白 陽

（遼寧省建設(shè)事業(yè)指導(dǎo)服務(wù)中心，遼寧 沈陽 110031）

混凝土在生產(chǎn)、澆筑、養(yǎng)護及使用過程中，常常因為干燥失水、溫度下降、養(yǎng)護不當(dāng)?shù)仍虺霈F(xiàn)體積收縮。補償收縮混凝土在硬化過程中產(chǎn)生的膨脹可以用來抵消或補償結(jié)構(gòu)體系在非補償條件下產(chǎn)生的收縮，從根本上消除混凝土開裂造成的影響，從而解決結(jié)構(gòu)的開裂問題。

限制膨脹率是指混凝土的膨脹被鋼筋等約束體限制時導(dǎo)入鋼筋的應(yīng)變值。該數(shù)據(jù)通常用一定長度的鋼筋的伸長值來加以表示。通過測量配筋率一定的單向限制器具的變形就可以算得該混凝土的限制膨脹率。膨脹劑的限制膨脹率是膨脹劑產(chǎn)品的關(guān)鍵質(zhì)量和技術(shù)指標。按照《混凝土膨脹劑》（GB23439）標準規(guī)定的方法測定。補償收縮混凝土的限制膨脹率是工程設(shè)計指標，按現(xiàn)行國家標準《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（GB50119）規(guī)定的方法測定[1]。

1 補償收縮混凝土原理及施工要求

1.1 原理

摻膨脹劑的補償收縮混凝土大多應(yīng)用于大型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)工程，同時對有害裂縫有控制要求，例如，大型筏板、超長剪力墻等。摻有膨脹劑的混凝土想要發(fā)揮預(yù)期的預(yù)壓應(yīng)力，須滿足一定的限制條件。例如，通過設(shè)置構(gòu)造鋼筋可以更加充分地利用混凝土膨脹能，設(shè)計人員在設(shè)計該類結(jié)構(gòu)時必須依據(jù)結(jié)構(gòu)類型在相關(guān)的結(jié)構(gòu)部位，合理設(shè)置溫度鋼筋及設(shè)置結(jié)構(gòu)施工斷縫，詳細注明膨脹劑類型及添加比例，避免出現(xiàn)只寫混凝土摻入膨脹劑、強度等級、抗?jié)B等級，對混凝土的限制膨脹率沒有明確標注，造成施工單位對膨脹劑加入量錯誤理解，達不到補償收縮效果，進而出現(xiàn)質(zhì)量事故。按《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（GB50119）要求，摻有膨脹劑的補償收縮混凝土在水中養(yǎng)護14d，如其限制膨脹率達到0.015%，相當(dāng)于在結(jié)構(gòu)中建立了不小于0.2MPa預(yù)壓應(yīng)力[1]。在實際工程中，大型結(jié)構(gòu)自身混凝土的限制膨脹率通?？刂圃?.02%～0.03%，填充用該類混凝土的限制膨脹率通?？刂圃?.035%～0.045%之間。施工單位或混凝土生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)根據(jù)設(shè)計給出的限制膨脹率，通過試配確定膨脹劑的最佳摻量，在滿足混凝土強度、抗?jié)B等級及補償收縮效能的情況確定混凝土最佳配合比，使其發(fā)揮控制結(jié)構(gòu)有害裂縫的效能。規(guī)范規(guī)定，當(dāng)采用補償收縮混凝土?xí)r，結(jié)構(gòu)設(shè)計者應(yīng)在圖紙上注明該混凝土的強度等級、抗?jié)B標號及水中養(yǎng)護14d的混凝土限制膨脹率[2]。

試驗表明，在摻膨脹劑的同一混凝土配合比下，如采用不同廠家生產(chǎn)的水泥，膨脹率有所不同，因此在確定混凝土限制膨脹率時必須使用施工現(xiàn)場原材料試配補償收縮混凝土。在滿足混凝土強度等級和抗?jié)B等級情況下，必須達到限制膨脹率的設(shè)計要求，否則要調(diào)整膨脹劑摻量[3]。必須指出，廠家推薦的膨脹劑摻量只能作為參考，要根據(jù)施工中所用原材料配制補償收縮混凝土，檢測混凝土限制膨脹率，并以此作為配合比的主要依據(jù)，這就要求混凝土試驗室配備能夠檢測限制膨脹率的儀器設(shè)備和人員。

1.2 施工要求

1.2.1 膨脹劑參量。膨脹劑的摻量應(yīng)以膨脹劑質(zhì)量占混凝土中膠凝材料總質(zhì)量的百分數(shù)表示。膨脹劑按“內(nèi)摻法”以膠凝材料為基數(shù)計算膨脹劑的用量。設(shè)基準混凝土配合比中水泥用量為C，摻合料用量為F，膨脹劑取代膠凝材料率為K，則膨脹劑用量E=（C+F）K，水泥用量為C’=C(1-K)，摻合料用量為F’=F(1-K)。

補償收縮混凝土中的膠結(jié)材料為水泥、摻合料和膨脹劑，如果簡單利用膨脹劑和摻合料摻量取代水泥用量，則單位體積混凝土中的實際水泥用量將大大減少，必然會影響混凝土強度等級，這就需要在滿足限制膨脹率的同時按相關(guān)規(guī)范確保的最小水泥用量，來保證混凝土強度值[1]（見表1）。

表1 補償收縮混凝土膠凝材料最少用量

1.2.2 混凝土拌制。該類混凝土的拌制應(yīng)遵循石、水泥、砂、水的投料順序，膨脹劑同水泥或其他外加劑一同投入攪拌機中，膨脹劑重量應(yīng)嚴格執(zhí)行施工配合比要求，重量偏差控制在2%以內(nèi)，精準計量，考慮混凝土膠凝材料的多樣性，其攪拌時間應(yīng)比普通混凝土延遲30s[4]。

1.2.3 混凝土澆筑。摻膨脹劑的混凝土在澆筑過程中應(yīng)避免太陽直接暴曬，考慮超長結(jié)構(gòu)的防滲裂要求，在計劃澆筑區(qū)內(nèi)應(yīng)連續(xù)澆筑，不得中斷，避免出現(xiàn)冷縫施工?；炷琳駬v必須密實，不得漏振、欠振和過振[4]。后澆縫中雜物必須清除干凈，澆筑前充分濕潤，然后再灌注補償收縮混凝土。

1.2.4 混凝土養(yǎng)護。補償收縮混凝土只有充分保濕養(yǎng)護才能更好地發(fā)揮其膨脹效應(yīng)，施工中必須重視后期養(yǎng)護工作[4]。膨脹結(jié)晶體鈣礬石形成需要水。澆筑后1～7d內(nèi)仍是形成過程，只有充分吸收水分才能發(fā)揮混凝土的膨脹效應(yīng)。規(guī)范規(guī)定，此類混凝土暴露在大氣中的混凝土應(yīng)進行潮濕養(yǎng)護，養(yǎng)護期不得小于14d，如此段時間養(yǎng)護不及時，易造成質(zhì)量事故。

2 無縫設(shè)計方法

2.1無縫設(shè)計是工程設(shè)計中采用補償收縮混凝土，在溫度應(yīng)力最大位置設(shè)置膨脹加強帶，取代溫度后澆帶，實現(xiàn)混凝土連續(xù)澆筑，形成超長結(jié)構(gòu)的一種設(shè)計方法。補償收縮混凝土在硬化過程中產(chǎn)生膨脹作用，限制膨脹率隨膨脹劑摻量的增加而增大，通過調(diào)整膨脹劑摻量，可以獲得不同膨脹效果的混凝土。在鋼筋和混凝土共同作用下，鋼筋受拉，混凝土受壓，當(dāng)鋼筋拉應(yīng)力與混凝土壓應(yīng)力平衡時，則根據(jù)混凝土豎向收縮應(yīng)力分布曲線，在應(yīng)力最大處，提高限制膨脹率，使混凝土的膨脹應(yīng)力達到最大，隨著豎向收縮應(yīng)力減小而在兩側(cè)給予較小的膨脹應(yīng)力，目的是全面抵消結(jié)構(gòu)自身產(chǎn)生的收縮應(yīng)力，達到控制裂縫產(chǎn)生的效果，這就是無縫結(jié)構(gòu)設(shè)計理論依據(jù)[5]。

2.2平板結(jié)構(gòu)：在平板結(jié)構(gòu)設(shè)計中，在應(yīng)力最大處，設(shè)膨脹加強帶，寬度在2m以內(nèi)，此處較普通后澆帶要寬，帶的兩側(cè)鋪設(shè)豎向阻斷，防止混凝土在澆筑時流入加強帶，雖然是連續(xù)澆筑但不同種混凝土不能摻雜。施工時，膨脹加強帶外用限制膨脹率為0.02%～0.03%小膨脹混凝土澆筑，帶內(nèi)用限制膨脹率為0.04%～0.06%且比兩側(cè)高一級的大膨脹混凝土澆筑，如此循環(huán)下去，可實現(xiàn)超長結(jié)構(gòu)的連續(xù)澆筑。對于無防水要求的普通樓板，考慮可允許出現(xiàn)小于0.3mm裂縫同時不影響結(jié)構(gòu)安全[5]，在膨脹加強帶兩側(cè)可選用限制膨脹率為0.01%～0.02%小膨脹混凝土澆筑，帶內(nèi)仍選用限制膨脹率為0.04%～0.06%且比兩側(cè)高一級的大膨脹混凝土澆筑，這樣既可節(jié)約成本，又可加快施工進度。

2.3 墻體結(jié)構(gòu)：對于墻體超長結(jié)構(gòu)，由于結(jié)構(gòu)厚度小，面積較大，豎向結(jié)構(gòu)既不利于保濕，也不利于保溫，受氣溫和空氣風(fēng)力的影響較大，較平板結(jié)構(gòu)更易出現(xiàn)收縮裂縫，因此不宜采用膨脹加強帶，而應(yīng)采取后澆加強帶的工藝。即在帶外用限制膨脹率為0.02%～0.03%小膨脹混凝土澆筑，養(yǎng)護14d之后，用限制膨脹率為0.04%～0.06%且比兩側(cè)高一級的大膨脹混凝土澆筑帶內(nèi)。此方法與傳統(tǒng)溫度后澆帶施工方法相同，需留置擋流槽，不同之處在于，后澆加強帶的寬度一般為2m以上，需用限制膨脹率較高的補償收縮混凝土，但回填時間可控制在14d以內(nèi)，較傳統(tǒng)溫度后澆帶回填時間縮短30d左右。

由于混凝土結(jié)構(gòu)具有長大化、復(fù)雜化和結(jié)構(gòu)可變化，無縫設(shè)計方法為工程設(shè)計提供了一種先進的設(shè)計理念，在工程設(shè)計中可靈活運用[6]。必須指出，膨脹加強帶和后澆加強帶的本質(zhì)是以膨脹應(yīng)力補償水平方向的混凝土收縮應(yīng)力，它可以取代后澆縫，但其不可取代有沉降功能的沉降縫。

3 補償收縮混凝土的監(jiān)管方法

3.1 設(shè)計單位應(yīng)合理設(shè)計補償收縮混凝土結(jié)構(gòu)

設(shè)計單位在結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)對補償收縮混凝土設(shè)計給予重視，應(yīng)充分考慮一體式板墻給結(jié)構(gòu)帶來的影響，調(diào)整結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)，并在設(shè)計文件中明確膨脹加強帶、后澆加強帶的位置及設(shè)計參數(shù)，即提高結(jié)構(gòu)整體性，加快施工進度，又可降低工程造價，同時要對其施工要點進行設(shè)計交底工作，參與主體結(jié)構(gòu)的驗收工作。

3.2 加強一體式板墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計文件審查

施工圖審查機構(gòu)在設(shè)計文件審查時，對設(shè)計補償收縮混凝土結(jié)構(gòu)圖紙的設(shè)計深度、技術(shù)措施和膨脹加強帶、后澆加強帶的位置進行重點審查。

3.3 施工單位對補償收縮混凝土結(jié)構(gòu)要嚴格按圖施工

施工單位應(yīng)嚴格按照設(shè)計圖紙進行結(jié)構(gòu)施工，對混凝土的限制膨脹率要嚴格控制，涉及膨脹加強帶、后澆加強帶的工程要做好專項施工方案，專項施工方案中應(yīng)明確施工順序、質(zhì)量驗收標準，做好隔斷，控制好二次澆筑時間，建立相應(yīng)隱蔽工程驗收記錄。施工過程中嚴格混凝土限制膨脹率的型式檢驗，探索后期混凝土實體結(jié)構(gòu)裂縫的實體檢測方法，增加對混凝土生產(chǎn)企業(yè)的施工配合比的抽查頻次，達到對此項工程的全方位質(zhì)量控制。

3.4 規(guī)范補償收縮混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量驗收

施工單位和監(jiān)理單位應(yīng)在施工過程中留存關(guān)鍵節(jié)點和部位的影像資料，并形成補償收縮混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的檢驗標準，建立健全隱蔽工程驗收資料，并隨施工進度形成檢驗記錄。

3.5 加大全現(xiàn)澆外墻施工質(zhì)量監(jiān)管力度

質(zhì)量監(jiān)督機構(gòu)應(yīng)加大對補償收縮混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量的監(jiān)管力度，對設(shè)計圖紙深度、專項施工方案、隱蔽工程驗收記錄、限制膨脹率的型式檢驗報告等資料進行抽查，將膨脹加強帶、后澆加強帶納入監(jiān)督報驗程序，同時加強對不按設(shè)計及施工方案施工行為的處罰力度，對此類工程質(zhì)量進行全過程監(jiān)管。