補償收縮混凝土對控制混凝土裂縫的應用

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1.引言

　　在現(xiàn)代混凝土工程中，預拌混凝土的大量應用極大地提高了建筑物結構的強度，但是由于預拌混凝土的高流動性、高砂率等一些特點，使得混凝土結構的裂縫問題顯得比以往更加嚴重。如何對結構裂縫采取有效的控制已成為所有預拌混凝土公司必須面對的問題。根據(jù)施工經(jīng)驗，應對混凝土采取綜合的防裂措施，才能對混凝土的裂縫進行有效的控制。

　　上世紀八十年代中期，我國開始進行混凝土膨脹劑的研制與工程應用。在混凝土中摻加適當FEA而制成的補償收縮混凝土，在剛性防水屋面結構自防水應用方面也有很多的工程應用。但是長期以來，由于設計和施工單位對膨脹劑的片面認識，這項技術在控制混凝土結構裂縫方面沒有取得應有的效果。本文也正是基于此，重新從膨脹劑的機理出發(fā)來探討，利用膨脹劑控制混凝土裂縫的施工措施。

　　2.機理分析

　　FEA以適量摻入（等量取代水泥）混凝土中，在混凝土凝結硬化的初期1-14d齡期內(nèi)可生成大量膨脹結晶水化物-水化硫鋁酸鈣（C3A·3CaSO₄·32H₂O）即鈣礬石，使混凝土產(chǎn)生適當體積膨脹用以補償混凝土的收縮，在鋼筋、鄰位等的約束下，可在混凝土中建立0.2～0.7MPa的預壓應力，其壓應力大致可抵消混凝土干縮時所產(chǎn)生的拉應力，同時也推遲了混凝土的收縮過程，使其抗拉強度得到較大增長，當混凝土開始收縮時，足以抵消混凝土收縮應力的作用，從而防止或減少混凝土收縮裂縫。

　　FEA在水化生成鈣礬石過程中需要大量的水，鈣礬石分子中有32個水分子，更需要大濕度的環(huán)境，尤其是在混凝土澆筑早期，如果濕度不夠，那么即使是延長養(yǎng)護實際也再難達到其極限膨脹值，可見對補償收縮混凝土進行充分的保濕養(yǎng)護是保證其充分水化的必要條件。

　　膨脹劑的膨脹作用除了有大小不同之外，更重要的是應合理地發(fā)揮其作用的時間。膨脹作用應當在混凝土具有一定強度的一段時間內(nèi)以一定的速率增長，才能發(fā)揮其最佳效果。如果太早則因強度不夠或是混凝土尚有一定塑性時膨脹能力被吸收而發(fā)揮不出來。如果膨脹太遲則又會因混凝土已具備較高強度，膨脹作用又可能破壞了已形成的結構，所以只有全面了解膨脹劑的作用機理，并合理地控制影響其的各個因素，才能使補償收縮混凝土的使用取得理想效果。

　　膨脹劑的膨脹作用主要發(fā)生在混凝土澆注的初期（1-4d），一般在14d以后其膨脹率就趨于穩(wěn)定。這時也是水泥水化的重要階段。如果在混凝土澆注之后沒有對混凝土進行充分的保濕養(yǎng)護，混凝土會大量脫水，這種情況下，由于水化反應的停止，會加大混凝土的收縮，使得混凝土的裂縫提前出現(xiàn)，同時由于水化所需求的水供應缺乏，會出現(xiàn)或者由于硫鋁酸鈣水化不充分形不成足夠的膨脹值，或者膨脹率大于水泥水化速度而影響了強度的發(fā)展，甚至膨脹能力被尚有塑性的混凝土“吸收”，這樣摻加FEA后不僅沒有對防裂起到效果，反而會加劇混凝土的開裂，所以本文作者也正是要通過本文呼吁廣大的施工技術人員，希望大家提高對FEA混凝土養(yǎng)護等影響因素的重視。

　　3.FEA混凝土的配合比設計

　　3.1原材料的選取。

　　粗骨料：選用運城市新絳縣產(chǎn)公稱粒徑5～31.5mm，含泥量0.9%，連續(xù)級配，質(zhì)量優(yōu)良的碎石。

　　細骨料：選用運城市新絳縣產(chǎn)細度模數(shù)2.6，含泥量1.5%，質(zhì)量合格，級配合理的中砂。

　　水 泥：選用運城市新絳縣威頓水泥廠生產(chǎn)的威頓牌P.S.A42.5低堿水泥。

　　粉煤灰：選用河津市電廠生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)Ⅱ級磨細粉煤灰，其密度2.50g/cm³，需水量比96%，45μm方孔篩篩余18.5%。

　　外加劑：選用北京生產(chǎn)的一種復合型MNC-P2高效減水劑。其摻量3.2%，減水率26.7%，7d抗壓強度比166%，28d抗壓強度比139%。

　　混凝土膨脹劑：選用石家莊市功能建材有限公司生產(chǎn)的FEA混凝土膨脹劑

　　3.2補償收縮混凝土的配合比設計。通過對在試驗階段技術指標的統(tǒng)計分析，并參考了一些國內(nèi)外的技術資料，表明在保證混凝土工作性能的前提下，選用較低的砂率（38～42%），對控制混凝土的收縮裂縫有明顯的作用。優(yōu)質(zhì)粉煤灰摻和料的使用不僅對改善混凝土的工作性能有作用，而且由于我們選用的是需水量比小于100%的優(yōu)質(zhì)粉煤灰，對降低混凝土的用水量從而減少混凝土的收縮裂縫也有益處。

　　在選取FEA膨脹劑時，通過對不同摻量下（6～12%）混凝土的性能比較，發(fā)現(xiàn)較小的摻量時（6%），混凝土的膨脹效應不明顯，而較大的摻量（14%）又由于增大混凝土的用水量對混凝土的抗裂不利，而且用于防止裂縫的補償收縮混凝土因限制膨脹率不大，所以最后確定以8%作為工程應用中理想的摻量。

　　現(xiàn)以我公司施工的某工程為例介紹我們應用該技術的情況。該工程為一14層辦公樓，對結構的裂縫要求非常嚴格，又由于是在多風季節(jié)的春天施工，我們考慮該工程的重要性及特殊性，采用綜合的防裂措施來控制樓板的裂縫

　　4.施工控制

　　如上所述，雖然補償收縮混凝土在我國開始使用已經(jīng)有許多年，在理論及實踐方面都已經(jīng)有許多積累，但是由于目前在建筑工程中裂縫的普遍出現(xiàn)，使得我們應當對補償收縮混凝土的防裂機理及施工技術做更加深刻的研究，以使這項技術在建筑工程中發(fā)揮有效的作用。

　　需要特別指出的是，不是摻加了膨脹劑的混凝土就一定不會開裂了。有時我們在工程施工中會發(fā)現(xiàn)不摻膨脹劑還好，一摻反而有裂縫。實際上膨脹劑防止裂縫不是萬能的，必須與諸多條件配合起來才能有效，其中養(yǎng)護不好是在施工中最容易出現(xiàn)的問題，尤其是在炎熱或者干燥的天氣。摻加FEA的補償收縮混凝土需要比普通混凝土更加嚴格的養(yǎng)護措施才能發(fā)揮其膨脹作用，保濕養(yǎng)護是補償收縮混凝土施工中最重要的環(huán)節(jié)。

　　摻有膨脹劑的混凝土必須加強養(yǎng)護，在混凝土澆注后的1-14d必須采取濕養(yǎng)護，以保證早期膨脹量得以充分發(fā)揮，避免后期膨脹過大留下隱患。考慮到施工進度的影響，如果采用覆蓋草簾的辦法困難，則在混凝土終凝以后即開始進行澆水養(yǎng)護，澆水次數(shù)以能保持混凝土表面濕潤為宜，養(yǎng)護天數(shù)不少于14天。

　　補償收縮混凝土增加混凝土自應力作用必須在鋼筋等的限制作用下才能產(chǎn)生，而不能自由膨脹，因此應當選擇適宜的配筋率以利于混凝土產(chǎn)生較大的自應力，配筋率以1.0～1.5%為宜。

　　5.結論

　　在我們施工許多工程中，利用這項技術，并對混凝土施工全過程及后期的養(yǎng)護做全過程的跟蹤控制，特別對施工單位強調(diào)對混凝土的養(yǎng)護制度，在所有的工程中有效地把裂縫控制在規(guī)范要求的范圍內(nèi)，業(yè)主對工程質(zhì)量非常滿意。 混凝土膨脹劑不是萬能的，不是在混凝土只要摻加了膨脹劑就一定能控制混凝土的開裂，使用FEA而配制的補償收縮混凝土應通過合理的設計，并對混凝土進行充分的保濕養(yǎng)護，才能對控制混凝土裂縫有顯著效果，所以在施工中，要克服不敢使用膨脹劑的消極心理，對膨脹劑的應用應有客觀的認識，同時也應避免摻加了膨脹劑就萬事大吉，不注意對混凝土的養(yǎng)護的盲目樂觀思想，只有這樣。才能真正使膨脹劑在控制混凝土裂縫方面發(fā)揮有效的作用。

　　參考文獻：

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