脹的穩定性有直接影響， 由此可知在膨脹混凝土攪拌時必須科學地嚴格控制混凝土濃度。 一般在外部混凝土中摻入7% 的膨脹劑， 在膨脹帶混凝土中摻入9%的膨脹劑以確保膨脹受力帶的受力均勻一致， 減少混凝土裂縫發生的可能。 在澆筑混凝土時根據建筑物的總體結構設計科學施工， 現場工作人員要重視對膨脹帶穩定性的認識和理解， 提高施工技術水平?，F場工作人員要始終對設計圖上的混凝土強度、 膨脹劑添加量仔細核對， 以確保施工的連續性和良好的施工質量[4]。

2.2 設置補償鋼筋

現場施工人員通過控制加強帶溫度的方式， 嚴格把控膨脹帶施工的質量。 膨脹帶的溫度應力可通過調整鋼筋數量進行控制， 但需要注意的是， 過度密集的鋼筋排布會影響后續混凝土的振搗， 容易因為振搗不充分而導致的蜂窩、 麻面等情況； 也會因為鋼筋排布密集， 受振搗力的影響， 導致鋼筋綁扎松動、 不牢固， 甚至發生位移。 要注意補償鋼筋直徑必須小于構造鋼筋的直徑； 在設計鋼筋排布位置時， 注意補償鋼筋與加強帶夾角。 當補償鋼筋位處頂板， 現場施工人員要通過綁扎補償鋼筋對面的鋼筋， 以穩固補償鋼筋， 確保綁扎質量和強度。 綁扎作業的優劣對混凝土受力性能有影響， 優質的綁扎作業質量不僅能夠降低混凝土裂縫發生的可能。

2.3 膨脹混凝土過的攪拌和澆筑

膨脹混凝土的質量涉及配比、 添加劑的計量、攪拌時間和養護時間等多個方面。 在攪拌時間的控制方面， 適當延長攪拌時間能夠在一定程度上提高拌制效果并對提升混凝土質量有利。

建筑膨脹混凝土前要先將模板清理干凈， 確保模板無裂縫、 無毛邊、 表面光潔無雜物， 在均勻涂抹脫模劑后方可進行澆筑作業。 混凝土澆灌作業開始時， 可先用振搗棒在出料口振搗， 形成成穩定的流淌的斜坡， 以免流速不均影響澆筑作業。 需要注意的是， 振搗棒的振搗深度、 強度和移動范圍等都是影響澆筑質量的因素， 為此要注意振搗深度、 速度和移動范圍等。 若在混凝土養護初期發現了混凝土裂縫， 現場作業人員必須及時對澆筑帶使用混凝土的數量進行調整， 以彌補混凝土裂縫的問題[5]。

2.4 對膨脹混凝土進行抹面養護

為了避免膨脹混凝土出現龜裂或貫通裂縫以影響混凝土性能和質量， 需要在澆筑作業完成后開展抹面作業工作， 合格且高質量的抹面作業是混凝土養護的關鍵步驟， 當外部空氣環境和濕度理想時，澆筑完畢后的10h 以內開始抹面養護作業。 當初凝階段完成， 現場作業人員還要進行二次抹面作業，即對混凝土進行抹壓操作， 以確保表面平整美觀且無裂縫、 龜裂情況發生。

需要注意的是， 混凝土的養護效果也對混凝土質量和建筑物的質量、 使用年限等有直接影響， 因此必須重視混凝土養護作業的操作和質量。 一般情況下， 養護工作需要維持2 周左右， 此過程中需要避免陽光暴曬并注意濕度和覆蓋。 若發現龜裂需要及時補救。

3 膨脹混凝土施工技術在建筑結構施工中的質量控制措施

3.1 嚴格把控各施工環節質量

工程項目管理人員、 現場施工人員和監理各方必須重視施工質量， 嚴格按照相關規范、 規定和作業文件規范施工順序、 把控施工質量。 當出現搭接工序時， 要確保工序搭接的正確順序， 交叉作業時保證安全， 以項目整體的安全和質量為基本目標。

其施工過程主要作業如下: 一是膨脹混凝土的配合， 水泥、 石、 砂、 水和添加劑等必須經過嚴格的計算后方可投入攪拌機， 雖然計算誤差不可避免，但也要控制在合理范圍以內。 二是攪拌膨脹混凝土的時間控制， 一方面要適當攪拌時間， 另一方面也要確保攪拌均勻， 不能因為攪拌時間過長而逐漸凝結硬化， 影響使用。 三是澆筑前的施工準備工作，要清理模板、 鋼筋間雜物。 四是澆筑時的振搗， 目前常設置兩道振搗， 一道布置于卸料點， 振實上部；另一道布置于坡角， 避免出現分層的現象而產生貫通裂縫。 在振搗方式的選擇上， 通常以傘面振搗方式放置出料口堆積。 四是澆筑帶寬度的控制， 大體量的建筑物在澆筑混凝土時要先計算澆筑帶寬度，計算依據是混凝土方量、 供料速度、 結構物尺寸、泵送能力等。 合理的澆筑帶寬度不僅能夠提升工作效率， 而且能夠有效防止出現冷縫。 五是振搗作業質量控制， 嚴禁出現漏振、 過振、 欠振。 控制振搗時間， 當出現混凝土泛漿、 不冒氣泡時方可移動振搗棒至其他位置。 且需時刻注意振搗棒不能碰觸模板、 止水帶和鋼筋。 六是控制抹面處理的時間點，抹面處理后及時覆蓋塑料膜進行養護。 七是嚴控養護作業質量， 膨脹混凝土的養護需水量較大， 其原因是混凝土內部的膨脹結晶鈣釩石親水。 混凝土硬化3 ～4h 后要在頂板要筑堰蓄水， 此外還要設置防水層與保溫層。

3.2 嚴格把控膨脹混凝土的使用標準

施工時要嚴格把控膨脹混凝土的使用標準， 對提高施工質量和規范施工都有推動作用。 在使用膨脹混凝土的大型建筑物施工時， 要注意膨脹劑的添加量是否符合設計要求， 能否滿足物建筑物的使用需求。 參建各方都要對國家建筑土木結構工程施工現場的技術要求爛熟于心， 嚴格按照相關規范和標準開展施工工作。

3.3 嚴格控制混凝土的實施技術

對沒有膨脹帶的混凝土施工技術及相關施工技術進行有效管控， 對改進和完善施工技術， 推動技術進步和更廣泛的使用有極大的幫助。 一方面受到高壓膨脹后的混凝土遇到焊接施工作業， 應精良采用無縫焊接工藝。 為此要全面并仔細分析建筑主體結構對膨脹混凝土和鋼筋的擠壓應力。 另一方面，要以需求和實際為導向合理配置和使用拌和膨脹改性混凝土， 以充分發揮混凝土的能效作用[6]。

3.4 強化抹面養護工作質量

為了有效避免混凝土出現龜裂， 威脅混凝土和建筑物的質量， 在完成膨脹混凝土澆筑作業后要開展抹面作業。 質量合格的抹面作業是混凝土質量的有效保障之一。 抹面作業在混凝土初凝時開展， 初凝后還需要進行人工二次抹面以保證混凝土表面的平整。 需要注意的是， 混凝土的抹面作業對混凝土質量和建筑物整體質量直接相關， 因此現場作業人員、 管理人員和監理等各方均要對抹面養護作業引起足夠的重視， 規范施工， 提升作業質量。

3.5 提升接槎處處理技術

除了要嚴格把控上述的各施工環節質量、 膨脹混凝土的使用標準、 合理的澆筑方法和強化抹面養護工作質量以外， 還要注意接槎處的處理。 如上述所言， 混凝土澆筑作業方法有連續澆筑方法和間歇性澆筑方法兩種。 在兩次澆筑作業之間， 除了要保證澆筑的有效銜接和澆筑面整潔、 無雜物以外， 做好鑿毛濕潤的相關工作， 以提升混凝土兩次澆筑的咬合。

4 結語

綜上所述， 我國經濟和技術的飛速發展加速了城市化的進程， 而我國基礎建設的興起和打新城市中新建建構筑物的大量需求， 為膨脹混凝土施工技術在建筑結構施工中的應用提供了良好的客觀條件。我國建筑行業若想在激烈的國際競爭中脫穎而出，建筑企業若想在建筑行業成為領軍人物， 均需在實際操作中為此項技術提供改進、 完善和創新的條件，培養高端技術人才， 并帶領其他人員培養和提高此項技術水平。