減縮劑在樓板梁裂縫控制中的應(yīng)用

摘要：通過(guò)試驗(yàn)研究和工程實(shí)例，提出減縮劑(SRA)不僅有效降低混凝土的早期收縮和總收縮，對(duì)摻礦物外加劑混凝土具有同樣的作用效果;減縮劑不僅使開(kāi)裂時(shí)間推遲，裂縫數(shù)量也顯著減少;ZDD-A型減縮劑的合理?yè)搅靠煽刂圃?.2%~1.8%之間，可使混凝土的7d 收縮率下降40%~50%，收縮量減小200μm/m 左右。

關(guān)鍵詞:減縮劑；收縮；混凝土板梁裂縫

0 引言

混凝土是當(dāng)代建設(shè)工程用量最大的建筑材料，泵送施工、高強(qiáng)混凝土和外加劑的應(yīng)用，使得非荷載裂縫問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，從而加劇了混凝土結(jié)構(gòu)物的劣化，質(zhì)量糾紛增多，長(zhǎng)期困擾著建設(shè)工程界。雖然對(duì)非荷載裂縫成因已有較一致的認(rèn)識(shí)，并提出了許多見(jiàn)解和防治措施，但至今沒(méi)有得到有效控制。綜合裂縫控制中的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工控制和材料措施，可以認(rèn)為，單憑設(shè)計(jì)或施工方法，要從根本上消除非荷載裂縫尚有困難。而目前采用的材料措施又多為被動(dòng)控制方法( 如膨脹補(bǔ)償法、摻纖維或聚合物提高抗力法等) 。而不是從根本上減小混凝土的總收縮量，因此，如何減小混凝土的自身收縮已成為控制裂縫和提高耐久性的關(guān)鍵，這也是發(fā)達(dá)國(guó)家近年來(lái)重點(diǎn)研究的領(lǐng)域。

我國(guó)目前使用的絕大部分的外加劑，包括近年來(lái)研制的胺基磺酸鹽、羧酸鹽和聚苯乙烯磺酸鹽等高性能減水劑，均增大混凝土的收縮。國(guó)家規(guī)范《混凝土外加劑》(GB8076- 1997)中規(guī)定，即使一等品也允許收縮率比達(dá)135%，泵送劑的情況也相似，這是外加劑技術(shù)帶來(lái)的新問(wèn)題。因此，如何使摻外加劑的混凝土收縮率比減小到100%以下，甚至更低，實(shí)現(xiàn)外加劑技術(shù)和產(chǎn)品性能的全面提升，減少混凝土板梁的非荷載裂縫，提高耐久性，是亟待研究的課題。

1 科研先行

減縮劑的主要作用機(jī)理是降低混凝土孔隙水的表面張力，從而減小毛細(xì)孔失水時(shí)產(chǎn)生的收縮應(yīng)力。我們選用浙江大學(xué)研制的ZDD- A 型減縮劑進(jìn)行了混凝土配合比和性能試驗(yàn)。

1.1 減縮劑與減水劑及礦物外加劑的相容性

圖1 和圖2 試驗(yàn)結(jié)果表明，減縮劑與減水劑之間的相容性較好，早期對(duì)減水劑有一定影響，而后期的影響較小。減縮劑能有效降低混凝土的早期自收縮，減縮率隨混凝土強(qiáng)度等級(jí)提高而提高，對(duì)摻粉煤灰或礦粉的混凝土，減縮劑同樣具有優(yōu)異的早期收縮減縮效果,但減水劑極大的增加了混凝土的早期收縮，即使摻入減縮劑，其收縮率仍大于不摻減水劑的混凝土。

1.2 減縮劑對(duì)混凝土干燥收縮的影響

從減縮劑摻量對(duì)減縮率的影響看，摻量從1.2%增加到1.8%，減縮率平均增幅約10%。因此，ZDD- A 型減縮劑的合理?yè)搅靠煽刂圃?.2%～1.8%之間，可使混凝土的7d 收縮率下40%～50%，收縮量減小200μm/m 左右；當(dāng)混凝土的彈性模量為3.0×104MPa 時(shí)，相當(dāng)于減小絕對(duì)約束狀態(tài)下的收縮應(yīng)力6MPa，對(duì)減少混凝土收縮裂縫是十分有利的。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3。

1.3 減縮劑對(duì)混凝土抗裂性的影響

減縮劑不僅能有效延遲混凝土初裂時(shí)間，且裂縫寬度及其發(fā)展速度都大大降低，表明減縮劑具有顯著的抗裂效果。此外，由減縮劑的作用機(jī)理可知，減縮劑的作用效果不受養(yǎng)護(hù)條件與約束條件的限制，可充分發(fā)揮其減縮抗裂功能。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4。

2 工程應(yīng)用

杭海路綜合樓建筑層數(shù)12 層，建筑高度40.2m,建筑等級(jí)二級(jí)，設(shè)計(jì)使用年限50 年。選擇該工程混凝土屋面板來(lái)檢驗(yàn)減縮劑對(duì)裂縫控制的效果?；炷廖菝姘搴穸葹?20mm，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C30；西邊用不摻減縮劑的普通混凝土，稱為A 區(qū)，面積248m2；東邊用摻減縮劑的混凝土，稱為B 區(qū)，面積226 m2。屋面結(jié)構(gòu)于2004 年7 月17 日澆搗，當(dāng)天氣溫26～39℃，澆搗時(shí)間從早晨7 時(shí)到晚上21 時(shí)，澆搗順序?yàn)閺奈鞯綎|，泵送施工。

2.1 混凝土原材料和配合比

水泥選用杭州錢(qián)潮P(pán)·O 42.5 普通硅酸鹽水泥，減水劑選用杭州華冠LS- 801A 高效減水劑，粉煤灰選用杭州蕭山金?、窦?jí)粉煤灰，砂選用杭州桐廬中砂，石子選用杭州蕭山石門(mén)5～25mm 碎石，減縮劑選用浙江大學(xué)研制的ZDD- A 型減縮劑。設(shè)計(jì)施工坍落度為140mm±20mm，混凝土配合比見(jiàn)表1 和表2。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)施工措施

在施工前編制各專(zhuān)項(xiàng)方案，包括混凝土澆搗方案、養(yǎng)護(hù)方案等，并對(duì)相關(guān)人員進(jìn)行有針對(duì)性的技術(shù)交底,切實(shí)貫徹執(zhí)行。在各道工序各個(gè)環(huán)節(jié)配備具有相應(yīng)技能的熟練人員，按計(jì)劃進(jìn)行施工。

混凝土澆搗前對(duì)模板支撐系統(tǒng)、鋼筋及其保護(hù)層厚度、預(yù)埋件進(jìn)行一次全面檢查；劃定A 區(qū)與B 區(qū)位置，選用合適的人員、機(jī)具和澆搗方法，以保證混凝土的連續(xù)澆搗。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)澆搗的混凝土進(jìn)行監(jiān)控，澆搗時(shí)嚴(yán)禁隨意加水；防止鋼筋、模板等的移動(dòng)和變形；澆搗的混凝土要充填到鋼筋、模板內(nèi)各個(gè)角落，要振搗密實(shí),不得漏振，也不得過(guò)振，更不得用振搗器拖趕混凝土。先澆搗墻、柱，待混凝土沉實(shí)后，再澆搗梁和屋面板；墻、柱分層澆搗，每層不超過(guò)500mm，搗平后再澆搗上層，同時(shí)在下一層混凝土初凝前將上一層混凝土澆搗完畢，在澆搗上層混凝土?xí)r，將振搗器插入下一層混凝土50mm 左右以便形成整體。在混凝土屋面板澆搗時(shí)，不能集中布料，采用分散布料，然后用鐵耙子將混凝土基本摟平，接著進(jìn)行梅花式振搗；振搗棒插入點(diǎn)相距400mm 左右，振搗時(shí)間不宜超過(guò)15s，并以觀察粗骨料在混凝土的各個(gè)層面上能均布為基準(zhǔn)。面層澆搗完畢后，立即用木抹子抹壓一次，在初凝后終凝前進(jìn)行二次抹壓。

混凝土初凝時(shí)，設(shè)專(zhuān)人進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)。具體操作時(shí)，所用的水管要抬高，在水管前接一個(gè)鐵管，并砸成扁嘴，使水噴射出來(lái)落到混凝土表面前已成為雨霧狀,雨霧使混凝土表面濕潤(rùn)，又不會(huì)把混凝土表面澆出麻點(diǎn)。

3 裂縫檢測(cè)

檢測(cè)內(nèi)容為檢測(cè)A 區(qū)和B 區(qū)屋面板裂縫數(shù)量、裂縫長(zhǎng)度、裂縫名義面積。裂縫檢測(cè)前，把每一個(gè)區(qū)域劃分成1m×1m 左右的若干單元格，并在圖紙中的相應(yīng)位置標(biāo)示裂縫數(shù)量和裂縫位置。用卷尺量出每條裂縫的長(zhǎng)度，用裂縫卡配數(shù)碼相機(jī)拍攝裂縫寬度示例。用讀數(shù)顯微鏡量測(cè)典型裂縫的最大寬度。

第一次檢測(cè)是7 月18 日7:30～19:00，即混凝土澆搗成型后24h；第二次檢測(cè)是7 月30 日，即混凝土澆搗成型后第13d。檢測(cè)結(jié)果表明：使用普通混凝土澆搗的一半樓面裂縫分布的密度較高，有相當(dāng)數(shù)量的裂縫的長(zhǎng)度在500mm 以上，且有較多的微裂縫；而摻加了減縮劑的另一半樓面，裂縫的數(shù)量和長(zhǎng)度都有明顯下降。

3.1 裂縫數(shù)量

不摻減縮劑的A 區(qū)和摻減縮劑的B 區(qū)裂縫數(shù)量測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3。

3.2 裂縫長(zhǎng)度

不摻減縮劑的A 區(qū)的裂縫總長(zhǎng)度和摻減縮劑的B區(qū)的裂縫總長(zhǎng)度測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4。混凝土澆搗后13d時(shí)，不摻減縮劑的A 區(qū)單條裂縫最長(zhǎng)達(dá)1080mm，最大寬度達(dá)1.3mm，其裂縫形態(tài)見(jiàn)圖5；摻減縮劑的B 區(qū)單條裂縫最長(zhǎng)370mm，最大裂縫寬度0.8mm，其裂縫形態(tài)見(jiàn)圖6

3.3 裂縫名義面積

單條裂縫名義面積用裂縫最大寬度與該裂縫長(zhǎng)度之積表示，總名義裂縫面積用下式計(jì)算：S=ΣRiLi ，式中Ri 是第i 條裂縫的最大寬度，Li 是第i 條裂縫的長(zhǎng)度。混凝土澆搗后13d 時(shí)，不摻減縮劑的A 區(qū)的裂縫名義面積和摻減縮劑的B 區(qū)的裂縫名義面積測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表5。

4 結(jié)論

減縮劑不僅有效降低混凝土的早期收縮和總收縮，對(duì)摻粉煤灰和礦粉混凝土具有同樣的作用效果；減縮劑不僅使開(kāi)裂時(shí)間推遲，裂縫數(shù)量也顯著減少;ZDD- A 型減縮劑的合理?yè)搅靠煽刂圃?.2%～1.8%之間，可使混凝土的7d 收縮率下降40%～50%，收縮量減小200μm/m 左右。

混凝土板梁澆筑時(shí)，如遇高溫、太陽(yáng)暴曬、大風(fēng)天氣，澆筑后需立即采取養(yǎng)護(hù)措施，避免發(fā)生混凝土表面硬結(jié)，而產(chǎn)生收縮裂縫。