浅议补偿收缩混凝土在工程中的应用

赵龙

摘要：用膨胀剂配制补偿收缩混凝土是减少混凝土结构开裂的重要措施之一。本文介绍了补偿收缩混凝土的性能，分析了补偿收缩混凝土的工作原理，比较分析了补偿收缩混凝土与普通混凝土的区别，介绍了补偿收缩混凝土在工程中的应用。

关键词：建筑工程；补偿收缩混凝土；裂缝

普通的混凝土在温度、徐变、干缩等条件的作用下，容易出现开裂，从而导致混凝土工程的渗漏，对建筑工程的强度和使用寿命有着极为不利的影响。近几年来，随着我国混凝土施工技术水平的不断提高，补偿收缩混凝土技术在防止混凝土收缩裂缝方面的理论研究和工程应用越来越广泛地得到工程界的重视[1]。工程实践证明，补偿收缩混凝土能够在防止混凝土收缩裂缝方面起到积极的作用[2]。补偿收缩混凝土相对于普通的混凝土而言，掺加了膨胀剂或是使用膨胀性水泥，使得混凝土在水化硬化的过程中能够产生预压应力，大大提高了混凝土工程的抗裂性能，增加使用寿命。因此使用补偿收缩混凝土是减少混凝土结构开裂的重要措施之一[3]。

一、补偿收缩混凝土的性能

补偿收缩混凝土是微膨胀混凝土中的一类，通过水化作用产生硫铝酸钙水化物—钙矾石而发生体积膨胀的混凝土，即补偿收缩混凝土的膨胀来源于膨胀水泥或掺加膨胀剂的水泥水化作用。补偿收缩的目的在于减轻或避免混凝土因体积收缩而引起的开裂。当混凝土的体积收到约束时，因其体积膨胀而产生的压应力（0.2Mpa～0.7Mpa），全部或大部分补偿了因水泥硬化收缩而产生的拉应力。

1.抗裂性

补偿收缩混凝土在硬化过程中产生一定的限制膨胀补偿混凝土硬化过程中的收缩（以干缩、冷缩为主），混凝土膨胀带动钢筋一起膨胀。当混凝土膨胀时受到钢筋或其他限制物的限制，钢筋则因混凝土的膨胀而伸长，此时在钢筋中产生拉应力，在混凝土中相应产生压应力，这种压应力能够抵消导致混凝土开裂的全部或部分拉应力，在混凝土中产生0.2～0.7MPa预压应力，能有效地补偿混凝土的干缩和冷缩，从而避免混凝土的开裂。

2.抗渗性

膨胀剂的作用可以有效增强补偿收缩混凝土在高限制条件下的密实性，最大限度的减少混凝土结构的孔隙率，改善孔结构，显著提高了混凝土的抗裂防渗性能及耐久性和抵抗周围环境介质侵蚀的能力，所以补偿收缩混凝土的抗渗性能较强。

3.抗冻性

补偿收缩混凝土中膨胀剂的添加，使得它在抗冻性方面优于普通的混凝土，大大降低出现冻裂的几率，保证在使用的过程中不会因冻害危及正常使用。

4.强度

补偿收缩混凝土的早期强度会随着膨胀剂掺量的增加而略有下降，但是后期强度增长的速度很快，加上一定的养护条件作为辅助，补偿收缩混凝土的密实性增加，抗压强度自然也会随之增加。

二、补偿收缩混凝土工作原理

补偿收缩混凝土是利用在混凝土中添加具有膨胀性能的外加剂使硬化后的混凝土产生与收缩相反的体积膨胀来补偿混凝土的收缩，以此消除或减小收缩应力。现在市场上的膨胀剂大部分都是硫铝酸盐型膨胀剂，其膨胀源是钙矾石（C3.A3CaSO4.32H2O）。在普通水泥混凝土中適量掺加混凝土膨胀剂，通过水化、硬化作用，在混凝土中产生适当膨胀，其膨胀晶体随着水化作用不断填充混凝土空隙，可使混凝土自身抗渗能力提高2～3倍（与普通混凝土相比较）。其膨胀作用在结构的限制钢筋等临位限制条件下建立自应力（一般2～7kg），这一应力可有效补偿混凝土在水化、硬化过程中的化学和温度收缩，大大提高了混凝土自身的抗裂能力。在普通水泥混凝土中掺入适量膨胀剂，通过水化作用可在混凝土产生1.5～2.5/万的限制膨胀率，这一膨胀率可大致抵消由于混凝土内外温差15～25℃所产生的收缩，同时配合一些掺合料和缓凝型减水剂延迟水化热放热时间等措施施工，可大大降低由于水化热导致混凝土开裂情况。

三、补偿收缩混凝土与普通混凝土的区别

1.膨胀混凝土在限制条件下，在混凝土中建立一定的预应力，可改善混凝土的内部应力状态，从而提高了它们的抗裂能力；

2.在水泥硬化过程中，膨胀结晶体（如钙矾石）起到填充、切断毛细孔缝作用，使大孔变小孔，总孔隙率减少，从而改善了混凝土的孔结构，提高了它们的抗渗透性和力学性能。

补偿收缩混凝土和普通混凝土的标志性区别在于它可以通过自身产生的膨胀而具有抗裂防渗功能。因此，在配合比没计与试配时，应在选材和确定材料用量方面，尽可能做到有利于膨胀的发挥，以保证限制膨胀率设计值，并进行限制膨胀率测定、验证。

四、补偿收缩混凝土在工程中的应用

目前补偿收缩混凝土主要应用于大面积混凝土、大体积混凝土、无缝施工的超长结构、高层建筑物地下室的钢筋混凝土自防水外墙和底板、混凝土灌注桩工程、预应力混凝土工程、混凝土结构自防水、混凝土后浇带、工程接缝填充、混凝土隧道工程以及混凝土海洋结构工程以及需要防裂抗渗的结构如防水工程中的施工缝、后浇缝等。在应用中，必须根据采用的水泥、外加剂等原材料情况以及设计上的配筋分布和配筋率情况、工程部位的约束状态、构件的尺寸、混凝土的标号、施工面积、混凝土的塌落度、是否掺加粉煤灰、膨胀剂的质量等进行合理的抗裂混凝土配合比设计。根据工程不同部位约束的大小，来设计混凝土限制膨胀率的大小，从而确定膨胀剂的合理掺量。在配制补偿收缩混凝土配合比时，应增加混凝土限制膨胀率的检测项目，对混凝土是否确实具有微膨胀性进行实际检测。只有这样，才能更好地或用补偿收缩混凝土来控制混凝土的裂缝。另外，以钙钒石作为膨胀源的补偿收缩混凝土，不得用于长期处于环境温度高于80℃的钢筋混凝土工程。

五、结束语

随着人民生活水平的逐步提高，人们对房屋建筑的要求也越来越高，裂缝已经成为困扰所有施工单位的一个棘手问题，利用补偿收缩混凝土控制混凝土裂缝的方法是成功控制钢筋混凝土结构施工裂缝的方法之一。应用补偿收缩混凝土因其独特的性能已经越来越广泛的被应用到控制混凝土裂缝之中。根据工程不同部位钢筋混凝土外约束状态、配筋率及混凝土标号的不同情况，采用设计混凝土限制膨胀率的配合比设计方法，进行膨胀剂的掺量的调整，并采取延长模模板留置时间的养护方法，能有效地控制混凝土的裂缝。

参考文献：

[1]方如明. 浅谈补偿收缩混凝土的质量控制[J].混凝土世界， 2011（9）： 62-63.

[2]鲁电. 补偿收缩混凝土防裂机理研究[J].水利水电科技进展， 2003，23（4）： 15-17.

[3]姚婷，张守治，王育江，郭飞. 补偿收缩混凝土应用技术研究[J].混凝土， 2014（5）： 157-160.