論補(bǔ)償收縮混凝土在控制建筑裂縫中的應(yīng)用

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摘要:補(bǔ)償收縮混凝土是近年來針對(duì)超長現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展起來的一種新的混凝土品種,通過在普通混凝土中摻入一定數(shù)量的膨脹劑,水化后產(chǎn)生一定量的體積膨脹,在鋼筋和鄰位的約束下,在結(jié)構(gòu)中建立0.2MPa～0.8MPa預(yù)壓應(yīng)力,這一壓應(yīng)力可抵消混凝土在硬化過程中產(chǎn)生的收縮拉應(yīng)力,從而使混凝土不裂不滲,實(shí)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)的超長無縫施工。這種材料的運(yùn)用,為施工單位提供了控制房屋質(zhì)量的有效保證。為此,本文結(jié)合一些實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),總結(jié)了補(bǔ)償收縮混凝土控制裂縫的原理,并論述了補(bǔ)償收縮混凝土的具體施工技術(shù)。
 　　關(guān)鍵詞:補(bǔ)償收縮混凝土;裂縫;養(yǎng)護(hù)
 　　影響混凝土裂縫的因素錯(cuò)綜復(fù)雜,為解決混凝土裂縫問題,設(shè)計(jì)、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(xì)小的裂縫不會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的安全性帶來嚴(yán)重影響,面且規(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(huì)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(duì)鋼筋的銹能力。因此,對(duì)混凝土的裂縫進(jìn)行控制日益受到工程界的重視。
 　　一、補(bǔ)償收縮混凝土控制裂縫的原理
 　　現(xiàn)時(shí)市場上的膨脹劑大部分都是硫鋁酸鹽型膨脹劑, 其膨脹源是鈣礬石(C3A.3CaSO4.32H2O)。為配制補(bǔ)償收縮混凝土。最常用的方法是在混凝土中摻加膨脹劑。摻加膨脹劑配制的補(bǔ)償收縮混凝土與普通混凝土一樣,必須循設(shè)計(jì)、施工、材料三者緊密結(jié)合的方式來解決混凝土的裂縫問題。而認(rèn)為只要摻加了膨脹劑,就能控制混凝土不產(chǎn)生裂縫的概念是錯(cuò)誤的。因?yàn)?在設(shè)計(jì)配筋和施工合理的條件下,衡量補(bǔ)償收縮混凝土補(bǔ)償收縮能力的最重要的指標(biāo)是混凝土的限制膨脹率。在應(yīng)用中,必須根據(jù)采用的水泥、外加劑等原材料情況,以及設(shè)計(jì)上的配筋分布和配筋率情況、工程部位的約束狀態(tài)、構(gòu)件的尺寸、混凝土的標(biāo)號(hào)、施工面積、混凝土的塌落度、是否摻加粉煤灰、膨脹劑的質(zhì)量等進(jìn)行合理的抗裂混凝土配合比設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)和試配補(bǔ)償收縮混凝土配合比時(shí),除對(duì)混凝土的強(qiáng)度、抗?jié)B等指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)外,最重要的是進(jìn)行混凝土限制膨脹率的測試,根據(jù)工程不同部位約束的大小,來設(shè)計(jì)混凝土限制膨脹率的大小,從而確定膨脹劑的合理摻量。
 　　當(dāng)混凝土膨脹時(shí)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(shí)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(bǔ)償混凝土的干縮和冷縮,從而避免混凝土的開裂。同時(shí),大量的鈣礬石晶體填充了混凝土的毛細(xì)孔縫,改善了混凝土的孔結(jié)構(gòu),使毛細(xì)孔變細(xì)、減小,增加了致密性,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。適用于結(jié)構(gòu)自防水、抗裂防水混凝土和超長混凝土結(jié)構(gòu)的無縫施工等場合。
 　　二、補(bǔ)償收縮混凝土的配合比設(shè)計(jì)
 　　在進(jìn)行補(bǔ)償收縮混凝土的配合比設(shè)計(jì)時(shí),除應(yīng)進(jìn)行常規(guī)的試驗(yàn)外,還應(yīng)增加對(duì)混凝土的限制膨脹率的設(shè)計(jì)、測試內(nèi)容。
 　　1、膨脹劑的選擇
 　　目前市場上膨脹劑的品種很多,質(zhì)量存在參差不齊,甚至還存在不合格、假冒、偽劣的產(chǎn)品。在合格的膨脹劑中,產(chǎn)品的性能也不盡相同,其膨脹率的大小存在高低之別。有的膨脹劑雖然膨脹率高,但干空的收縮率很大,存在膨脹與收縮“落差”太大的現(xiàn)象。因而在選擇膨脹劑時(shí),必須檢驗(yàn)膨脹劑的膨脹率。只有對(duì)膨脹劑的質(zhì)量有了充分的了解,才能選擇適宜的膨脹劑。
 　　2、補(bǔ)償收縮混凝土配合比設(shè)計(jì)原則
 　　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(yuǎn)小于砂漿的限制膨脹率,而砂漿的限制膨脹率又遠(yuǎn)小于凈漿的限制膨脹率,這是因?yàn)橛绊懟炷恋南拗婆蛎浡实囊蛩剡h(yuǎn)多于砂漿凈漿,除砂、石、水泥品種、水灰比、砂率等對(duì)混凝土的限制膨脹率有影響外,以下因素對(duì)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(shí)間、混凝土標(biāo)號(hào)及每立方米混凝土中水泥的用量、粉煤灰摻量等。
 　　1)、膨脹劑的摻量
 　　有些觀點(diǎn)認(rèn)為,只要摻加了膨脹劑,配制的混凝土就是微膨脹混凝土。這是一個(gè)錯(cuò)誤的觀點(diǎn)。因?yàn)榕蛎泟搅坎蛔慊蚺蛎泟┑呐蛎浡势蜁r(shí),其所產(chǎn)生的少量的鈣礬石晶體僅起填充混凝土的毛細(xì)孔的作用,即提高了混凝土的抗?jié)B性,所產(chǎn)生的微膨脹非常小,補(bǔ)償收縮混凝土收縮的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,混凝土剩余的收縮變形遠(yuǎn)大于混凝土的極限延伸率。只有生成較多的鈣礬石晶體產(chǎn)物時(shí),混凝土才會(huì)產(chǎn)生良好的微膨脹性。膨脹劑摻量越低,混凝土的限制膨脹率越小。提高膨脹劑的摻量能顯著提高餛凝土的膨脹率。因而,應(yīng)根據(jù)所配制的混凝土的限制膨脹率的大小來確定膨脹劑的摻量
2)、外加劑
 　　混凝土外加劑標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定,一等品外加劑28天的混凝土收縮率比不大于125%,合格率28天的混凝土收縮率比不大于135%。一般在推薦摻量下,28天摻外加劑的混凝土與空白混凝土的收縮率比在115—129%的范圍內(nèi)。從以上可知,外加劑是增大混凝土收縮的,并且,摻量越大,混疑土的收縮越大。目前,大多數(shù)工程采用泵送混凝土施工,外加劑已成為混凝土的第五組分。因而在配制泵送補(bǔ)償收縮混凝土?xí)r,應(yīng)適當(dāng)提高膨脹劑的摻量。
 　　3)、混凝土塌落度
 　　混凝土的塌落度越大,在同一膨脹摻量下,混凝土的限制膨脹越小。故采用泵送混凝土?xí)r,要配制抗裂性好的補(bǔ)償收縮混凝土,必須提高膨脹的摻量。
 　　4)、混凝土凝結(jié)時(shí)間
 　　混凝土的凝結(jié)時(shí)間太短,水泥的水化反應(yīng)較快,混凝土的早期收縮現(xiàn)象較大,混凝土的凝結(jié)時(shí)間太長,膨脹劑的膨脹能大都分消耗在塑性階段。膨脹劑的混凝土的凝結(jié)時(shí)間宜控制在l0—20小時(shí)的范圍內(nèi),一般厚度的構(gòu)件采用下限,大體積混凝土采用上限。
 　　5)、混凝土標(biāo)號(hào)和每方混凝土中的水泥用量
 　　縱觀混凝土的裂縫情況,低標(biāo)號(hào)的混凝土開裂較輕,高標(biāo)號(hào)的混凝土開裂較重?；炷翗?biāo)號(hào)越高,每方混凝土中的水泥用量越大,混凝土的收縮越大,因此,必須相應(yīng)提高膨脹劑的摻量。
 　　6)、粉煤灰
 　　在混凝土中摻加適量的粉煤灰,可明顯改善混凝土的和易性,降低大體積混凝土的水化熱,控制混凝土的溫差收縮應(yīng)力。但粉煤灰對(duì)混凝土干縮率的影響目前還沒有統(tǒng)一的觀點(diǎn),有的人認(rèn)為粉煤灰增大混凝土的干縮率,有的人認(rèn)為基本無影響。不管粉焊灰是增大還足不影響混凝土的干縮率,它對(duì)摻膨脹劑的混凝土的膨脹率是有影響的。在配制補(bǔ)償收縮混凝土?xí)r,必須把粉煤灰的量計(jì)入到膠凝材料中,即計(jì)算膨脹劑摻量時(shí),應(yīng)把粉煤灰的量一并加到水泥中計(jì)算。否則,混凝土的限制膨脹率明顯偏低。
 　　因此,在配制補(bǔ)償收縮混凝土配合比時(shí),應(yīng)增加混凝土限制膨脹率的檢測項(xiàng)目,對(duì)混凝土是否確實(shí)具有微膨脹性進(jìn)行實(shí)際檢測。只有這樣,才能更好地或用補(bǔ)償收縮混凝土來控制混凝土的裂縫。同時(shí),在進(jìn)行補(bǔ)償收縮混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí),膨脹劑的摻量要根據(jù)所要求的限制膨脹率進(jìn)行確定。
 　　補(bǔ)償收縮混凝土的養(yǎng)護(hù)工作很重要。特別是一些大體積混凝土,摻加膨脹劑后.必須嚴(yán)格控制混凝土的降溫速率和混凝土的內(nèi)外溫差,做好養(yǎng)護(hù)工作。如果養(yǎng)護(hù)不好,補(bǔ)償收縮混凝土?xí)c普通混凝土一樣,也會(huì)產(chǎn)生裂縫。水平和混凝土構(gòu)件采用灑水、覆蓋的養(yǎng)護(hù)方法均可,但墻體灑水養(yǎng)護(hù)不好做,也不好覆蓋。為此,可采用延長模板的留置時(shí)間、在水平施工縫上澆水的養(yǎng)護(hù)方法進(jìn)行混凝土的養(yǎng)護(hù)工作,模板的留置時(shí)間一般要求不得低于7天。采用這種養(yǎng)護(hù)方式,即能減少混凝土本身的水分的散失速度,又保證了墻體混凝土在早期處于—個(gè)相對(duì)地較穩(wěn)定的溫度、濕度環(huán)境,避免了風(fēng)速、太陽暴曬等引起混凝土急劇干縮的因素,有效地控制長墻結(jié)構(gòu)混凝土易產(chǎn)生豎向裂縫的現(xiàn)象。