徐永選 鄧 銳 梁 波

中國建筑第二工程局有限公司

補償收縮混凝土應(yīng)用技術(shù)

徐永選 鄧 銳 梁 波

中國建筑第二工程局有限公司

隨著我國建筑行業(yè)的蓬勃發(fā)展，混凝土技術(shù)也得到不斷提高。在各類工程中，混凝土裂縫時常發(fā)生，而摻入膨脹劑的混凝土，通過膨脹能對限制力作功，產(chǎn)生的限制膨脹抵消混凝土干燥、降溫以及荷載等作用引起的限制收縮，最大限度地抑制裂縫的產(chǎn)生。本文通過重慶萬達城一期工程施工過程中的經(jīng)驗，對補償收縮混凝土技術(shù)進行探討，供同行借鑒參考。

限制膨脹率；補償收縮；無縫施工

1 補償收縮混凝土控制裂縫的原理

補償收縮混凝土是指由膨脹劑或膨脹水泥配置的自應(yīng)力為0.2～1.0MPa的混凝土。施工過程中，在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(chǎn)生拉應(yīng)力,在混凝土中相應(yīng)產(chǎn)生壓應(yīng)力,這種壓應(yīng)力能夠抵消導(dǎo)致混凝土開裂的全部或部分拉應(yīng)力,在混凝土中產(chǎn)生0.2MPa～0.8MPa預(yù)壓應(yīng)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,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(huán)境介質(zhì)侵蝕的能力。

2 補償收縮混凝土的配合比設(shè)計

進行補償收縮混凝土的配合比設(shè)計時,除應(yīng)進行常規(guī)的試驗外,還應(yīng)增加對混凝土的限制膨脹率的設(shè)計、測試內(nèi)容。

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(jié)時間、混凝土標(biāo)號及每立方米混凝土中水泥的用量、粉煤灰摻量等。一般而言，混凝土膨脹率越大，補償收縮和導(dǎo)入自應(yīng)力的效果越好，然而膨脹率過大，會使自由狀態(tài)的混凝土的試件抗壓強度比不摻膨脹劑時有所降低。所以，應(yīng)在保證達到最低強度要求的前提下確定較高的膨脹率。

3 特點

3.1 施工簡便、靈活，可取消外防水層的施工工序，縮短工期。

3.2 建筑結(jié)構(gòu)承重與防水功能合二為一，使防水有效年限和結(jié)構(gòu)壽命相同。

3.3 對于超長結(jié)構(gòu)，后澆縫間距可延長至60m，后澆縫可在28d后回填膨脹混凝土。

3.4 由于混凝土自身的致密特點，一旦因某種原因出現(xiàn)滲漏，位置直觀，易于判斷，修補自理方便。

4 適用范圍

凡要求抗裂防滲、接縫和填充用的混凝土工程和構(gòu)件，都可以使用補償收縮混凝土，就土建工程而言，特別適用于：

4.1 建筑物地下室、地下構(gòu)筑物等。

4.2 建造水池、游泳池、污水處理池、水塔和貯罐等。

4.3 建造地鐵、隧道、水利水電、海工等防水構(gòu)筑物等。

4.4 超長樓板、體育場看臺、防輻射混凝土構(gòu)筑物等。

4.5 剛性防水屋面、梁柱接頭、后澆縫的填充混凝土、機械設(shè)備和補強的二次灌注等。

5 防水基本原理

補償收縮混凝土是一種微膨脹混凝土，當(dāng)膨脹劑加入普通水泥和水拌合后，水化反應(yīng)形成膨脹性水化物鈣礬(C3A·3CaSO4·32H2O)，這是它的膨脹源。

當(dāng)混凝土膨脹時鋼筋產(chǎn)生拉應(yīng)力，與此同時也就在混凝土中產(chǎn)生了相應(yīng)的壓應(yīng)力。一般來說，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中建立0.2-0.7MPa預(yù)壓應(yīng)力，這就相當(dāng)于提高了混凝土的早期抗拉強度，同時推遲了混凝土收縮的產(chǎn)生過程，抗拉強度在此期間得到較大的增長，當(dāng)混凝土開始收縮時，其抗拉強度已增長到足以抵抗收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力，從而防止和大大減輕混凝土的收縮開裂，達到抗裂防滲的目的。

6 設(shè)計注意事項

補償收縮

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計與普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計基本相同，對設(shè)計要求是：

6.1 根據(jù)《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》GBJ119-2001規(guī)定，補償收縮混凝土最重要的技術(shù)指標(biāo)是限制膨脹率。設(shè)計者應(yīng)在設(shè)計圖紙上注明：采用摻膨脹劑的補償收縮混凝土，強度等級、抗?jié)B標(biāo)號、水中養(yǎng)護14d的混凝土限制膨脹率≥0.015%(或更高些)。

6.2 UEA補償收縮混凝土設(shè)計規(guī)范與普通鋼筋混凝土設(shè)計規(guī)范基本相同。

6.3 鑒于墻體受施工養(yǎng)護和外界溫差影響較大易開裂，水平構(gòu)造筋的間距宜小于150mm，配筋率宜在0.4-0.6%。由于墻體受底板或樓板的約束較大，混凝土脹縮不一致，宜在墻體中部設(shè)一道水平筋間距為80-100 mm，高1000mm的“水平暗梁”。水平筋宜放在受力豎筋的外側(cè)。

6.4 對于墻體與柱子相連的檔土墻，易在離柱子1-2m處出現(xiàn)應(yīng)力集中的縱向裂縫，宜插入1.5-2.0m水平附加筋，插入柱子中200-300mm，插入墻體中1200-1600mm，該處配筋提高10-15%。

6.5 結(jié)構(gòu)開口部和突出部位應(yīng)添增附加筋。

6.6 采用UEA補償收縮混凝土?xí)r，后澆縫最大間距可延長至60m。超過60m的超長結(jié)構(gòu)可用膨脹加強帶替代后澆帶，加強帶寬度為2m，帶兩側(cè)用Φ2鐵絲網(wǎng)攔隔，并用鋼筋加固，帶中間增加水平附加筋Φ8＠150，長度4m。帶外用限制膨脹率大于0.015%的補償收縮混凝土澆筑，帶內(nèi)用限制膨脹率大于0.03%、強度等級提高5MPa的膨脹混凝土澆筑，可連續(xù)式或間歇式循環(huán)澆筑而不留后澆縫。但由于邊墻受施工養(yǎng)護和溫差影響大，應(yīng)以40－50m分段澆筑，每段之間設(shè)一道2m寬膨脹加強帶，澆筑后28d可用大膨脹混凝土回填。

7 結(jié)語

影響混凝土裂縫的因素錯綜復(fù)雜,為解決混凝土裂縫問題,設(shè)計、施工、材料等方面都采取了種種措施。但裂縫還是經(jīng)常產(chǎn)生，雖然細小的裂縫不會對結(jié)構(gòu)的安全性帶來嚴(yán)重影響,且規(guī)范中也允許構(gòu)筑物有一定范圍的裂縫,但是,如能控制混凝土不產(chǎn)生裂縫,也會大大提高混凝土工程的耐久性和抗?jié)B漏水或抗腐蝕性介質(zhì)對鋼筋的銹能力。因此,對混凝土的裂縫進行控制應(yīng)受到工程界的重視。

[1]淺談補償收縮混凝土施工技術(shù)應(yīng)用(《工業(yè)》,2016(7)：00108-00108)

[2]混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范 (GB50119-2003)

[3]補償收縮混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程(JGJ/T178-2009)

[4]《混凝土膨脹劑》(GB23439-2009)