混凝土膨胀剂与补偿收缩混凝土

熊洪俊

摘要：文章从膨胀剂和膨胀混凝土的特点开始、论述了补偿收缩混凝土的特性、浇注及养护、实际应用。

关键词：膨胀剂；补偿收缩混凝土；特点及性能

0前言

防水和抗渗是混凝土非常主要的特点，利用混凝土做防水结构即称为刚性防水。结构自防水在土木建筑防水工程中占主导地位。在使用膨胀剂取代膨胀水泥之后，结构自防水技术获得迅速推广应用。膨胀剂能使混凝土在硬化过程后期产生膨胀而消除裂缝、达到防水抗渗的目的。目前补偿收缩混凝土已广泛应用于混凝土结构自防水、大体积施工、工程接缝、水工建设上等，并以取得了良好的技术经济效益。

1混凝土膨胀剂的特点及适用范围

能使混凝土在硬化过程中产生化学反应而导致一定的体积膨胀，这种外加剂称为膨胀剂。目前我国使用比较广泛的膨胀剂按化学组分可以分为3类：硫铝酸钙类；硫铝酸钙-氧化钙类；氧化钙类。其特点是遇水会与水泥矿物组分发生化学反应，反应产物是导致体积膨胀效应的水化硫铝酸钙（钙矾石）或氢氧化钙等。在钢筋和邻位约束下使结构中产生一定的预压应力从而防止或减少结构产生有害裂缝。与此同时，生成的反应产物晶体具有充填、堵塞毛细孔隙的作用，从而提高混凝土密实性。膨胀剂主要用于配制补偿收缩混凝土、填充用膨胀混凝土和自应力混凝土或砂浆。掺膨胀剂的混凝土适用于钢筋混凝土工程和填充性混凝土工程。很多权威实验室都证明钙矾石在温度高于70℃时会分解、接近此温度极限膨胀能力已很小；缺少大量水分的环境，钙矾石无法生成。因此，膨胀剂不适用于以下工程：①含硫铝酸钙类、硫铝酸钙-氧化钙类膨胀剂不得用于长期环境温度高于80℃的工程。②膨胀剂不用于厚度2m以上的混凝土结构、慎用于厚度1m以上的大体积混凝土。③膨胀剂不适用于温差大的结构如楼板、屋面等。必要使用时则要采取相应的构造措施。④膨胀剂必须在潮湿环境下应用，此时膨胀源才能不断形成并不断补充水泥石的收缩。但含氧化钙类膨胀剂不得用于海水工程。

2膨胀剂与其它外加剂复合使用

不同品种和不同牌子的水泥与外加剂的相容性是不同的，因此膨胀剂掺入后会使原用外加剂与水泥的相容性变得复杂，采用固定的搭配因此变得不适应，比较稳妥的方法是使用该工程所用的水泥、骨料经试验确定。此外膨胀剂不宜与氯盐类外加剂复合使用，氯盐外加剂使混凝土收缩加大、促凝和早强。

3补偿收缩混凝土的定义

补偿收缩混凝土是一种当膨胀受到约束产生的压应力，能大致抵消由于干缩在混凝土中出现的拉应力的膨胀水泥混凝土。国际上一般按建立的预应力值大小划分，能在混凝土中建立0.2-0.7mpa预压应力，以补偿混凝土收缩为目的的称为补偿收缩混凝土。配制补偿收缩混凝土时，多用混凝土膨胀剂，也可用膨胀水泥，建筑工程的补偿收缩混凝土则采用膨胀剂。

4补偿收缩混凝土的性能

①强度存在限制膨胀的条件时，混凝土强度都能超过20mpa，而当自由膨胀率超过0.1%强度值会明显降低。当然水灰比越大、膨胀混凝土的强度也会越低。早期强度值则明显提高。

②工作性与普通混凝土相比，膨胀剂的加入使新拌混凝土的坍落度损失加重，黏性加大。混凝土初始坍落度越大、膨胀剂加入量越多、环境温度越高时、损失率越大。实验表明膨胀剂对坍落度损失的这种影响，通过缓凝剂、泵送剂等化学外加剂的调节，是可以消除或减弱的。因此，膨胀剂宜配合缓凝剂使用，特别是对于远距离运输、夏季施工及大体积混凝土工程。

③收缩和徐变膨胀混凝土长龄期干缩率和普通混凝土近似。膨胀混凝土早强高于普通混凝土，在外荷载的联合作用下，徐变率和最终徐变值都小。

④抗渗性和长期性能补偿收缩混凝土由于密实性提高，显著改善了混凝土的抗渗性和抗化学侵蚀性，而且抗冻性能也明显优于普通混凝土。

5补偿收缩混凝土的浇筑

补偿收缩混凝土的浇筑应符合下列规定：

①浇筑前应制定浇筑计划，检查膨胀加强带和后浇带，其设置应符合设计要求，浇筑部位应清理干净。

②当施工中因遇到雨、雪、冰雹需留施工缝时，对新浇混凝土部分应立即用塑料薄膜覆盖；当出现混凝土已硬化的情况时，应先在其上铺设30mm〜50mm厚的同配合比无粗骨料的膨胀水泥砂浆，再浇筑混凝土。

③当超长的板式结构釆用膨胀加强带取代后浇带时，应根据所选膨胀加强带的构造形式，按规定顺序浇筑。间歇式膨胀加强带和后浇式膨胀加强带浇筑前，应将先期浇筑的混凝土表面清理干净，并充分湿润。

④板式结构混凝土应在终凝前釆用机械或人工的方式，对混凝土表面进行多次抹压。

⑤浇筑温度不要超过35℃。尤其北方干热多风环境要注意上述温限。

⑥C40级以上的补偿收缩混凝土墙体裂缝多为表层裂缝。宽度窄于0.2mm的非贯穿裂缝不用修补，在潮湿环境微裂缝可以自愈。宽于0.2mm的缝可凿开30-50mm用膨胀剂水泥砂浆修补。

6补偿收缩混凝土的养护

补偿收缩混凝土的养护工作很重要。特别是一些大体积混凝土，掺加膨胀剂后必须严格控制混凝土的降温速率和混凝土的内外温差，做好养护工作。如果养护不好，补偿收缩混凝土会与普通混凝土一样，也会产生裂缝。水平混凝土构件采用洒水、覆盖的养护方法均可，但墙体洒水养护不好做，也不好覆盖。为此，可采用延长模板的留置时间、在水平施工缝上浇水的养护方法进行混凝土的养护工作，模板的留置时间一般要求不得低于7天。采用这种养护方式,即能减少混凝土本身的水分的散失速度，又保证了墙体混凝土在早期处于—个相对地较稳定的温度、湿度环境，避免了风速、太阳暴晒等引起混凝土急剧干缩的因素，有效地控制长墙结构混凝土易产生竖向裂缝的现象。

7补偿收缩商品混凝土技术在裂缝控制中的应用

虽然补偿收缩商品混凝土在我国开始使用已经有许多年，在理论及实践方面都已经有许多积累，但是由于目前在建筑工程中裂缝的普遍出现，使得我们应当对补偿收缩商品混凝土的防裂机理及施工技术做更加深刻的研究，以使这项技术在建筑工程中发挥有效的作用。需要特别指出的是，不是掺加了膨胀剂的商品混凝土就一定不会开裂了。目前设计使用补偿收缩商品混凝土的结构主要有地下室底板、外墙，有时在工程施工中会发现外墙结构等掺膨胀剂也有裂缝产生。实际上并不是说掺用了膨胀剂就能完全防止裂缝的产生，为了防止裂缝的产生除优化商品混凝土的配合比外必须在结构的设计、钢筋的配置等阶段采取必要的措施，同时必须加强商品混凝土的养护措施，养护不好是在墙体商品混凝土在炎热或者干燥的天气下极易产生竖向裂缝。因此掺加UEA等补偿收缩商品混凝土需要比普通商品混凝土更加严格的养护措施，只有这样才能发挥其膨胀作用，保湿养护是补偿收缩商品混凝土施工中最重要的环节。

掺有膨胀剂的商品混凝土在商品混凝土浇注后的1-14d必须采取湿养护，以保证早期膨胀量得以充分发挥，避免后期膨胀过大留下隐患。考虑到施工进度的影响，如果采用覆盖草帘的办法困难，则在商品混凝土终凝以后即开始进行浇水养护，浇水次数以能保持商品混凝土表面湿润为宜，养护天数不少于14天。补偿收缩商品混凝土增加商品混凝土自应力作用必须在钢筋等的限制作用下才能产生，而不能自由膨胀，因此应当选择适宜的配筋率以利于商品混凝土产生较大的自应力，配筋率以1.0-1.5%为宜。

8结论

膨胀剂及膨胀混凝土使结构自防水技术得到广泛推广，使混凝土的各项耐久性能得到提高。但应注意膨胀剂的使用温度不应超过80℃，并应进行不少于14d的湿养护，这样才能充分发挥膨胀混凝土的作用。

参考文献

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[2]游宝坤，李乃珍，膨胀剂及其补偿收缩混凝土.中国建材工业出版社，2005.

[3]张巨松，混凝土学.哈尔滨工业大学出版社，2011,2