补偿收缩混凝土的合理应用

贾亮亭

（太原路桥第二工程公司，山西 太原 030006）

1 引言

普通混凝土是用途极广的建筑材料。由于它的极限延伸率较低，在干缩、徐变、温度等作用下易引起开裂，导致混凝土工程渗漏、钢筋锈蚀，影响使用功能和使用寿命。为解决此问题，国内外工程界在材料、设计和施工等方面开展了许多研究工作。在材料方面，国内外学者一致认为，采用膨胀剂或膨胀水泥配制的补偿收缩混凝土代替普通混凝土是较理想的材料，这主要有两个原因：一是水泥石水化硬化过程中产生的体积膨胀，在钢筋等限制条件下，补偿收缩混凝土产生的0.2～0.7 MPa预压应力(即自应力)能抵消或部分抵消由混凝土干缩、徐变、温度等引起的拉应力，从而提高混凝土工程的抗裂性能；二是由于钙矾石的填孔作用，使水泥石中的大孔变小，总孔隙率减小，从而改善混凝土的孔结构，提高了混凝土的抗渗性能。从我国各种抗裂防渗工程应用补偿收缩混凝土10多年的实践来看，使用效果非常好，随着工程用量的不断增大，有些一线技术人员反映，随着用量增加，补偿收缩混凝土工程裂渗事故也在不断增加，这需要工作人员认真考虑和在工程实践中进一步总结经验教训。

2 选择膨胀剂

补偿混凝土硬化过程中的冷缩和干缩是膨胀剂的主要作用。为消除收缩裂缝，被大量用于各种抗裂防渗混凝土，但有些设计、科研和高校的专家学者反映，补偿收缩混凝土由于膨胀剂选用不当，使得工程裂渗事故有随用量激增而呈增多之势，所以选用恰当的膨胀剂是配制补偿混凝土的一个重要环节。

经验证明，膨胀剂的选用，一般应注意以下两点：首先，要选用合格的膨胀剂。根据建材行业JC476—2001标准，膨胀剂合格与否主要看以下3个指标：第一是含碱量≤0.75%；第二是水中7天限制膨胀剂≥0.025%；第三是掺用量≤12%。因此对于工程中用来配制补偿收缩混凝土的膨胀剂都应该通过用户自检部门或委托有关咨询单位复检，检验它是否达到《混凝土膨胀剂》建材行业JC476—2001标准，合格者才能使用，避免假冒伪劣膨胀剂流入市场影响工程质量。

其次，要注意选用恰当类型的膨胀剂。当前，国产的膨胀剂有三大类型：①硫铝酸钙类（如UEA、AEA等）；②氧化钙-硫铝酸钙类（如CEA）；③氧化钙类。不同类型的膨胀剂具有不同的特性（如含CaO的膨胀剂，CaO水化后生成Ca（OH）2，从而产生膨胀，但Ca（OH）2在压力水下不稳定，易溶解，所以规范中特别规定含有CaO膨胀剂不能应用在海工、地下等防水防渗的工程中），所以要根据不同特性的工程，选用合适的膨胀剂。

3 补偿收缩混凝土使用中存在的主要误区

在实际施工中发现很多技术人员在使用膨胀剂时有些误区，主要是：

（1）配合比设计不明晰，即掺膨胀剂的使用方法不准确。比如在设计中对膨胀剂是外掺还是内掺、有其他掺合料时该如何设计，没有给出准确的设计说明。

依据《混凝土外加剂应用技术规范》规定：膨胀剂掺量要按等量代替胶凝材料的内掺法。当膨胀剂掺量设为K，基准混凝土中水泥用量设为C0时，则：

膨胀剂：E=C0×K（kg/m3）

水泥：C＝C0－E（kg/m3）

当混凝土中加入粉煤灰等掺合料（FA0）时，要用膨胀剂分别取代水泥和粉煤灰，即：

膨胀剂 E＝（C0+FA0）×K（kg/m3）

粉煤灰 F=FA0×（1－K）（kg/m3）

水泥C＝C0（1－K）（kg/m3）

因为不同厂家生产的水泥和粉煤灰活性不同，不同地方砂石质量差异较大，施工中不同混凝土的坍落度也不同，所以实际施工中试验室技术人员要根据以往的经验来确定基准混凝土的粉煤灰和水泥的单立方使用量，最后再按上式计算出膨胀剂的用量。

（2）有的施工技术人员在使用补偿收缩混凝土时一般只要求测掺膨胀剂混凝土的坍落度、抗渗标号和强度，但不测掺膨胀剂混凝土的限制膨胀率，有“一掺就顶用”的主观思想。

依据GBJ119规范，用膨胀剂的补偿收缩混凝土的特性指标是：在水中养护14天的限制膨胀率≥0.015%（测定方法是使用100×100×300 mm试件，中间预埋入Φ10 mm限制钢筋骨架。混凝土强度达到3～5 MPa时脱模，使用千分表测长仪测出初始长度，然后放入水中7天、14天测定其伸长率），这就要求在施工中使用的补偿收缩混凝土，不仅要满足混凝土强度、坍落度和抗渗标号，还要达到限制膨胀率的设计要求。考虑到不同结构部位的抗裂要求以及新标准下水泥配料的变化（根据ISO水泥标准，水泥生产厂家为了达到ISO水泥标号，都把水泥熟料中的C3A和C3S加大，水泥比表面积提高到350～400 m2/kg，水泥收缩率就会增加），因此在实际施工中使用的补偿收缩混凝土，必须根据不同结构的抗裂要求以及工地使用原材料的不同，通过不断调整膨胀剂掺量来试配补偿收缩混凝土，使配置的补偿收缩混凝土在坍落度、强度、抗渗标号、限制膨胀率都能满足设计要求。此外，有些技术人员把膨胀剂当做防水剂来使用，其实这是可以的，这是由于一般防水剂的功能主要是提高混凝土的抗渗性能，而膨胀剂就可以解决混凝土结构的抗裂，不开裂就不会渗漏，所以就达到了补偿收缩的抗渗漏作用。

（3）在施工中以7天混凝土强度降低为理由而少掺膨胀剂。实践证明，混凝土在掺入膨胀剂1～7天内，强度试件块处在自由状态，由于钙矾石膨胀对水泥结构有较小破坏，所以7天抗压强度要比空白混凝土下降10%左右，但试验结果表明，28天强度完全可以达到设计标号。在实际施工中，由于混凝土结构受到邻位和钢筋的约束，带模养护28天的膨胀混凝土试件块的限制强度比自由强度高出10%～15%。因此把膨胀剂视为早强剂，以7天混凝土强度降低为理由而少掺膨胀剂是不正确的。我们不能以7天自由强度作判断，应以28天限制强度是否达到试验强度为准。试验证明，掺膨胀剂混凝土7天抗压强度若能达到28天试配强度的65%就可达标。

（4）膨胀剂的使用拘泥于厂家的推荐掺量。如UEA厂家推荐掺量为10%～12%，但在实际施工中如膨胀加强带或后浇带，要用大膨胀混凝土填充，掺膨胀剂混凝土膨胀率要达到0.035%～0.045%，标号增加5 MPa，而要达到这一要求，膨胀剂的掺量为14%～15%，如只限于掺12%就不能满足设计要求，有可能开裂。因此膨胀剂的使用不能完全拘泥于厂家的推荐掺量，要根据施工不同结构部位的要求，合理地掺入不同用量的膨胀剂，才可以满足补偿收缩的要求。

4 施工中要注意的事情

4.1 提高施工现场的管理

有些工程用了膨胀剂，但混凝土仍开裂，经多次调查发现出现这种结果的主要原因是工地或搅拌站不按混凝土配合比掺入膨胀剂。工地试验室的混凝土配合比是没有问题的，但由于搅拌站和工地没有配备专门的膨胀剂计量装置，实际操作的技术人员以斗代秤加料，由于马虎或监督不严，技术人员加料存在很大的随意性，大多是少掺，比如原设计掺膨胀剂12%，实际只掺膨胀剂8%，结果导致混凝土达不到设计的补偿收缩效果，开裂就不能避免了。因此，在施工中需加强对搅拌站和工地的管理，要准确按混凝土配合比使用膨胀剂，确保膨胀剂掺量的正确性，这是能够保证工程质量的必要措施。

4.2 应注意适当延长拌和时间

为了保证膨胀剂和水泥、减水剂拌和均匀，提高其匀质性，多年的施工实践证明，在现场拌制补偿收缩混凝土时，除振捣要按施工规范进行外，拌和时间应比普通混凝土延长40 s。

4.3 加强膨胀混凝土的养护工作

由于膨胀混凝土要有充分湿养护才能更好地发挥其膨胀效应，因此应严格按规范要求充分养护，其养护期一般不小于14天。

5 结束语

建筑工程裂缝控制是个综合系统工程，由于近年来商品混凝土的普及使用，高强度混凝土的发展，这些原因引起钢筋混凝土结构开裂的概率不断增多。掺膨胀剂的补偿收缩混凝土在减轻和防止混凝土开裂发挥了积极作用。由于膨胀剂在使用过程中存在一些误区，往往达不到预期的抗裂效果。文章通过结合《混凝土膨胀剂》（修改标准JC476—2001）和《混凝土外加剂应用技术规范》（GBJ119修改内容），简述了选择应用膨胀剂的个人之见，以供工程界同仁参考，希望对提高我国补偿收缩混凝土的应用技术水平有所帮助。