混凝土膨脹劑范文

導語：如何才能寫好一篇混凝土膨脹劑，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關鍵詞：膨脹劑；防水混凝土；限制膨脹率；摻量

隨著膨脹劑在防水混凝土中的廣泛應用，因膨脹劑應用不當而引起的質量事故不斷發生，以致有人誤認為：不摻膨脹劑不裂，摻了反而會裂。膨脹劑在實際工程中的應用效果波動很大，同一種膨脹劑在一個工程中防水抗裂效果顯著，用于另外類似的工程中卻失敗。摻了膨脹劑并非萬無一失，不正確的應用甚至適得其反。膨脹劑的應用技術愈來愈引起人們的重視?；炷林腥魏尾牧系膽秒x不開其綜合使用環境，本文著重介紹膨脹劑在防水混凝土中的正確應用。

1、膨脹劑在防水混凝土中的作用機理

水泥水化發生體積收縮，混凝土中的水分蒸發產生干燥收縮，水泥水化產生大量水化熱和結構內外溫差變化引起收縮，這些收縮都會導致混凝土的裂縫，對結構的剛性自防水是十分不利的。膨脹劑的主要功能是補償混凝土硬化過程中的早期干縮裂縫和中期水化熱引起的溫差收縮裂縫，減少收縮開裂，尤其適用于地下、水工、海工、地鐵等防水混凝土結構工程。

如目前國內廣泛應用的硫酸鈣類膨脹劑、若以適宜的摻量摻入混凝土中，可減少混凝土的裂縫。其作用機理為：硫酸鈣類膨脹劑與水泥反應形成鈣礬石（C3A.CaSO4.32H2），并產生體積膨脹，在鋼筋和鄰位的約束限制條件下，可在混凝土中建立一定的預壓應力（0.2～0.7MPa），改善混凝土的應力狀態，提高抗裂性能，補償混凝土的收縮拉應力，減少裂縫，從而提高防水性能。同時，由于鈣礬石具有填充、堵塞毛細孔縫的作用，改善了混凝土的孔結構，降低總孔隙率，從而提高了混凝土的抗滲性能。

然而，膨脹劑并非萬能、一摻就靈的，只有科學使用膨脹劑，才能收到理想效果，否則會適得其反。

2、膨脹劑的選用和摻量

2.1結合工程實際選用合適類型的膨脹劑

《混凝土外加劑應用技術規范》GBJ50119—2003中規定，硫鋁酸鈣類、氧化鈣一硫鋁酸鈣類膨脹劑不能用于長期處于環境溫度為80℃以上的工程。雖然規范沒有限制長期的時間，但考慮到安全，如果沒有足夠的降溫措施，在厚度2m以上的混凝土結構和厚度1m以上的基礎底板等厚大結構中應慎重使用膨脹劑。因為膨脹劑在厚大結構內，水化程度降低，膨脹能減小，甚至鈣礬石分解，達不到預期的補償收縮作用。為防止和減少混凝土溫度裂縫，其內外溫差一般宜小于25℃。

應用氧化鈣類膨脹劑時，由于CaO水化生成Ca（OH）2，而Ca（OH）2化學穩定性差和膠凝性較差，它與CL-、SO42-、Na+、Mg2+等離子進行置換反應，形成膨脹結晶體或被溶析出來，因此從耐久性角度考慮，該類膨脹劑不得用于海水和有侵蝕性介質的工程。

采用復合型膨脹劑，如緩凝型復合膨脹劑，有利于商品混凝土的遠距離運輸和泵送；抗凍型復合膨脹劑則適用于冬期施工的膨脹混凝土。

2.2選用經過嚴格檢測的膨脹劑

面對市場上種類繁多、良莠不齊的膨脹劑，選用時，最重要的是要看其是否符合《混凝土膨脹劑》JIC475—2001）標準。其中，應特別注意21d空氣中限制膨脹率值是否合格。測定限制膨脹率時，對儀器、檢驗環境等要求非常嚴格。膨脹劑進入工程現場后，必須經檢測合格后才能入庫、使用。劣質膨脹劑經常摻加粉煤灰，不能形成足夠的膨脹源，限制膨脹率不合格，因而不能很好地起補償收縮作用。

2.3混凝土限制膨脹率和限制干縮率的檢測

2.4確定膨脹劑的合適摻量

膨脹劑的主要功能是補償收縮，大量工程實踐表明，基于不同結構部位的收縮變形值不同，各部位的防水混凝土的限制膨脹率和膨脹劑摻量也應不同。

此外，膨脹劑與不同的水泥和減水劑的適應性不同，在同一配合比下，也會產生不同的限制膨脹率。因此必須根據工程原材料試配補償收縮混凝土，配比除滿足混凝土坍落度、強度、抗滲等級外，還應滿足限制膨脹率的性能要求。膨脹劑只有摻量適宜，才能達到設計要求的限制膨脹率。

設計摻膨脹劑的防水混凝土配合比應符合下列規定：

1）水膠比不宜大于0.5.

2）用于補償收縮混凝土的水泥用量應不小于320kg／m3；當摻入摻合料時，水泥用量不應小于280kg／m3；用于填充的膨脹混凝土膠凝材料用量應不小于350kg／m3

3）膨脹劑摻量按等量取代膠凝材料的內摻法

4）膨脹劑與其它外加劑復合使用要注意相容性。經試驗確定種類和摻量

3、防水混凝土設計

建筑結構的抗裂防滲控制是系統工程，作為設計單位，設計選用摻膨脹劑的補償收縮混凝土作為防滲方案時也應注意正確應用膨脹劑。

3.1應注明限制膨脹率

首先，設計圖上指明生產廠家是違規的，但可推薦品牌種類。其次，不應指定摻量，而應標明強度、抗滲等級、限制膨脹率和限制干縮率，由用戶根據這些設計指標要求通過試配確定適宜的膨脹劑摻量。

3.2采取必要的構造措施

摻膨脹劑的混凝土是通過鋼筋和鄰位的約束在結構中建立預壓應力的，所以設計應采用細而密的配筋原則，同時在結構開口部位、變截面部位和出入口部位適量增加附加筋。

墻體由于施工困難、養護差、受外界溫差影響大，易出現縱向收縮裂縫，其水平構造筋的配筋率宜大于0.4％，水平筋的間距一般宜小于150mm，墻體中部或頂端300～400mm范圍內宜為50～100mm.

地下室和水工構筑物的底板和邊墻的后澆縫最大間距不宜超過60m.對于強度等級C50～C60的墻體，單獨摻膨脹劑難以補償收縮應力，設計可采用復合摻入膨脹劑和纖維的抗裂混凝土。

4、防水混凝土施工

4.1膨脹劑的計量

膨脹劑的摻加一定要保證計量準確，摻量誤差應小于±2％。膨脹劑摻少了，不能形成足夠的膨脹能，不能完全補償混凝土的收縮；摻多了，膨脹能太大，會導致膨脹開裂。

4.2防水混凝土的攪拌

現場拌制混凝土的拌和時間要比普通混凝土延長30s，以保證膨脹劑在混凝土中均勻分散。

4.3防水混凝土的澆筑

摻膨脹劑的混凝土澆筑方法和技術要求與普通混凝土基本相同：振搗必須密實，不得漏振、欠振和過振。在混凝土終凝之前，采用機械或人工多次抹壓，防止表面沉縮裂縫的產生。

4.4防水混凝土的養護

試驗表明，潮濕養護條件是確保摻膨脹劑混凝土膨脹性能的關鍵因素。因為在潮濕環境下，水分不會很快蒸發，鈣礬石等膨脹源可以不斷生成，從而使水泥石結構逐漸致密，不斷補償混凝土的收縮。因此施工中必須采取相應措施，保證混凝土潮濕養護時間不少于14d.

基礎底板易養護，一般用麻袋或草席覆蓋，定期澆水養護；能蓄水養護最好。

墻體等立面結構，受外界溫度、濕度影響較大，易發生縱向裂縫。實踐表明，混凝土澆筑完后3～4d水化溫升最高，而抗拉強度很低，因此不宜早拆模板，應采用保溫性能較好的膠合板，減少墻內外的溫差應力，從而減少裂縫。墻體澆筑完后，從頂部設水管慢慢噴淋養護。

冬期施工不能澆水，并應注意保溫養護。

4.5防水混凝土的維護保養

膨脹劑主要解決混凝土的早期干縮裂縫和中期水化熱引起的溫度收縮裂縫，對于后期氣候變化產生的溫差裂縫是難以解決的，因此要注意對結構的及時保養，如地下室完成后。要及時回填土。

篇2

[論文摘要]膨脹劑在混凝土施工中的大量應用，根據目前市場膨脹劑質量現狀和工程中存在的問題，結合產品標準和應用技術規程，提出如何正確使用混凝土膨脹劑。

近年來，隨著高層建筑和地下空間利用的發展，大面積、大體積的混凝土在地下室結構施工中的應用。底板、側墻、后澆帶或膨脹加強帶混凝土均摻有適當的膨脹劑。在混凝土拌合物中摻加適量的膨脹劑來補償其收縮，是防止或減小混凝土產生裂縫的有效方法之一，因此，使用范圍不斷擴大，促進了建筑工程設計和施工技術的進步和發展。

一、膨脹劑使用中存在的誤區

（一）摻膨脹劑的補償收縮混凝土配合比設計不明，膨脹劑采用何種方法不明確。當使用粉煤灰摻合料時，配比又應當如何設計？在配制防滲混凝土時，按規范規定：水泥用量不得小于300kg/m3，如摻入粉煤灰，則水泥用量不得小于280kg/m3，以此為基準設計膨脹劑的混凝土配合比。由于各廠的水泥和粉煤灰活性不同，各地砂石質量差異較大，施工選用混凝土的坍落度也不同，因此，試驗室應參考以往的經驗，結合試驗中得到的技術參數，確定基準混凝土的水泥和粉煤灰單方用量，再計算膨脹劑的摻量。

（二）大多數施工單位委托試驗和與混凝土攪拌站簽定合同時，只要求提供滿足摻膨脹劑混凝土的坍落度、強度和抗滲等級的配合比數據，不提混凝土限制膨脹率的指標。存在膨脹劑“一摻就靈”的盲目思想，這是使用膨脹劑的最大誤區。根據GBJ11988規范，摻膨脹劑的補償收縮混凝土的特性指標是：水中養護14d的限制膨脹率≥0.015%。膨脹劑主要用途是補償收縮，根據大量工程實踐表明，防水工程的底板、側墻、后澆帶或膨脹加強帶混凝土的限制膨脹率在一定范圍內為宜。不同的結構部位的抗裂要求不同，因此，膨脹劑摻量是不同的。由于膨脹劑與水泥及減水劑(泵送劑)之間存在適應性的問題，在同一配合比下，使用不同的水泥及減水劑(泵送劑)，混凝土產生的膨脹率也不同。必要根據工地原材料進行補償收縮混凝土的試配。

（三）在實際工程中，混凝土結構則受到鋼筋和鄰位的約束。試驗表明，帶模養護的膨脹混凝土試件的限制強度比自由強度高10%－15%，所以，不必擔心摻膨脹劑的混凝土強度下降。不能以7d自由強度作判斷，應以28d強度是否達到試配強度為準。

（四）膨脹劑摻量有意和無意少摻是使用補償收縮混凝土的又一個誤區。現實中發現，施工現場不能正確使用試驗室提供的混凝土配合比，在實際操作中，許多工地和攪拌站沒有專門的膨脹劑計量裝置，靠人工以斗代秤加料，由于監督不力和人工加料的隨意性，大多是少摻。更有甚者，某些攪拌站從經濟利益出發，故意少摻或不摻膨脹劑。

（五）有的用戶拘泥于膨脹劑的推薦摻量。如某產品摻量為10%-12%，在特殊結構部位用戶卻不敢超過12%，這也是使用的誤區。實際工程中，如后澆帶或膨脹加強帶，要用大膨脹率的膨脹混凝土填充，要求混凝土膨脹率達到0.035%-0.045%，混凝土強度提高5MPa，要摻入14%-15%膨脹劑才能達到。如只限于摻12%就不能滿足設計要求，有可能開裂，所以，應根據不同結構部位，科學地摻入不同數量的膨脹劑，才能達到補償收縮的要求。

二、關于復合膨脹劑

復合膨脹劑是用膨脹劑和化學外加劑配制的產品，可用于拌制緩凝、早強、防凍和高性能的泵送混凝土。該產品曾列入《混凝土膨脹劑》建材行業標準JC4761998中，但在實施中發現不少問題：

（一）質檢部門對檢測提出要求。復合膨脹劑由于摻入減水劑、防凍劑等化學外加劑，膨脹劑使用砂漿檢驗，化學外加劑使用混凝土檢驗。檢測十分繁雜，而結果往往相佐。如膨脹劑規定堿含量≤0.75%，由于減水劑(泵送劑)、早強劑和防凍劑中含有硫酸鈉，故堿含量往往超標，由于復合膨脹劑中摻入減水劑，容易蔽蓋了膨脹劑本身的質量問題。

（二）混凝土攪拌站提出：由于水泥品種不同，按廠家推薦的復合膨脹劑摻量，難以達到混凝土的坍落度要求，有時坍落度損失大，難以泵送，這時，攪拌站要增添泵送劑才能達到，使用麻煩?；谏鲜鰞蓷l理由，新修改的JC4762001標準中，已取消《復合膨脹劑》這種產品，請使用單位明鑒。但是，復合膨脹劑具有多功能和使用方便的優點。如用戶愿意使用復合膨脹劑，生產廠家可按用戶要求提品，但要做好現場售后服務工作。

三、設計中注意的問題

建筑結構抗裂抗滲控制是一個系統工程，許多設計單位推薦使用摻膨脹劑的補償收縮混凝土作為一個防裂措施，但部分技術人員對膨脹劑的正確使用不了解，也存在一些誤區。

（一）在設計圖紙上指明廠家和摻量是錯誤的，合理的說明是：“采用摻膨脹劑的補償收縮混凝土、強度等級、抗滲標號、混凝土水中14d限制膨脹率大于0.015%(或者根據不同結構部位提出更高的膨脹率)?！边@樣，可以由用戶選擇膨脹劑廠家及其合理確定摻量，達到設計要求。

（二）混凝土變形(膨脹和收縮)與限制是一對矛盾的統一體。膨脹要通過鋼筋和鄰位約束才能在結構中建立預壓應力。所以，要求設計者采用細而密的配筋原則，個別開口部和墻柱連接處由于應力集中易開裂，應增添附加鋼筋。由于墻體難施工、養護差，受外界溫差影響大， 易出現縱向裂縫。要求墻體的水平構造筋的間距小于150mm，配筋率在0.5%左右，在墻中部1m范圍內，水平筋的間距加密至80～100mm，形成一道“暗梁”，以平衡收縮應力；水平筋應放在受力豎筋外測，確?；炷帘Ｗo層厚度。

四、施工中注意的問題

施工單位對建筑結構的裂縫十分頭疼，認為混凝土中加入膨脹劑就能迎刃解決，這也是個誤區。除了設計上保證合理配筋和補償收縮混凝土的配合比保證足夠的限制膨脹率外，施工管理則是關鍵。

（一）工地或攪拌站不按混凝土配合比摻入足夠量的膨脹劑是普遍存在的現象，由此造成澆筑的混凝土膨脹效應極低，何以補償收縮?因此，確保膨脹劑摻量的準確性極為重要。

（二）現場拌制混凝土的拌和時間要比普通混凝土延長30s，以保證膨脹劑和水泥、減水劑(泵送劑)拌合均勻，提高其勻質性。

（三）混凝土布料，震搗應按施工規范進行。

（四）膨脹混凝土要有充分濕養護才能更好的發揮其膨脹效應，對摻膨脹劑的混凝土提出更嚴格的養護要求，養護期不小于14d。

（五）邊墻出現裂縫是個難題，施工中應要求混凝土震搗密實、勻質。有的單位為加快施工進度，澆筑混凝土12d內就拆模板，其實這時混凝土的水化熱升溫最高，早拆模板造成散熱快，增加了墻內外溫差，易于出現溫差裂縫。施工實踐證明，墻體宜用保濕較好的膠合板制模，混凝土澆完后，在頂部設水管慢淋養護，墻體宜在第5d拆模，然后盡快用麻包片貼墻并噴水養護，保濕養護1014d。

（六）即使用補償收縮混凝土澆筑墻體，也要以30－40m分段澆筑。每段之間設2m寬膨脹加強帶，并設鋼板止水片，可在28d后用大膨脹混凝土回填，養護不小于14d。

（七）底板宜用蓄水養護，冬季施工要用塑料薄膜和保溫材料進行保溫保濕養護；樓板宜用濕麻袋覆蓋養護。

（八）即使采取各種措施，尤其C40以上混凝土，墻體也難免不出現裂縫，有的12d拆模板后就發現有裂縫，這是混凝土內外溫差引起的，要設法降低水泥用量，減少混凝土早期水化熱。

（九）混凝土澆筑完后，建筑物進入使用階段，有些單位不注意維護保養，在竣工之前就出現裂縫，這是氣溫和濕度變化引起的，因此，地下室完成后，要及時復土，樓層盡快做墻體維護結構，屋面要盡快作做防水保溫層。

篇3

關鍵詞：膨脹劑；防水混凝土；限制膨脹率；摻量

隨著膨脹劑在防水混凝土中的廣泛應用，因膨脹劑應用不當而引起的質量事故不斷發生，以致有人誤認為：不摻膨脹劑不裂，摻了反而會裂。膨脹劑在實際工程中的應用效果波動很大，同一種膨脹劑在一個工程中防水抗裂效果顯著，用于另外類似的工程中卻失敗。摻了膨脹劑并非萬無一失，不正確的應用甚至適得其反。膨脹劑的應用技術愈來愈引起人們的重視。混凝土中任何材料的應用離不開其綜合使用環境，本文著重介紹膨脹劑在防水混凝土中的正確應用。

1、膨脹劑在防水混凝土中的作用機理

水泥水化發生體積收縮，混凝土中的水分蒸發產生干燥收縮，水泥水化產生大量水化熱和結構內外溫差變化引起收縮，這些收縮都會導致混凝土的裂縫，對結構的剛性自防水是十分不利的。膨脹劑的主要功能是補償混凝土硬化過程中的早期干縮裂縫和中期水化熱引起的溫差收縮裂縫，減少收縮開裂，尤其適用于地下、水工、海工、地鐵等防水混凝土結構工程。

如目前國內廣泛應用的硫酸鈣類膨脹劑、若以適宜的摻量摻入混凝土中，可減少混凝土的裂縫。其作用機理為：硫酸鈣類膨脹劑與水泥反應形成鈣礬石（C3A.CaSO4.32H2），并產生體積膨脹，在鋼筋和鄰位的約束限制條件下，可在混凝土中建立一定的預壓應力（0.2～0.7MPa），改善混凝土的應力狀態，提高抗裂性能，補償混凝土的收縮拉應力，減少裂縫，從而提高防水性能。同時，由于鈣礬石具有填充、堵塞毛細孔縫的作用，改善了混凝土的孔結構，降低總孔隙率，從而提高了混凝土的抗滲性能。

然而，膨脹劑并非萬能、一摻就靈的，只有科學使用膨脹劑，才能收到理想效果，否則會適得其反。

2、膨脹劑的選用和摻量

2.1結合工程實際選用合適類型的膨脹劑

《混凝土外加劑應用技術規范》GBJ50119—2003中規定，硫鋁酸鈣類、氧化鈣一硫鋁酸鈣類膨脹劑不能用于長期處于環境溫度為80℃以上的工程。雖然規范沒有限制長期的時間，但考慮到安全，如果沒有足夠的降溫措施，在厚度2m以上的混凝土結構和厚度1m以上的基礎底板等厚大結構中應慎重使用膨脹劑。因為膨脹劑在厚大結構內，水化程度降低，膨脹能減小，甚至鈣礬石分解，達不到預期的補償收縮作用。為防止和減少混凝土溫度裂縫，其內外溫差一般宜小于25℃。

應用氧化鈣類膨脹劑時，由于CaO水化生成Ca（OH）2，而Ca（OH）2化學穩定性差和膠凝性較差，它與CL-、SO42-、Na+、Mg2+等離子進行置換反應，形成膨脹結晶體或被溶析出來，因此從耐久性角度考慮，該類膨脹劑不得用于海水和有侵蝕性介質的工程。

采用復合型膨脹劑，如緩凝型復合膨脹劑，有利于商品混凝土的遠距離運輸和泵送；抗凍型復合膨脹劑則適用于冬期施工的膨脹混凝土。

2.2選用經過嚴格檢測的膨脹劑

面對市場上種類繁多、良莠不齊的膨脹劑，選用時，最重要的是要看其是否符合《混凝土膨脹劑》JIC475—2001）標準。其中，應特別注意21d空氣中限制膨脹率值是否合格。測定限制膨脹率時，對儀器、檢驗環境等要求非常嚴格。膨脹劑進入工程現場后，必須經檢測合格后才能入庫、使用。劣質膨脹劑經常摻加粉煤灰，不能形成足夠的膨脹源，限制膨脹率不合格，因而不能很好地起補償收縮作用。

2.3混凝土限制膨脹率和限制干縮率的檢測

2.4確定膨脹劑的合適摻量

膨脹劑的主要功能是補償收縮，大量工程實踐表明，基于不同結構部位的收縮變形值不同，各部位的防水混凝土的限制膨脹率和膨脹劑摻量也應不同。

此外，膨脹劑與不同的水泥和減水劑的適應性不同，在同一配合比下，也會產生不同的限制膨脹率。因此必須根據工程原材料試配補償收縮混凝土，配比除滿足混凝土坍落度、強度、抗滲等級外，還應滿足限制膨脹率的性能要求。膨脹劑只有摻量適宜，才能達到設計要求的限制膨脹率。

設計摻膨脹劑的防水混凝土配合比應符合下列規定：

1）水膠比不宜大于0.5.

2）用于補償收縮混凝土的水泥用量應不小于320kg／m3；當摻入摻合料時，水泥用量不應小于280kg／m3；用于填充的膨脹混凝土膠凝材料用量應不小于350kg／m3

3）膨脹劑摻量按等量取代膠凝材料的內摻法

4）膨脹劑與其它外加劑復合使用要注意相容性。經試驗確定種類和摻量

3、防水混凝土設計

建筑結構的抗裂防滲控制是系統工程，作為設計單位，設計選用摻膨脹劑的補償收縮混凝土作為防滲方案時也應注意正確應用膨脹劑。

3.1應注明限制膨脹率

首先，設計圖上指明生產廠家是違規的，但可推薦品牌種類。其次，不應指定摻量，而應標明強度、抗滲等級、限制膨脹率和限制干縮率，由用戶根據這些設計指標要求通過試配確定適宜的膨脹劑摻量。

3.2采取必要的構造措施

摻膨脹劑的混凝土是通過鋼筋和鄰位的約束在結構中建立預壓應力的，所以設計應采用細而密的配筋原則，同時在結構開口部位、變截面部位和出入口部位適量增加附加筋。

墻體由于施工困難、養護差、受外界溫差影響大，易出現縱向收縮裂縫，其水平構造筋的配筋率宜大于0.4％，水平筋的間距一般宜小于150mm，墻體中部或頂端300～400mm范圍內宜為50～100mm.

地下室和水工構筑物的底板和邊墻的后澆縫最大間距不宜超過60m.對于強度等級C50～C60的墻體，單獨摻膨脹劑難以補償收縮應力，設計可采用復合摻入膨脹劑和纖維的抗裂混凝土。

4、防水混凝土施工

4.1膨脹劑的計量

膨脹劑的摻加一定要保證計量準確，摻量誤差應小于±2％。膨脹劑摻少了，不能形成足夠的膨脹能，不能完全補償混凝土的收縮；摻多了，膨脹能太大，會導致膨脹開裂。

4.2防水混凝土的攪拌

現場拌制混凝土的拌和時間要比普通混凝土延長30s，以保證膨脹劑在混凝土中均勻分散。

4.3防水混凝土的澆筑

摻膨脹劑的混凝土澆筑方法和技術要求與普通混凝土基本相同：振搗必須密實，不得漏振、欠振和過振。在混凝土終凝之前，采用機械或人工多次抹壓，防止表面沉縮裂縫的產生。

4.4防水混凝土的養護

試驗表明，潮濕養護條件是確保摻膨脹劑混凝土膨脹性能的關鍵因素。因為在潮濕環境下，水分不會很快蒸發，鈣礬石等膨脹源可以不斷生成，從而使水泥石結構逐漸致密，不斷補償混凝土的收縮。因此施工中必須采取相應措施，保證混凝土潮濕養護時間不少于14d.

篇4

關鍵詞：膨脹；加強帶；補償；收縮；無縫

中圖分類號：TU375

文獻標識碼：B

文章編號：1008-0422(2007)03-0086-03

收稿日期：2006－11－27

作者簡介：譚齊(1956－)，男(土家族)，湖南保靖人，高級工程師，國家一級注冊結構工程師。

1 前言

后澆帶是一種擴大伸縮間距和取消結構永久伸縮縫的有效措施，它是施工期間保留的臨時性溫度收縮變形縫，保留一定時間后，再進行填充封閉，后澆成連續整體的無伸縮縫結構。這是一種：抗放兼備、以放為主的設計原則。因為普通混凝土存在收縮開裂問題，后澆帶的設置就是把大部分約束應力釋放，然后以膨脹混凝土填縫，以抗衡殘余收縮應力，這種設計已列入規范而廣泛使用。

后澆帶的清理與鑿毛，給填縫施工帶來麻煩，延長工期，有時影響總體結構的設計。因此，取消后澆帶，采用無縫設計，在混凝土內摻膨脹劑的新方法，廣泛應用于高層建筑地下防水工程、各種水工結構和超長鋼筋混凝土結構。

2　無縫設計的含義和理論依據

2.1所謂無縫設計是個相對概念，根據結構情況，可無縫或少縫。它不包括沉降縫。它指的是釋放收縮應力的后澆帶，其設計思路是：抗放兼備、以抗為主的原則。也即用UEA補償收縮混凝土作為結構材料，在硬化過程中產生的膨脹作用，由于鋼筋和鄰位約束，在結構中建立少量預壓應力σ。

考慮結構強度的安全，膨脹不能太大，且在硬化14d基本結束。經研究，UEA替代水泥量10～12％范圍內，對強度不影響，其膨脹率ε2=(2～3)×10-4，在配筋率υ=0.2～0.8％下，可在結構中建立0.2～0.7Mpa預壓應力，這一預壓應力大致可以補償混凝土在硬化過程中產生溫差和千縮的拉應力，從而防止收縮裂縫，或把裂縫控制在無害裂縫范圍內?；谶@一以抗為主的原理，采用UEA混凝土時，后澆帶的間距可延長至60m是安全的，比規范20～40m增加1倍左右，這是無縫設計的少縫含義，已成功應用于結構設計中。

2.2從材料上來講UEA膨脹劑在水化過程中以形成鈣礬石為膨脹源，這種膨脹結晶是穩定的水化物，具有填充毛細孔和切斷毛細管的作用，使大孔變小孔，使混凝土孔隙率降低，從而增加混凝土的密實性，提高混凝土本身的抗滲能力。

2.3隨著我國建筑超長、超大的發展，超長建筑物設置后澆帶以防止結構收縮開裂成為必要措施。然而，它給結構設計和施工帶來一定麻煩，后澆帶的清理鑿毛問題，工期延長，模板周轉、降水和施工管理費都增加。若取消后澆帶，就具有明顯的技術經濟意義。

工民建的整體式基礎，箱形基礎的底板，車間混凝土地面、地下隧道、涵管等結構底板和墻體的特點是，其厚度遠小于長、寬方向尺寸，當H/L≤0.2時，板在溫度收縮變形作用下，離開端部區域，全截面受拉應力較均勻。在地基約束下，將出現水平法向應力σx，從工程實踐可知，σx是設計主要控制應力，是經常引起垂直裂縫的主要應力，其最大值在長度的中點截面x=0處(見圖1)。

當法向應力σmx超過混凝土軸心抗拉強度設計值f1時，在中部出現第一垂直裂縫，一分為二，每塊板的水平應力重新分布σ1x如σ1x>ft，則形成第二批裂縫。這種裂縫有序性?？稍诠こ讨幸姷?。所以后澆帶作為建筑物中控制裂縫的主要措施之一。從以下法向應力公式可見

σmx=-EoacT(1-1/coshβ)?S　(1)

cosh――雙曲余弦函數

Cx――地基對混凝土的約束系數(N／mm2)

H――混凝土結構的厚度(mm)

L――混凝土結構的長度(mm)

Ec――混凝土的彈性模量(1×104MPα)

αc――混凝土的線膨脹系數(1×10-5/℃)

T――綜合溫差(℃)

S――應力松馳系數

只有在較短的間距(L)范圍對削減溫度收縮應力(E。a。T)起顯著作用，超過一定長度，即使設后澆帶也沒有意義。按理論計算，削減σmax有效間距為20～60m。下面談到的膨脹加強帶間距應設此范圍內。

2.4研究表明，UEA混凝土在硬化過程中產生膨脹作用，在鋼筋和鄰位約束下，鋼筋受拉，而混凝土受壓，當鋼筋拉應力與混凝土壓應力平衡時，則

Ac?σc=As?σs=As?Es?ε2

μ＝As/Ac

σc＝μ?Es?ε2 　(2)式中σc――混凝土預壓應力(MPα)

σs――鋼筋預拉應力(MPα)

As、Ac――分別為鋼筋截面積和混凝土截面積(mm2)

μ――配筋率(％)

Es――鋼筋彈性模量(MPα)

β2――混凝土的限制膨脹率(也是鋼筋伸長率)(％)

由(2)式可見，σc與ε2成正比關系，而限制膨脹率ε2隨UEA的摻量增加而增加，所以，我們通過調整UEA摻量，可使混凝土獲得不同的預壓應力。

根據水平法向力σx分布曲線，我們設想在σmax地方給予較大的膨脹應力σc，而在兩側給予較小的膨脹應力，(見圖2)，全面地補償結構的收縮應力，控制有序裂縫的出現。這就是取消后澆帶的粗淺理論依據。

3　無縫設計方法

3.1在設計中，如何實現圖2的補償收縮應力曲線呢?請參看圖3的無縫設計示意圖。

在應力集中的σmax處，設膨脹加強帶，其寬度2m，帶的兩側鋪設密孔鐵絲網，并用立筋(φ8@100)加固，目的是防止混凝土流入加強帶。施工時，帶外用摻10～12％UEA的小膨脹混凝土(膨脹率約2～3×10-4)，澆注

到加強帶時，摻14～15％UEA的大膨脹混凝土(膨脹率約4～6×10-4)，其強度等級比兩側高C0.5等級。到另一側時，又改為澆注摻10～12％UEA混凝土。如此循環下去，可連續澆注100～200m超長結構。

由于混凝土供應或施工力量達不到連續作業要求時，底板可采用圖4的間歇式無縫施工法，加強帶一側改為臺階式。施工縫鑿毛清洗干凈，用摻14～15％UEA的混凝土澆入加強帶，隨后用小膨脹混凝土澆注帶外地段。

3.2對于無防水要求的樓板，考慮可允許出現小于0.3mm裂縫，不影響結構安全?？刹捎萌鐖D5的取消后澆帶的設計方法。與圖3區別在于加強帶兩側采用摻8～10％UEA的無收縮混凝土(膨脹率約1～2×10)，加強帶本身用14～15％UEA大膨脹混凝土。此方法不影響模板周轉，加快樓面施工進度。由于樓板厚度小，加強帶兩側可用模板隔離。

3.3對于墻體的加強帶，由于墻體薄，面積大，養護困難，受到風速和大氣溫度影響大，容易出現收縮。因此，我們傾向采用后澆加強帶(2m寬)即分段澆注摻10～12％UEA混凝土，養護14d后，用摻14～15％UEA混凝土回填澆注后澆加強帶。此方法與傳統后澆帶設計一樣，要設鋼板止水帶(見圖6)，所不同之處，后澆加強帶的寬度為2m，回填用大膨脹混凝土，回填縫時間為14d，比傳統后澆帶縮短30多天。

4　工程應用實例

4.1長沙百聯東方廣場由我院設計。主樓高100m，沿街裙房高26.8m，裙房5層，地下2層。采用人工挖孔樁。負二層為車庫和設備用房，負一層為商場。負二層總面積12000多m2，底板板面標高-9.40m，負一層板面標高-5.50m。地下室底板全長203m，寬44m、104m?？垢≡O計水位為-4.0m。塔樓負二層底板1.0m厚，裙房負二層底板0.7m厚。與樁帽相聯結。外壁厚負二層400mm，負一層300mm。

4.2為解決地下室防水問題和加快施工速度，我院設計中采用了UEA補償收縮砼無縫施工技術。整個地下室長、寬方向未設伸縮縫。底板橫向設6條、縱向設2條膨脹加強帶(見圖7)，間距控制在30～40m范圍內。整個底板采用結構自防水。豎壁及負一層、±0.00樓板采用后澆膨脹加強帶，其位置對應底板膨脹加強帶的位置。帶寬均為2m。砼強度等級：帶外C30摻10％UEA；加強帶內C35摻14％UEA，抗滲等級S8。底板采用連續澆注，豎壁及負一層、±0.00樓板帶外養護15d后再澆搗后澆膨脹加強帶。

加強帶增設①12加強鋼筋長4m，間距同受力鋼筋間距，按左右間隔交替布置形成6m寬應力過渡段。非加強帶與加強帶的接觸面采用鐵絲網隔離，并用φ8@100立筋加固。外側豎壁后澆膨脹加強帶及外側豎壁水平施工縫做鋼板止水帶。

4.3±0.00以上設有3處抗震伸縮縫，突出部分交接處設1條，橫向設2條。但每段還是超長，樓面采用后澆帶的方法，后澆帶用摻10％UEA混凝土，待樓面混凝土澆搗后45～60天澆注后澆帶。

4.4長沙百聯東方廣場地下室工程竣工3年來，未出現滲漏點，防水效果很好。

5　結語

UEA無縫設計是以UEA補償收縮混凝土為結構材料，以加強帶取代后澆帶連續澆筑超長鋼筋混凝土結構的一種新技術。對于底板可用膨脹加強帶取代后澆帶，連續澆注混凝土；對于邊墻、地下室樓板、頂板可用后澆加強帶，間距30～40m分段澆筑，待15d后再用UEA膨脹混凝土回填澆注。通過工程的應用，在理論上是可靠的，施工上是可行的，效果是理想的。其優點是簡化施工程序，加快模板周轉，整體防水好，縮短工期和節省工程費用，有廣泛地應用參考價值。

參考文獻：

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[2]王鐵夢．超長大體積混凝土裂縫控制．混凝土工程新技術．1994年．

[3]路來軍．高性能混凝土在首都國際機場新航站樓中的應用．建筑技術，1998年．

[4]游寶坤．建筑結構裂縫控制新技術．中國建材工業出版社，1998年．

篇5

【關鍵詞】膨脹混凝土；建筑結構；施工

隨著社會的發展，人們對于建筑結構中的混凝土技術要求越來越高，而且對于不同結構的建筑，其建筑結構對混凝土的要求也存在著差異，因此為了保證混凝土能夠滿足建筑結構的不同要求，施工人員則在混凝土中加入適量的添加劑來改善混凝土的不同功能。膨脹混凝土施工技術是現代建筑結構工程技術最重要的施工技術之一，被廣泛的應用在土木工程建筑項目當中。應用膨脹混凝土施工技術可以有效地預防施工過程中混凝土開裂的現象，并且提高混凝土材料的施工特性，提高混凝土的滲透性，增強工程結構的防水性，縮短工期，控制成本，加快建筑工程的市場推廣。

1 膨脹混凝土材料特點和功能分析

1.1膨脹混凝土自身的特點

膨脹混凝土可以對建筑結構施工過程中混凝土的開裂現象進行很好的預防控制，這是膨脹混凝土在建筑結構工程中被廣泛運用的主要原因，也是其技術應用的重要目的之一。在原有的混凝土中加入適量的ZY膨脹劑，可以通過膨脹劑在混凝土中發生水化的化學反應，造成混凝土的適量膨脹?；炷猎诎l生膨脹時可以與鋼筋結構產生適當的預應壓力，從而對于混凝土冷收縮時造成的拉力進行抵消，最終達到預防和控制建筑結構中混凝土開裂的現象。根據建筑結構位置的變化不同，對ZY膨脹劑的用量也有不同的要求，對于建筑結構中預應壓力較大的部分采用膨脹加強帶，對于建筑結構中收縮壓力預應較小的未知部分，采用微量膨脹混凝土，達到對收縮應拉力良好的補償。

1.2膨脹混凝土的功能

1.2.1產生自應力

混凝土的自應力就是混凝土預應力的一種，因為其是在化學變化中產生的，所以也叫作化學預應力。膨脹混凝土的預應力是通過添加適量的膨脹劑產生的，膨脹劑使得混凝土具有足夠能量的膨脹力，使建筑結構的承載能力和工作能力都得到極大地提高，有效地防止了原有混凝土斷裂對于工期和建筑結構工程的影響，進而滿足建筑結構施工的要求。

1.2.2抗裂

和原有普通混凝土相比，膨脹混凝土中添加的膨脹劑使得混凝土有了膨脹纖維，有著極強的抗裂能力。這些膨脹纖維在混凝土中是亂向分布的，它們的存在不僅可以減輕混凝土結構的應塑收縮能力，還可以提高混凝土自身結構的抗拉能力。而且膨脹纖維有較高的強度，這也是得建筑結構中的混凝土結構的穩定性和強度大幅度的提高。而且隨著科學技術的不斷進步，人們將更多的工藝應用到混凝土膨脹纖維結構當中，使得混凝土膨脹纖維的能力不斷提高，可以更好更均勻的分布在建筑結構混凝土層面。

1.2.3抗沖擊及抗震

由于膨脹混凝土采用了混凝土表面處理技術，使得膨脹后的混凝土可以更好地和水泥基料相結合，提高了混凝土整體的強度。因膨脹后握裹水泥的高強度纖維呈緊密的、亂向分布網狀增強系統，混凝土一旦受到沖擊，膨脹纖維會吸收大量的能量，從而減少了集中應力的作用，并且使得混凝土中的裂縫不能擴展，達到抗沖擊和抗震的作用。

1.2.4補償收縮

在混凝土的施工過程中，混凝土極易受到外界因素的干擾，產生一定的拉應力，當混凝土結構中的拉應力超過混凝土自身的抗拉應力，建筑結構中的混凝土就會出現裂縫，從而影響到整個建筑結構的工程。為了預防這種現象的發生，施工人員就將膨脹混凝土技術應用到建筑結構施工的過程中，使膨脹劑在混凝土中產生的膨脹纖維補償混凝土自身的收縮功能，使混凝土不會因為周邊的環境因素產生裂縫，進而滿足建筑結構的工程需要。

2 工程中膨脹混凝土的應用

從上述膨脹混凝土特點功能可以分析出，膨脹混凝土在建筑結構工程中的運用范圍主要是為了提高結構的滲透性、抗裂性和氣密性。

2.1提高結構的抗滲性

膨脹纖維控制了混凝土表面的析水和集料的離析，降低了混凝土中部分直徑的孔隙含量，從而大大提高了混凝土的防水和防滲的功能。一方面大量的膨脹纖維均勻不定向的分布在混凝土中，纖維之間彼此黏連，從而可以承托骨料；另一方面，大量的微細纖維可以很好地防制混凝土在早期受到環境因素的影響而發生的裂縫，從而減少了混凝土裂縫的產生和發展，并有效地預防連通裂縫的出現。

2.2提高結構的抗裂性

由于要在混凝土中配置一定數量的鋼筋，因此，在建筑結構施工過程中往往會對結構邊緣產生一定的約束性，加之普通的混凝土抗壓力差，收縮性小，溫差效應產生的變形等特點就會產生拉應力。當混凝土結構中的拉應力超過混凝土自身的抗拉應力，建筑結構中的混凝土就會出現裂縫，從而影響到整個建筑結構的工程。由于膨脹混凝土具有補償收縮力的作用，會在混凝土內部產生壓應力和壓應變，防止各種收縮變形，提高結構的抗裂性。

2.3提高結構的氣密性

氣密性是指混凝土的抗氣滲性，由于有了鋼筋的限制，水化所產生的鈣礬石晶體的尺寸變小，并且分布較密；隨著膨脹劑的養護，鈣礬石晶體不斷的填充混凝土之間的空隙，從而增強了混凝土的充實性。一般的來講，膨脹混凝土要比普通的混凝土氣密性嚴實2―3倍。

3膨脹混凝土在建筑結構工程中的技術控制

為了更夠更好地實現膨脹混凝土在建筑結構工程中運用，在施工的過程中就要對膨脹混凝土技術的運用進行嚴格的把關，確保施工人員嚴格按照技術要求和規范進行操作。

3.1適當的增加攪拌的時間

與普通的混凝土相比，膨脹混凝土添加了膨脹劑，如聚丙烯纖維等，這就要求在攪拌混凝土的時候適當的增加攪拌時間，使其更好地分散在混凝土當中。與此同時也不可過多的進行攪拌，防止攪拌對纖維產生破壞，影響膨脹混凝土的質量。

3.2做好振搗工程

膨脹混凝土在進行澆筑時同樣需要進行全面合理的振搗工作，以增大膨脹混凝土的實密性，防止出現普通混凝土的蜂窩、麻面的現象。因而在澆筑的過程中防止出現漏振、過振的現象，加強振搗工程的重視。

3.3加強混凝土養護

只有在膨脹混凝土早期護養過程中有充足的水分時，膨脹纖維防水劑才能發揮作用。為了充分發揮膨脹纖維防水劑的作用，混凝土在潮濕環境下養護時間不得少于14d，如果在早期養護不得當，混凝土中的膨脹劑就會停止作用，出現干裂等現象，嚴重影響建筑結構工程的進程。

結語：

由此可見，將膨脹混凝土運用到建筑結構施工的過程中，膨脹混凝土自身的特點和功能可以改變普通原有混凝土防拉應力小，易裂縫等現象。經過大量的工程項目實踐，在膨脹混凝土施工的過程中，嚴格控制各個環節的操作，積極監督把關，提高施工的技術水平，可以使膨脹混凝土在建筑結構工程中發揮其作用，縮短工期，降低成本，從而保障工程施工的質量。

參考文獻：

[1]周俊龍，楊長輝，潘昕.溫濕度對混凝土膨脹劑膨脹作用的影響[J].混凝土，2007（11）.

[2]孟巧峰，馮軍強.混凝土技術的現狀和發展[[J].山西建筑，2007，（25）.

篇6

關鍵詞：配制　鋼管微膨脹混凝土　關鍵因素

最近幾年，我國在鋼管拱橋應用技術方面發展很快，在許多大跨度的橋梁設計中都采用鋼管拱橋施工技術。該橋型是目前國內風行的一種新型結構，其橋梁結構形態優美，工藝復雜，跨度大，既省材料又省時間，且在施工期間不影響下部正常的通行，發展前景十分廣闊。該橋梁在設計中為了充分發揮鋼管套箍作用，內灌注高性能微膨脹混凝土，以提高鋼管的承載能力，提高構件的穩定性。在鋼管中灌注的一般是C40～C50的高性能微膨脹混凝土。該混凝土施工要求早期強度高，高流態，緩凝，自密實及可泵性非常好，最為關鍵性問題是，該鋼管混凝土為微應力混凝土。因三向應力混凝土的主要特性是強度高，變形性好，在外荷載作用下，由于鋼管約束其內部核心混凝土的橫向變形，使在三向應力作用下的核心混凝土的強度比普通澆注的混凝土提高了2～3倍。普通混凝土受壓的壓縮應變≥0.002時，出現縱向裂縫而破壞。三向應力作用下的混凝土可看作彈塑性材料，當壓縮應變達0.002時，不但仍有承載能力，而且表面不發生裂縫，它是一種很好的抗震材料。所以設置微應力，可提高構件的承載力及改變普通灌注法造成混凝土和鋼管間有間隙的現象。在設計中確定微膨脹率和如何設計該種配合比是關鍵因素。鋼管內部混凝土質量對工程結構安全影響很大，稍有不慎，就會出現質量事故，造成泵送困難，內有空氣，不飽滿，混凝土和鋼管間有收縮空隙及承重能力下降等現象。作者成功地主持了本單位兩座鋼管拱橋鋼管微膨脹高性能混凝土的設計工作，根據已成功的經驗對配制過程中需注意的事項進行分析說明。

1　材　料

1.1　水　泥

水泥是混凝土中的膠凝材料，可為混凝土提供活性?；炷林械乃嘤昧窟^多會產生不良后果：如水化熱過大，混凝土收縮過大產生裂縫及空隙。因此，設計高性能微膨脹混凝土的水泥用量不宜過大，選擇水泥時應選擇525R早強型水泥為主體。該種混凝土在施工時，一般都要求高早強、緩凝及摻加外加劑、外摻料。所以，設計中對水泥的品種、細度、化學組成含量以及礦物組成，都有比較高的要求。水泥礦物組成中C3A和C3S對水化速度和強度發揮起決定作用。C3S與水反應快，凝結硬化也快，早、后期強度都高。因此，控制C3S在40％～50％為宜；C2S與水反應慢，硬化也慢，早強低，但后期強度高，產生水化熱低，C2S和C3S占水泥成分的70％～74％；C3A與水反非?？?，水化熱也高，但強度不高，所控制C3A在5%～9％；當減水劑加到水泥—水系統中，首先被吸附C3A，C3A含量高，吸附的就多，使C3S和C2S吸附的就少。因此，C3A含量高的，減水效果就差。而水泥中堿含量過高，使水泥凝結時間縮短，早強及流動性降低。水泥細度大，有利于減水劑增強效果。所以配制高性能微膨脹混凝土選擇水泥時，應全面考慮，稍有不慎，會造成性能降低，膨脹值過大或過小，造成混凝土收縮，鋼管內不飽滿。

1.2　細骨料

配制高性能微膨脹混凝土要求使用干凈的河砂。使用時，必須考慮到砂中的云母含量、硫化物含量、含泥量和壓碎指標值，該四種指標對混凝土強度和對鋼筋的腐蝕性影響都非常大。因而，對該種河砂專門供應。對砂進行上述三種指標值的測定，嚴格按高標準控制砂中云母含量、硫化物含量、含泥量及壓碎指標值，并且，此種混凝土對細度模數也有較高要求，細度模數選用2.6～3.1的中砂為宜。不宜選用砂巖類山砂、機制砂、海砂，此類砂對膨脹混凝土的膨脹率影響非常大。

1.3　粗骨料

骨料的品質對高性能微膨脹混凝土有很大的影響，主要體現在骨料—砂漿界面粘結強度、骨料彈性模量和骨料的強度。在考慮該種混凝土的可泵性的同時，要考慮混凝土的早強性和后期強度。卵石混凝土的可泵性很好，但混凝土中砂漿和卵石的界面粘結力較差，強度較低，造成水泥用量過高。碎石混凝土的可泵性較差，但早期和后期強度較高。有的碎石采用含硅質的巖石，在此類巖石中由于SiO2對混凝土影響很大，所在設計中全面考慮影 響因素，一般不用此類碎石。為提高混凝土和易性可以用碎石和卵石雙摻的方法，也可以增大砂率用碎石單獨作粗骨料。使用碎石需經過二次破碎，使碎石基本無棱角，并減少針片狀顆粒的含量。碎石和卵石的粒徑都控制在小于30mm。粗骨料中的含泥量以及本身的強度和骨料的彈性模量，在配制時，需引起重視。

1.4　摻合料

在我國高性能混凝土使用粉煤灰已相當普遍。該材料來源廣泛，價格便宜，可減少環境污染，是值得推廣的外摻料。粉煤灰主要的四種化學成分，摻入混凝土內在水泥水化過程中，能與分解出來的Ca(OH)2起化學反應，生成具有膠凝性的水化產物。這些水化產物，能在空氣中硬化，逐漸具有水硬性，所以也稱“二次水化反應”。該新生凝膠封住了毛細管路，增強了混凝土的密實性。因此，粉煤灰能取代部份水泥，從而節約水泥，降低水化熱，使混凝土升溫降低15%～35%。二次水化反應主要取決于粉煤灰中的硅酸鹽和鋁硅酸鹽微細顆粒的含量，同時也取決于粉煤灰的細度。細度越大，水化觸及面越大，二次水化反應越充分，且“二次反應”產生的凝膠封堵了毛細管路，增強了密實性，提高了混凝土的耐久性。這種“二次水化反應”只有Ⅰ級粉煤灰和磨細粉煤灰可以徹底完成。所以摻加Ⅰ級或磨細粉煤灰是很有必要的。

但使用粉煤灰時，還應嚴格控制SO3的含量。因硫酸鹽與硅酸鹽發生反應后，生成鈣礬石。如SO3含量過大，生成的鈣礬石過多，則會引起混凝土的體積的不穩定性，降低混凝土耐久性。這種現象在學術上稱為“水泥桿菌”。所以，配制高性能微膨脹混凝土時，粉煤灰中SO3含量應控制在0.5%～1.5%左右。并且在配制高等級高性能的微膨脹混凝土時，摻用粉煤灰，它可以起到減少水泥用量的作用，也可以起到增加混凝土的和易性、可泵性、提高混凝土的強度的作用，并可降低混凝土中的水化熱，提高新拌及硬化混凝土性能。配制C50及以上的高性能微膨脹混凝土必須摻用外摻料，并應摻加Ⅰ級或磨細粉煤灰。如摻Ⅱ級及以下的粉煤灰，會造成強度降低，混凝土干縮增大。粉煤灰的技術指標，應符合現行國家標準《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》的規定。

1.5　外加劑

高效減水劑能使水泥起到分散作用，以改善混凝土的和易性并相對地釋放出一部分水，在維持W/C不變時，可以減少立方用水量，減少由于多余的水分蒸發而留下的毛細孔體積，且孔徑變細，結構致密，同時水化使生成物分布均勻，這對于減少混凝土的收縮，提高混凝土的密實性是很有好處的。W/C不變，立方水泥用量可以減少，從而對于減少水化熱、降低混凝土溫度也起到很好的效果。有的減水劑摻有緩凝成份，能抑制水泥初期水化作用，這就有可能使溫升速度緩慢，可改善混凝土的密實性、粘度等。所以，高效減水劑是配制高性能混凝土的主要成份。國內這種減水劑主要是萘系高效減水劑及密胺樹脂類高效水劑。由于鋼管混凝土在整個灌注期間，混凝土是蠕動性的，需一定的運輸和泵送時間，且鋼管混凝土在灌注后無法排出氣泡及養護。所以對外加劑的選擇尤為重要，因外加劑摻在不同膨脹劑的混凝土中產生的效果不同，選擇外加劑一定要多次試驗后方可使用。根據試驗，緩凝型減水劑會降低混凝土膨脹率，所以，摻加緩凝型減水劑時應多次試驗，認為混凝土膨脹率合適才可使用。配制高性能微膨脹混凝土選用的高效減水劑應具有緩凝作用或是高效減水劑和緩凝劑搭配使用，且是非引氣型、低氣泡的減水劑。此類高效減水劑的質量應符合現行國家標準《混凝土外加劑》規定。

1.6　膨脹劑

混凝土中摻加膨脹劑，在水泥硬化過程中，形成大量的體積增大的結晶體—水化硫鋁酸鈣C3A·3CaSO4·32H2O(又名鈣礬石)。它能產生一定的膨脹能，在有鋼管約束條件下，在結構中建立0.2～0.3MPa預應力，可抵消混凝土在硬化過程中產生的收縮應力，從而能使混凝土中的孔隙減小，毛細孔徑減小，提高混凝土的密實性，混凝土的抗壓強度和軸心抗壓強度也成倍地增長，這時膨脹能轉變為自應力，使混凝土處于受壓狀態，從而提高抗裂能力。所以微膨脹混凝土在有應力情況下，自身的強度遠遠大于設計值，其強度保證率大于97％。

選擇膨脹劑一定要多試驗幾個品種，膨脹劑應對混凝土后期強度及質量無損害，與所用水泥適應性好。在我國主要是使用U型膨脹劑、復合膨脹劑及明礬石膨脹劑。

2　設計高性能膨脹混凝土的幾個問題

2.1　試配強度

混凝土的施工配制強度應高于設計要求的標準值，以滿足強度保證率的需要。標準差的確定，可按一般高性能混凝土的設計方法進行配制強度的計算，不需要計算后按高一級強度等級的強度值作為施工配制強度，主要一點在于進行施工配合比的驗證工作。該種微膨脹混凝土設計強度一般為C40～C50，根據以往的經驗 和高性能混凝土的設計原則，應控制水灰比，把水灰比確定為定值。由于W/C對鋼管混凝土的膨脹系數影響很大，W/C小，膨脹時間延長，不利于鋼管受力；W/C大，則膨脹發揮較早，強度下降，對提高結構受力不利。所以在設計過程中一定要根據多次試驗，控制好W/C。然后，進行各種材料用量的調整。

2.2　砂率的確定

由于在高性能混凝土的設計中，砂率是根據測得砂、石混合最小空隙率(a＝(表觀密度-容重)/表觀密度)計算而來，該計算值為最佳砂率。在配制高等級高性能混凝土過程中尤其重要。但鋼管混凝土的灌注過程和一般高等級混凝土的灌注過程是不一樣的，該種混凝土是采用在鋼管中頂升灌注，在頂升的過程中，混凝土要有極好的和易性。粗骨料在頂升過程中不會由于自身的重力作用而下落，否則會造成頂升壓力過大而失敗。在設計混凝土配合比過程中混凝土中碎石應稍微呈懸浮狀態，不能下沉。所以該種混凝土的砂率可提高一些。由于提高了砂率，會造成混凝土的水泥用量比原來要大些，膨脹率會小些。但只要能保證灌注的鋼管混凝土后期為無應力或微應力即可。

我們所進行的兩種配合比的設計，試驗結果見表1～表3。

表1

水灰比

W/C

水泥

kg

水

kg

河砂

kg

卵石

kg

砂率

%

坍落度

cm

膨脹劑

kg

ZMA-P減水劑

(水泥用量的)

FDN-440緩凝減水劑

(水泥用量的)

0.44

386

170

671

1247

35

20

42.9

15‰

3‰

0.44

386

170

767

1151

40

21

42.9

15‰

3‰

表2

3d強度(MPa)

7d強度(MPa)

28d強度(MPa)

36.1

40.3

49.9

30.4

36.2

46.9

表3

養護方法

限制膨脹率(×10-4)

3d

7d

14d

21d

28d

60d

空氣中養護

9.82

10.36

9.76

9.43

9.38

8.13

8.87

7.96

7.03

5.12

水中養護

18.33

23.21

12.64

15.72

19.83

9.96

材料：江油水泥廠產普通硅酸鹽水泥525R

綿遠河河砂　Mk=2.9　p=2.73kg/m3

綿遠河卵石　Dmax=30mm　p=2.68kg/m3

U型膨脹劑

ZMA-P高效減水劑　FDN-440緩凝減水劑

以上說明增大砂率會造成強度下降，膨脹值降低。但Sp為40%的混凝土和易性比Sp為35%的混凝土要好，且混凝土中碎石為懸浮狀。

2.3　凝結時間的確定

由于鋼管混凝土一般都采用頂升灌注法，在頂升的過程中，不允許混凝土初凝，所以在設計中就應考慮摻加高效減水劑或緩凝劑，以延緩混凝土的凝結時間。但摻加緩凝劑會減少混凝土的膨脹率，這樣就產生了相互矛盾。為解決此問題，在膨脹值不符合設計要求的情況下，可摻加礬土水泥或石膏，或在現場進行模擬試驗，在什么膨脹條件下，可保證鋼管混凝土的飽和度，也可在允許的范圍內，增大高效減水劑的摻量，使緩凝延長。但摻用范圍應嚴格控制試驗，摻量過大，會引起泌水及和易性降低。這樣幾個方面同時進行多次試驗，就可解決緩凝條件下，混凝土的膨脹率問題。

2.4　膨脹劑摻量

對膨脹混凝土來說，膨脹劑的摻量，直接關系到混凝土膨脹率的問題。以下是我部進行的試驗研究(表4、表5)。

表4

UEA摻量

(%)

水中養護膨脹率

空氣中養護膨脹率

3d

7d

10d

14d

7d

14d

21d

28d

60d

8

12.40

17.85

11.61

2.08

0.44

0.82

0.46

-0.58

-2.28

10

16.23

21.10

14.43

10.55

8.96

9.39

8.93

8.96

7.09

12

19.00

27.85

16.28

19.50

17.72

17.42

17.02

15.75

14.34

-0.19

-0.39

-0.70

-0.74

-0.95

-1.51

-1.84

-2.66

-3.03

可以得知，在保持坍落度、水灰比、減水劑摻量不變的情況下，隨著內摻U型膨脹劑的增加，混凝土的限制膨脹率增加，混凝土強度下降，而坍落度損失增大，所以根據工程設計要求，經過試驗，選擇合適的膨脹劑摻量是極其重要的。

表5

砂率

(%)

試件抗壓強度(MPa)

坍落度

(cm)

坍落度損失(cm)

3d

7d

28d

30min

60min

42

34.5

42.1

53.9

19.2

2.0

3.0

42

33.2

40.6

49.8

20.0

2.5

3.7

42

32.3

39.1

47.5

20.7

3

5.5

30.8

37.4

44.1

21.0

5.0

103.0

2.5　膨脹值的確定

鋼管拱橋混凝土一般都是在限制條件下膨脹，膨脹值小，則鋼管中混凝土會與鋼筋間產生空隙，造成鋼管與混凝土無法連成整體，受力降低；而膨脹過大，則在鋼管內部形成很大的自應力，就會破壞混凝土內部結構，鋼管本身一直在橫向自應力的受力情況下，對本身結構受力有很大影響。因此，膨脹混凝土應有一個宜于控制的較大的膨脹值范圍。根據我們施工實踐認為鋼管混凝土設計為無應力或微應力時，膨脹混凝土限制膨脹率28天控制在(2～6)×10-4的膨脹值是合理的。經現場超聲波檢測達到飽滿、密實、無空隙，經測試其動靜載試驗都達到設計要求。所以根據成功的事例證明，控制無應力或微應力鋼管橋中膨脹混凝土的膨脹值時?？煽紤]較大范圍，這樣易于控制，不至于因膨脹值微小的變化，造成構件結構受力的破壞。

3　結束語

篇7

[關鍵詞] 微膨脹混凝土；超尺寸鋼筋混凝土結構；取消伸縮縫；無縫施工

[中圖分類號] TU755.9 [文獻標志碼] A [文章編號] 2095-4085（2012）-06-0105-03

一、引言

超尺寸鋼筋混凝土結構在具體施工過程中，按照規范要求一般采取設置后澆帶（結合伸縮縫位置）的方法，以消除因混凝土干縮和降溫冷縮而引起的裂縫。后澆帶的設置給現場施工帶來許多弊端：后澆帶處防水效果不好，容易滲漏、施工煩雜、工序多、周期長，造價相應增加。公司技術人員與山東省建筑材料設計研究院新技術研究所專家通過全方位分析、研討與論證，結合過去施工應用的成功經驗，擬采取以下方案。

1、設計后澆帶部位改為膨脹加強帶，加強帶混凝土采用強度等級、抗滲等級提高一級的微膨脹混凝土。加強帶寬度為2m，其兩側分別設V型的5mm方孔鋼絲網，防止混凝土流入加強帶內，鋼絲網中間增加φ12立筋加固，也兼作鐵絲網支撐用。

2、厚大體積底板混凝土水化熱高，混凝土收縮大，易產生裂縫，結合建設工程的實際情況，宜采用高性能混凝土。建議采用I級粉煤灰、礦渣微粉或其混合物等量取代水泥，減少水泥用量，以降低混凝土的收縮。

3、采用超緩凝技術，使混凝土緩凝時間在12小時以上，延緩混凝土水化放熱的過程，降低水化熱熱峰值。

二、工藝原理

1、JEA低堿高效膨脹防水劑的抗裂防滲原理

JEA系列膨脹防水劑是由多種鹽類復合，經物化改性而制成新型低堿復合外加劑。將其適量摻量入水泥、混凝土（包括砂漿、凈漿、下同）中，可與水泥水化物反應生成大量膨脹性結晶水化物——鈣礬石3CaO、3CaSO4、32H2O）而使混凝土產生適度膨脹。在約束（如：基礎約束、鄰位約束、配筋等）條件下，其膨脹能將轉化為壓應力即自應力，此壓應力可抵消混凝土干縮和冷縮產生的拉應力，從而彌補了普通混凝土收縮開裂的缺陷。而后期形成的鈣礬石可填充、切斷混凝土中毛細孔、密實混凝土，從而提高混凝土的強度、抗滲、抗凍等耐久性能，形成結構自防水混凝土，達到永久防水之功效。在限制膨脹下導入的預壓應力值為0.2～0.8MPa，這相當于提高了混凝土的早期抗拉強度，同時，推遲了砼收縮的產生過程。當混凝土開始收縮時，其抗拉力已增長到足以抵抗收縮應力，從而防止和減少了收縮，使之不產生裂縫或將裂縫控制在允許范圍之內。

2、超尺寸結構無縫施工的有關計算

根據有關理論，當混凝土最終變形E=Eσ-EL-EW+Ee

混凝土的絕熱溫升為：Tmax=M×Qi/（p×c）

式中：M——水泥熟料用量

p——混凝土密度2300～2500kg/m3

c——比熱，一般為0.92～1.0×103J/（kg×℃）取0.93×103

Qi——水泥熟料水化熱（J/kg）

設：水泥熟料礦物組成為：C3S、50%；C2S、20%；C3A、7%；C4AF、13%，則：該水泥3天水化熱為：

Q3=240×50%+50×20%+880×7%+290×13%

=120+10+37.7+61.6=229.3×103（J/kg）

28天水化熱為：

Q28=377×50%+105×20%+1378×7%+494×13%

=370×103（J/kg）

例：濟南奧體中心地下工程底板長300m、寬100m，屬超尺寸鋼筋混凝土結構，其相關計算如下：

（1）、混凝土補償收縮計算

A、采用PS配制C35P12高性能防滲混凝土澆筑底板：PS水泥用量360kg/m3、粉煤灰用量100kg/m3、復合膨脹防水劑13.8kg/m3，有關計算如下：

底板絕熱溫升最高值：

Tmax=（360×30%×370×103）/（2400×0.96×103）=17.3℃

底板為上表面一維散熱，散熱系數取0.60，則混凝土內部溫升為：

T1=0.60×17.3=10.4℃

環境氣溫10℃～15℃，取平均溫差：T2=（15-10）/2=2.5℃

故底板混凝土的最大冷縮值為：

EL=σ（T1+T2）=1.0×10-5×（10.4+2.5）=1.29×10-4

混凝土的干縮率地下洞室為（0.5～1.5）x10-4，取1.0×10-4，

則混凝土總收縮率為：1.29×10-4+1.0×10-4=2.29×10-4

配筋率取0.4%，微膨脹混凝土彈性伸長率為0.43Eσ，則地下室補償收縮混凝土的限制膨脹率為：

Eσ=1.29×10-4+1.0×10-4-0.43Eσ

即Eσ=（1.29×10-4+1.0×10-4）/1.43=1.6×10-4

若考慮混凝土的極限拉伸SK（1.5～2.0）×10-4），微膨脹混凝土最終變形：

E=1.6×10-4-2.29×10-4=-0.69×10-4

因0.69×10-4

B、若采用P0配制C35P12高性能混凝土澆筑底板： P0水泥用量260kg/m3、粉煤灰以100kg/m3、礦粉120kg/m3、復合膨脹防水劑15kg/m3，有關計算如下：

底板絕熱溫升高值：

Tmax=（260×85%×370×103）/（2400×0.96×103）=35.5℃

底板為上表面一維散熱，散熱系數取0.60，則混凝土內部溫升為：

T1=0.60×35.5=21.3℃

環境氣溫10℃～15℃，取平均溫差：T2=（15-10）/2=2.5℃

故該類底板混凝土的最大冷縮值為：

EL=σ（T1+T2）=1.0×10-5×（21.3+2.5）=2.38×10-4

混凝土的干縮率地下洞室為（0.5～1.5）x10-4，取1.0×10-4，配筋率取0.4%，微膨脹混凝土彈性伸長率為0.43Eσ，則地下室混凝土的限制膨脹率為：

Eσ=2.38×10-4+1.0×10-4-0.43Eσ

即Eσ=（2.38×10-4+1.0×10-4）/1.43=2.36×10-4

考慮混凝土的極限拉伸SK（1.5～2.0）×10-4），微膨脹混凝土的最終變形：

E=2.36×10-4-3.38×10-4=-1.02×10-4

因：1.02×10-4

C、樓（層）板：采用P0配制C30P8高性能混凝土澆筑樓板，P0水泥用量240kg/m3、粉煤灰以80kg/m3、礦粉80kg/m3、復合膨脹防水劑12kg/m3，有關計算如下：

Tmax=（240×85%×370×103）/（2400×0.96×103）=32.8℃

每層樓板因多維散熱，混凝土散熱系數取0.3，則樓板混凝土溫升為：

T1=0.30×32.8=9.84℃

環境氣溫平均溫差仍取2.5℃，故該樓板的最大冷縮值為：

EL=α（T1+T2）=1.0×10-5×（9.84+2.5）=1.23×10-4

混凝土干縮率自然環境中（1.5～2.5）×10-4，取2.0×10-4

配筋率取0.15%時，微膨脹混凝土的彈性伸長率為0.25Eα，則該樓板補償收縮混凝土的限制膨脹率為：

Eσ=1.23×10-4+2.0×10-4-0.25Eσ

即：Eσ=（1.23×10-4+2.0×10-4）/1.25=2.58×10-4

同理：考慮混凝土的極限拉伸值，若微膨脹混凝土的最終變形：

Eα=2.58×10-4-3.23×10-4=-0.65×10-4

因0.65×10-4

D、若采用460kg/m3普通硅酸鹽水泥配制普通混凝土澆筑該底板，底板絕熱溫升最大值：Tmax=（460×85%×370×103）/（2400×0.96×103）=62.8℃

底板上表面為一維散熱，散熱系數取0.60，則混凝土內部溫升為：

T1=0.60×62.8=37.7℃

環境氣溫10℃～15℃，取平均溫差：T2=（15-10）/2=2.5℃

故底板混凝土的最大冷縮值為：

EL=α（T1+T2）=1.0×10-5×（37.7+2.5）=4.02×10-4

混凝土的干縮率地下洞室為（0.5～1.5）×10-4，取1.0×10-4

則混凝土總收縮率為：4.02×10-4+1.0×10-4=5.02×10-4

混凝土的極限拉伸SK[（1.5～2.0）×10-4]，

E=（1.5～2.0）×10-4-5.02 ×10-4=-（3.52～3.02）×10-4

因3.02～3.52>SK（1.5～2.0×10-4），所以混凝土必然開裂。

（2）、伸縮縫間距的計算；仍以本工程為例計算如下：

A＼地下洞室干縮最大當量溫差為T3=T/α=1.5×

10-4/1.0×10-5=15℃。

微膨脹混凝土最小補償當量溫差：

T4=E/α=2.29×10-4/1.0×10-5=22.9℃；

底板微膨脹混凝土綜合溫差：

T=T1+T2+T3-T4=10.4+2.5+15-22.9=5℃

該工程地基為混合土，取水平阻力系數CX=0.8MPa/mm，微膨脹混凝土彈性模量（28天）取3.3×10-4MPa，混凝土平均伸縮縫間距按下式計算：

H·E |λT|

L1=1.5× ·arcosh

Cx |λT|- |SK|

2400×3.3×10-4 |1.0×10-5×5|

=1.5× ·arcosh

0.8 |1.0×10-5×5|- |1.75×10-4|

因│5×10-5│-│1.75×10-4│

B、同理，每層樓板干縮的最大當量溫差：T3=2.5×10-4/1.0×10-5=25（℃）。

微膨脹混凝土最小補償當量溫差：T4=E/α=2.58×10-4/1.0×10-5=25.8（℃）

微膨脹混凝土綜合溫差：T=9.84+2.5+25-25.8=11.5℃

因樓板澆筑在梁柱上，取其水平阻力系數CX=1.25Mpa/mm，則該樓板平均伸縮縫間距為：

2400×3.3×104 |1.0×10-5×11.5|

L=1.5× ·arcosh

篇8

【關鍵詞】補償收縮混凝土；裂縫；養護

在人們生活水平的逐步提高的過程中，對居住的水平也有了提高。在混凝土裂縫控制方法中，利用補償收縮混凝土控制混凝土裂縫的方法是成功控制許多超長鋼筋混凝土結構施工裂縫的方法之—。這種材料的運用，為施工單位提供了控制房屋質量的有效保證。

一、補償收縮混凝土控制裂縫的原理

現時市場上的膨脹劑大部分都是硫鋁酸鹽型膨脹劑，其膨脹源是鈣礬石（C3A·3CaSO4·32H2O）。為配制補償收縮混凝土.最常用的方法是在混凝土中摻加膨脹劑。摻加膨脹劑配制的補償收縮混凝土與普通混凝土一樣，必須循設計、施工、材料三者緊密結合的方式來解決混凝土的裂縫問題。而認為只要摻加了膨脹劑，就能控制混凝土不產生裂縫的概念是錯誤的。因為，在設計配筋和施工合理的條件下，衡量補償收縮混凝土補償收縮能力的最重要的指標是混凝土的限制膨脹率。在應用中，必須根據采用的水泥、外加劑等原材料情況，以及設計上的配筋分布和配筋率情況、工程部位的約束狀態、構件的尺寸、混凝土的標號、施工面積、混凝土的塌落度、是否摻加粉煤灰、膨脹劑的質量等進行合理的抗裂混凝土配合比設計。在設計和試配補償收縮混凝土配合比時，除對混凝土的強度、抗滲等指標進行檢驗外，最重要的是進行混凝土限制膨脹率的測試，根據工程不同部位約束的大小，來設計混凝土限制膨脹率的大小，從而確定膨脹劑的合理摻量。

當混凝土膨脹時受到鋼筋或其他限制物的限制，鋼筋則因混凝土的膨脹而伸長，此時在鋼筋中產生拉應力，在混凝土中相應產生壓應力，這種壓應力能夠抵消導致混凝土開裂的全部或部分拉應力，在混凝土中產生0.2MPa～0.8MPa預壓應力，能有效地補償混凝土的干縮和冷縮，從而避免混凝土的開裂。同時，大量的鈣礬石晶體填充了混凝土的毛細孔縫，改善了混凝土的孔結構，使毛細孔變細、減小，增加了致密性，顯著提高了混凝土的抗裂防滲性能及耐久性和抵抗周圍環境介質侵蝕的能力。適用于結構自防水、抗裂防水混凝土和超長混凝土結構的無縫施工等場合。

二、補償收縮混凝土的配合比設計

在進行補償收縮混凝土的配合比設計時，除應進行常規的試驗外，還應增加對混凝土的限制膨脹率的設計、測試內容。

1、膨脹劑的選擇

目前市場上膨脹劑的品種很多，質量存在參差不齊，甚至還存在不合格、假冒、偽劣的產品。在合格的膨脹劑中，產品的性能也不盡相同，其膨脹率的大小存在高低之別。有的膨脹劑雖然膨脹率高，但干空的收縮率很大，存在膨脹與收縮“落差”太大的現象。因而在選擇膨脹劑時，必須檢驗膨脹劑的膨脹率。只有對膨脹劑的質量有了充分的了解，才能選擇適宜的膨脹劑。

2、補償收縮混凝土配合比設計原則

研究表明，在固定膨脹劑摻量的情況下，混凝土的限制膨脹率遠小于砂漿的限制膨脹率，而砂漿的限制膨脹率又遠小于凈漿的限制膨脹率，這是因為影響混凝土的限制膨脹率的因素遠多于砂漿凈漿，除砂、石、水泥品種、水灰比、砂率等對混凝土的限制膨脹率有影響外.以下因素對混凝土的限制膨脹率起著顯著的作用，如膨脹劑的摻量、外加劑、混凝土塌落度、混凝土凝結時間、混凝土標號及每立方米混凝土中水泥的用量、粉煤灰摻量等。

1）膨脹劑的摻量。有些觀點認為，只要摻加了膨脹劑.配制的混凝土就是微膨脹混凝土。這是一個錯誤的觀點。因為膨脹劑摻量不足或膨脹劑的膨脹率偏低時，其所產生的少量的鈣礬石晶體僅起填充混凝土的毛細孔的作用，即提高了混凝土的抗滲性，所產生的微膨脹非常小，補償收縮混凝土收縮的能力遠遠不夠，混凝土剩余的收縮變形遠大于混凝土的極限延伸率。只有生成較多的鈣礬石晶體產物時，混凝土才會產生良好的微膨脹性。膨脹劑摻量越低，混凝土的限制膨脹率越小。提高膨脹劑的摻量能顯著提高餛凝土的膨脹率。因而，應根據所配制的混凝土的限制膨脹率的大小來確定膨脹劑的摻量。

2）外加劑?；炷镣饧觿藴手幸幎ǎ坏绕吠饧觿?8天的混凝土收縮率比不大于125%，合格率28天的混凝土收縮率比不大于135%。一般在推薦摻量下，28天摻外加劑的混凝土與空白混凝土的收縮率比在115—129%的范圍內。從以上可知，外加劑是增大混凝土收縮的，并且，摻量越大，混疑土的收縮越大。目前.大多數工程采用泵送混凝土施工，外加劑已成為混凝土的第五組分。因而在配制泵送補償收縮混凝土時，應適當提高膨脹劑的摻量。

3）混凝土塌落度?；炷恋乃涠仍酱?，在同一膨脹摻量下.混凝土的限制膨脹越小。故采用泵送混凝土時，要配制抗裂性好的補償收縮混凝土，必須提高膨脹的摻量。

4）混凝土凝結時間?；炷恋哪Y時間太短，水泥的水化反應較快，混凝土的早期收縮現象較大，混凝土的凝結時間太長，膨脹劑的膨脹能大都分消耗在塑性階段。膨脹劑的混凝土的凝結時間宜控制在l0—20小時的范圍內，一般厚度的構件采用下限，大體積混凝土采用上限。

5）混凝土標號和每方混凝土中的水泥用量?？v觀混凝土的裂縫情況，低標號的混凝土開裂較輕，高標號的混凝土開裂較重?；炷翗颂栐礁撸糠交炷林械乃嘤昧吭酱?，混凝土的收縮越大，因此，必須相應提高膨脹劑的摻量。

6）粉煤灰。在混凝土中摻加適量的粉煤灰，可明顯改善混凝土的和易性，降低大體積混凝土的水化熱，控制混凝土的溫差收縮應力。但粉煤灰對混凝土干縮率的影響目前還沒有統一的觀點，有的人認為粉煤灰增大混凝土的干縮率，有的人認為基本無影響。不管粉焊灰是增大還足不影響混凝土的干縮率，它對摻膨脹劑的混凝土的膨脹率是有影響的。在配制補償收縮混凝土時，必須把粉煤灰的量計入到膠凝材料中，即計算膨脹劑摻量時，應把粉煤灰的量一并加到水泥中計算。否則，混凝土的限制膨脹率明顯偏低。

因此，在配制補償收縮混凝土配合比時，應增加混凝土限制膨脹率的檢測項目，對混凝土是否確實具有微膨脹性進行實際檢測。只有這樣，才能更好地或用補償收縮混凝土來控制混凝土的裂縫。同時，在進行補償收縮混凝土配合比設計時，膨脹劑的摻量要根據所要求的限制膨脹率進行確定。

三、補償收縮混凝土的施工及養護方法

在施工過程中，應嚴格控制混凝土的原材料質量和用量，嚴格按混凝土的配合比拌制混凝土?；炷恋乃涠纫刂坪?，泵送混凝土的入模塌落度不宜超過200mm。

篇9

關鍵詞：隧道工程 微膨脹混凝土 隧道二襯 應用

近年來，隨著交通工程施工技術及社會經濟的快速發展，隧道作為一種重要的公路工程結構形式被廣泛地采用。然而，作為一種地下構筑物，為了保證高速行車的安全及隧道結構本身的耐久性，其結構的防水能力就顯的尤為重要。為了達到有效防水的要求，除了有二次襯砌與初期支護間大量鋪設防水卷材外，有的還在二次襯砌混凝土中加入一定量的外摻料，以達到增加混凝土自身防滲透能力的效果。較為普遍的方法是使用膨脹水泥或者在普通混凝土中摻入膨脹劑。本人總結在金麗溫高速公路桐嶺崗隧道二襯砼施工實踐中的成功經驗，就摻膨脹劑的自防水混凝土的設計與施工應注意的問題談幾點自己的認識與體會。

1、微膨脹混凝土的自防水原理

根據有關研究表明，在沒有約束的條件下，自由收縮不會引起水泥混凝土開裂；在有約束的條件下，由收縮引起的混凝土內部拉應力達到一定值時，就會引起混凝土出現裂縫；沒有受到約束的自由膨脹會導致混凝土內部疏松，甚至產生混凝土開裂；如果膨脹受到約束，這樣就等于是利用混凝土的膨脹來補償混凝土在約束條件下的收縮，于是混凝土變得更加緊密。隧道二次襯砌混凝土處在鋼筋、模板、巖面及相鄰的混凝土面等的約束條件下，由于各種原因引起的收縮一般都會使得混凝土產生不同程度的開裂，假若襯背的防水卷材又沒能完全隔斷水的進入，于是就出現了二襯的滲漏水現象。在混凝土中摻入膨脹劑后，就可以利用約束下的混凝土微膨脹來補償混凝土的收縮變形，避免混凝土由于開裂產生滲水，從而達到混凝土的自防水效果。

在金麗溫高速公路桐嶺崗隧道二襯C25砼配合比設計時，我們選用的是浙江“紅獅”牌P.O32.5水泥，膨脹劑經試驗比對后選用了溫州“明星”牌UEA膨脹劑，根據廠家建議并經不同摻量的砼抗滲試驗對比后確定按水泥用量的12%摻加。該二襯砼設計要求抗滲等級P10，實際試驗結果達到了P12級。

2、水灰比對混凝土膨脹效果的影響

理論上，據有關研究顯示，混凝土內水泥完全水化所結合的水占水泥質量的0.227，而使水泥完全水化并具有最低毛細孔隙率的水灰比為0.438。實際上，即使水灰比達到0.5，隨著水化的不斷進行，水化物增多，自由水減少，混凝土中的水泥也不可能完全水化。混凝土中的自由水隨水灰比的降低而減少，膨脹劑中重要組分CaSO4的溶出量隨自由水的減少而減少，當水灰比很小時，膨脹劑中參與水化的膨脹劑組分在混凝土的使用期間的適當條件下，生成二次鈣礬石，這種二次鈣礬石的膨脹會造成混凝土的劣化。但是，有關研究資料也表明，當水灰比較高時，較大水灰比的混凝土中較大的孔隙率可以吸收較多的膨脹能，從而導致在此情況下的膨脹混凝土的膨脹率隨水灰比的增大而減小，而較致密的混凝土才能產生較大的膨脹。由此可知，水灰比太大或太小對隧道二襯膨脹混凝土都是不利的。經驗證明，水灰比在0.45～0.55之間的二襯膨脹混凝土，其防水抗滲性能及抗壓強度均有較好的表現。

本人在金麗溫高速公路桐嶺崗隧道二襯C25砼配合比設計時，經計算及調試采用的水灰比為0.49。

3、水泥用量對膨脹混凝土的影響

目前隧道二襯混凝土普遍采用泵送澆筑的方法施工，這就要求混凝土要有較大的流動性（坍落度100mm～180mm），也就必然要求提高混凝土的用水量，水泥用量也隨之提高了。水泥用量的增多，就使得較大體積的混凝土中溫升增高，同時膨脹劑的水化也會放出較大的水化熱，使得混凝土內的溫升更加有所提高。膨脹劑在混凝土中的水化產物是鈣礬石（C3A.3CaSO4.32H2O），有關熱分析表明，人工合成的鈣礬石在溫度約為650C時開始脫水，在65～850C溫度下鈣礬石的形成受到限制。而有關研究又表明，當水灰比為0.45左右、使用普通硅酸鹽水泥而又摻入膨脹劑時，混凝土的絕熱溫升可達550C。對于厚度超過1m的混凝土基礎，在常溫下（200C），其混凝土內部的溫度會超過750C。如果施工中控制不當，膨脹劑產生的膨脹應力不足以補償溫差應力時，就會發生開裂，影響混凝土質量及自防水效果。為了有效地降低混凝土內部溫升，除了必要時在施工中采取一些降溫措施外，還應使用高效減水劑以達到在水灰比不變時減少水泥用量的目的。

在金麗溫高速公路桐嶺崗隧道二襯C25砼配合比設計中，按水泥用量的0.75%摻用了上海“新浦”XP-2減水劑，減水率15%，水泥用量為347Kg/m3。

4、攪拌對二襯膨脹混凝土混凝土質量的影響

大家都知道混凝土的攪拌對混凝土的勻質性具有關鍵性的意義。雖然混凝土配料機及強制式攪拌機的使用對混凝土拌合物的勻質性起到了有效的作用，但同時我們還必須充分地重視混凝土的有效攪拌時間，攪拌時間不足時，也會明顯地影響著混凝土拌合物的勻質性。在實際生產施工中，混凝土在攪拌站的實際攪拌時間很多都得不到充分的保證，因為種種原因，很多混凝土在攪拌站的實際攪拌時間只有1分鐘左右，甚至有的只有30秒。要知道就是普通混凝土，也需要約75秒的時間才能使混凝土被充分地攪拌均勻，何況在隧道二襯混凝土中還要加入膨脹劑及高效減水劑，如果攪拌不均勻，減水劑的作用得不到充分的發揮，會影響混凝土的和易性及強度，膨脹劑分布不均勻會導致混凝土因不均勻膨脹而開裂。另外，那種認為攪拌運輸車的不斷攪拌可以彌補攪拌站攪拌時間不足的說法是錯誤的，這是因為運輸車的攪拌是自落式的，它的作用是防止混凝土的假凝，它的攪拌與攪拌站的強制式攪拌是不同的。因此，在摻膨脹劑及減水劑的隧道二襯混凝土攪拌時，保證2min以上的攪拌時間是必要的。

在桐嶺崗隧道二襯混凝土施工中，我們要求在砼拌和時，強制攪拌必須保證在120秒以上。在實際施工中，砼的工作性及抗滲性能都得到了充分的發揮。

5、水養護對二襯膨脹混凝土質量的影響

充足的水分是水泥水化和膨脹劑發生作用的保證，水養護是摻膨脹劑的混凝土施工的重要措施。有關研究表明，在水養護下混凝土膨脹速率至少在14d以后才趨于緩和。另外，早期沒有澆水或者澆水中斷時，混凝土內部毛細孔就會被切斷，再澆水時，水便進不了混凝土內部，使水泥及膨脹劑的水化消耗混凝土內本來就很少的自由水，以致混凝土得不到有效膨脹，反而甚至產生較大的自收縮，從而影響混凝土質量。根據桐嶺崗隧道二襯砼的施工實踐，為了保證混凝土膨脹作用的有效發揮，必須確保二襯混凝土7d以上的連續水養護時間。

6、總結

桐嶺崗隧道二襯工程在工后運營至今，一直保持著良好的防水效果。從上面的分析及在桐嶺崗隧道中的應用實例可以看出，在混凝土中摻入適量的膨脹劑，利用約束下的混凝土微膨脹來補償混凝土的收縮變形，避免開裂滲水，從而達到混凝土的自防水效果，而合理的水灰比（0.45～0.55）、適當減少水泥用量、充分攪拌及確保砼的水養護時間又是膨脹自防水混凝土有效發揮作用的保證。

篇10

關鍵詞：地下工程超長無縫結構設計技術

1．地下工程超長無縫結構設計原理

地下工程超長無縫結構設計的思路是“抗放兼施，以抗為主”，利用膨脹加強帶所建立的預壓應力，與混凝土抵抗收縮變形所產生的拉應力達到補償平衡，這是設計的關鍵。膨脹加強帶的構造一般共設置二道(包括底板、墻板、頂板)，寬度2m，在加強帶的兩側架設密孔鋼絲網，網孔5mm，以防止帶外混凝土流入加強帶，帶內增加水平構造鋼筋，加強帶混凝土強度等級要求比兩側混凝土提高一級，施工中，先澆一側帶外混凝土，澆到加強帶時，改用膨脹混凝土連續澆搗。膨脹混凝土用于超長結構無縫施工，其限制膨脹率設計和設定非常重要，膨脹率偏小，則補償收縮能力不足，無縫施工難以實現，膨脹率過大，對混凝土強度有明顯的影響。微膨混凝土的設計，主要是在混凝土的配比中摻入適量的外加劑、添加劑，使得混凝土在凝固過程中產生水化熱和凝固后的干燥收縮，即熱脹冷縮所產生的變形壓縮到最低的一種構思。

2．某工程概況

該工程為一商業廣場，地下工程為現澆鋼筋混凝土框架結構，長約440m，寬約420m，地下一層，局部二層，總建筑面積42萬平方米，地下室占地面積16萬平方米，建筑面積19萬平方米?；A為嵌入式整體肋梁筏板，底板厚400-700mm，地梁尺寸多為1000×1500mm，外剪力墻厚350-400mm，混凝土設計標號C30/S10。結構屬于超長無縫混凝土結構。

3. 超長無縫結構設計技術

3.1超長無縫結構總體設計

對于超長結構工程的無縫設計問題，目前已形成了較系統的經驗和理論。膨脹劑在常規摻量下，一般可60m不設縫，當超過60m時，可采用“加強帶”解決，帶寬2m，“加強帶”內大摻量，帶兩側普通摻量。帶兩側設鋼絲網，目的是防止兩側混凝土流入“加強帶”內。施工時連續澆筑，澆到加強帶時改換配合比。

結合超長結構無縫理論和膨脹劑抗裂技術要求，根據本建筑要求及地基情況，底板分為A-F六個區域，使用摻YQA膨脹補償收縮混凝土。每個分區內大約每40m設一條膨脹加強帶，帶寬2m；加強帶二側設孔徑小于5mm鋼絲網，帶中膨脹混凝土摻入12％YQA膨脹劑，混凝土標號較底板砼增加5MPa。每80m設一條后澆加強帶，帶寬800mm，帶中摻入12％YQA膨脹劑的膨脹混凝土，混凝土標號較底板砼增加5MPa。

對于工程地下室超長、結構及工程地質條件復雜，施工技術要求較高情況，除必須滿足強度、剛度、整體性和耐久性外，還存在裂縫控制及防水問題。所以如何控制混凝土硬化期間水泥水化過程釋放的水化熱所產生的溫度變化和混凝土干縮的共同作用，產生的溫度應力和收縮應力導致鋼筋混凝土結構開裂，成為施工技術的關鍵。

3.2后澆加強帶與膨脹加強帶設計

后澆加強帶是一種擴大伸縮縫間距和取消結構中永久伸縮縫的有效措施，它是施工期間保留的]臨時收縮變形縫，保留一定時間后，再進行填充封閉，后澆成連續整體的無伸縮縫結構，這是一種“抗放兼施，以放為主”的設計原則。因為混凝土存在收縮開裂問題，后澆加強帶的設置就是把大部分約束應力釋放，然后以膨脹混凝土填充，以抗衡殘余收縮應力。后澆加強帶間歇施工，總長度控制在80m左右。

為確保地下工程混凝土底板和墻板在施工和使用階段不出現有害裂縫，采用了YQA膨脹劑。A-F區域各個分區內大約每40m設一條膨脹加強帶，帶寬2m；帶兩側設孔徑小于5mm鋼絲網，帶中用12%YQA膨脹劑，混凝土標號增加5Mpa，帶外用常規摻量膨脹劑混凝土。每80m設一條后澆加強帶，帶寬800mm，按常規方法施工，帶中用12%YQA膨脹劑。即“后澆加強帶-膨脹加強帶-后澆加強帶”的設計及施工技術（圖1）。

鋼絲網 膨脹應力曲線

YQA YQA

2m

加強帶 收縮應力曲線

圖1后澆加強帶設計做法示意圖

膨脹加強帶分段設計，每條總長度控制在80m左右，連續施工，即在80m的中段設一條加強帶。膨脹加強帶與后澆加強帶設計示意如圖2。

圖2膨脹加強帶與后澆加強帶設計示意圖

3.3膨脹劑使用設計

摻膨脹劑的補償收縮混凝土在限制條件下使用，構造（溫度）鋼筋的設計和特殊部位的附加筋符合《混凝土結構設計規范》(GB50010)規定。

在地下室底板、外墻后澆縫最大間距不超過80m情況下，后澆加強帶回填時間應不早于45d。

4. 大體積混凝土配合比設計

本地下工程混凝土工程量為25萬立方米，混凝土配合比規模較大，優化配合比設計主要從以下個方面控制。

4.1混凝土原材料要求

水泥選用符合國家標準的普通硅酸鹽水泥（GB175-1999）。YQA膨脹劑符合混凝土膨脹劑（JC476-2001）技術標準。粗骨料粒徑不大于4.0cm，且含泥量小于1％，泥塊含量小于0.5%。細骨料細度模數2.5以上，含泥量小于3％，泥塊含量小于1%的中粗砂。其它外加劑達到國家規定的品質指標，使用前作適應性試驗。YQA型混凝土膨脹劑可以與減水劑、緩凝劑等復合使用，YQA混凝土中摻用的其他外加劑，符合《混凝土外加劑應用技術規范》（GBJ50119），滿足施工條件要求。各種材料的運輸與保管按有關標準執行。但是，對于膨脹劑作如下規定：在運輸與保管過程中不得受潮和混入雜物，并應單獨存放；膨脹劑有效期為一年。

4.2大體積混凝土配合比設計

根據設計要求及工程的不同部位、混凝土標號、膨脹率和收縮率、以及施工時所要求的混凝土塌落度指標進行YQA混凝土試配。

攪拌站選擇泵送劑時，除對減水率進行要求外，必須考慮其緩凝時間，因為工程在秋冬季節施工，比較實驗室凝結時間而言現場的混凝土凝結速度要快一些，因此必須根據氣溫變化調整緩凝劑的摻量，確保現場混凝土的初凝時間不得少于10小時。入模混凝土坍落度120-130mm，同時確保混凝土不得有泌水現象。

抗裂混凝土，其性能應滿足下表的要求，限制膨脹率與干縮的檢驗按補償收縮混凝土的膨脹率及干縮率的測定方法進行。

表1有關混凝土的抗裂技術性能

項目 限制膨脹率（×10-4） 限制干縮率(×10-4) 抗壓強度（MPa）

齡期 水中14天 水中14天，空氣中28天 28天

性能指標 ≥1.5 ≤－3.0 滿足設計要求

表2填充用膨脹混凝土的技術性能

項目 限制膨脹率（×10-4） 限制干縮率(×10-4) 抗壓強度（MPa）

齡期 水中14天 水中14天空氣中28天 28天

性能指標 ≥2.5 ≤－3.0 滿足設計要求

本工程C30/S10混凝土配合比設計如下：

表3混凝土配合比設計參數表

水泥 YQA 粉煤灰 砂子 石子 緩凝減水劑 水

280 22.4 43 789.6 1005 4.96L 190

混凝土7天膨脹值128×10-6，抗壓強度36.9Mpa，滿足設計要求。

參考文獻：

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[4]預應力混凝土管樁基礎技術規程[S].DBJ/T15-22-98.