補(bǔ)償收縮混凝土對(duì)控制混凝土裂縫的應(yīng)用

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1.引言

　　在現(xiàn)代混凝土工程中，預(yù)拌混凝土的大量應(yīng)用極大地提高了建筑物結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，但是由于預(yù)拌混凝土的高流動(dòng)性、高砂率等一些特點(diǎn)，使得混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫問(wèn)題顯得比以往更加嚴(yán)重。如何對(duì)結(jié)構(gòu)裂縫采取有效的控制已成為所有預(yù)拌混凝土公司必須面對(duì)的問(wèn)題。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)對(duì)混凝土采取綜合的防裂措施，才能對(duì)混凝土的裂縫進(jìn)行有效的控制。

　　上世紀(jì)八十年代中期，我國(guó)開(kāi)始進(jìn)行混凝土膨脹劑的研制與工程應(yīng)用。在混凝土中摻加適當(dāng)FEA而制成的補(bǔ)償收縮混凝土，在剛性防水屋面結(jié)構(gòu)自防水應(yīng)用方面也有很多的工程應(yīng)用。但是長(zhǎng)期以來(lái)，由于設(shè)計(jì)和施工單位對(duì)膨脹劑的片面認(rèn)識(shí)，這項(xiàng)技術(shù)在控制混凝土結(jié)構(gòu)裂縫方面沒(méi)有取得應(yīng)有的效果。本文也正是基于此，重新從膨脹劑的機(jī)理出發(fā)來(lái)探討，利用膨脹劑控制混凝土裂縫的施工措施。

　　2.機(jī)理分析

　　FEA以適量摻入（等量取代水泥）混凝土中，在混凝土凝結(jié)硬化的初期1-14d齡期內(nèi)可生成大量膨脹結(jié)晶水化物-水化硫鋁酸鈣（C3A·3CaSO₄·32H₂O）即鈣礬石，使混凝土產(chǎn)生適當(dāng)體積膨脹用以補(bǔ)償混凝土的收縮，在鋼筋、鄰位等的約束下，可在混凝土中建立0.2～0.7MPa的預(yù)壓應(yīng)力，其壓應(yīng)力大致可抵消混凝土干縮時(shí)所產(chǎn)生的拉應(yīng)力，同時(shí)也推遲了混凝土的收縮過(guò)程，使其抗拉強(qiáng)度得到較大增長(zhǎng)，當(dāng)混凝土開(kāi)始收縮時(shí)，足以抵消混凝土收縮應(yīng)力的作用，從而防止或減少混凝土收縮裂縫。

　　FEA在水化生成鈣礬石過(guò)程中需要大量的水，鈣礬石分子中有32個(gè)水分子，更需要大濕度的環(huán)境，尤其是在混凝土澆筑早期，如果濕度不夠，那么即使是延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)實(shí)際也再難達(dá)到其極限膨脹值，可見(jiàn)對(duì)補(bǔ)償收縮混凝土進(jìn)行充分的保濕養(yǎng)護(hù)是保證其充分水化的必要條件。

　　膨脹劑的膨脹作用除了有大小不同之外，更重要的是應(yīng)合理地發(fā)揮其作用的時(shí)間。膨脹作用應(yīng)當(dāng)在混凝土具有一定強(qiáng)度的一段時(shí)間內(nèi)以一定的速率增長(zhǎng)，才能發(fā)揮其最佳效果。如果太早則因強(qiáng)度不夠或是混凝土尚有一定塑性時(shí)膨脹能力被吸收而發(fā)揮不出來(lái)。如果膨脹太遲則又會(huì)因混凝土已具備較高強(qiáng)度，膨脹作用又可能破壞了已形成的結(jié)構(gòu)，所以只有全面了解膨脹劑的作用機(jī)理，并合理地控制影響其的各個(gè)因素，才能使補(bǔ)償收縮混凝土的使用取得理想效果。

　　膨脹劑的膨脹作用主要發(fā)生在混凝土澆注的初期（1-4d），一般在14d以后其膨脹率就趨于穩(wěn)定。這時(shí)也是水泥水化的重要階段。如果在混凝土澆注之后沒(méi)有對(duì)混凝土進(jìn)行充分的保濕養(yǎng)護(hù)，混凝土?xí)罅棵撍@種情況下，由于水化反應(yīng)的停止，會(huì)加大混凝土的收縮，使得混凝土的裂縫提前出現(xiàn)，同時(shí)由于水化所需求的水供應(yīng)缺乏，會(huì)出現(xiàn)或者由于硫鋁酸鈣水化不充分形不成足夠的膨脹值，或者膨脹率大于水泥水化速度而影響了強(qiáng)度的發(fā)展，甚至膨脹能力被尚有塑性的混凝土“吸收”，這樣摻加FEA后不僅沒(méi)有對(duì)防裂起到效果，反而會(huì)加劇混凝土的開(kāi)裂，所以本文作者也正是要通過(guò)本文呼吁廣大的施工技術(shù)人員，希望大家提高對(duì)FEA混凝土養(yǎng)護(hù)等影響因素的重視。

　　3.FEA混凝土的配合比設(shè)計(jì)

　　3.1原材料的選取。

　　粗骨料：選用運(yùn)城市新絳縣產(chǎn)公稱粒徑5～31.5mm，含泥量0.9%，連續(xù)級(jí)配，質(zhì)量?jī)?yōu)良的碎石。

　　細(xì)骨料：選用運(yùn)城市新絳縣產(chǎn)細(xì)度模數(shù)2.6，含泥量1.5%，質(zhì)量合格，級(jí)配合理的中砂。

　　水 泥：選用運(yùn)城市新絳縣威頓水泥廠生產(chǎn)的威頓牌P.S.A42.5低堿水泥。

　　粉煤灰：選用河津市電廠生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)Ⅱ級(jí)磨細(xì)粉煤灰，其密度2.50g/cm³，需水量比96%，45μm方孔篩篩余18.5%。

　　外加劑：選用北京生產(chǎn)的一種復(fù)合型MNC-P2高效減水劑。其摻量3.2%，減水率26.7%，7d抗壓強(qiáng)度比166%，28d抗壓強(qiáng)度比139%。

　　混凝土膨脹劑：選用石家莊市功能建材有限公司生產(chǎn)的FEA混凝土膨脹劑

　　3.2補(bǔ)償收縮混凝土的配合比設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)在試驗(yàn)階段技術(shù)指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)分析，并參考了一些國(guó)內(nèi)外的技術(shù)資料，表明在保證混凝土工作性能的前提下，選用較低的砂率（38～42%），對(duì)控制混凝土的收縮裂縫有明顯的作用。優(yōu)質(zhì)粉煤灰摻和料的使用不僅對(duì)改善混凝土的工作性能有作用，而且由于我們選用的是需水量比小于100%的優(yōu)質(zhì)粉煤灰，對(duì)降低混凝土的用水量從而減少混凝土的收縮裂縫也有益處。

　　在選取FEA膨脹劑時(shí)，通過(guò)對(duì)不同摻量下（6～12%）混凝土的性能比較，發(fā)現(xiàn)較小的摻量時(shí)（6%），混凝土的膨脹效應(yīng)不明顯，而較大的摻量（14%）又由于增大混凝土的用水量對(duì)混凝土的抗裂不利，而且用于防止裂縫的補(bǔ)償收縮混凝土因限制膨脹率不大，所以最后確定以8%作為工程應(yīng)用中理想的摻量。

　　現(xiàn)以我公司施工的某工程為例介紹我們應(yīng)用該技術(shù)的情況。該工程為一14層辦公樓，對(duì)結(jié)構(gòu)的裂縫要求非常嚴(yán)格，又由于是在多風(fēng)季節(jié)的春天施工，我們考慮該工程的重要性及特殊性，采用綜合的防裂措施來(lái)控制樓板的裂縫

　　4.施工控制

　　如上所述，雖然補(bǔ)償收縮混凝土在我國(guó)開(kāi)始使用已經(jīng)有許多年，在理論及實(shí)踐方面都已經(jīng)有許多積累，但是由于目前在建筑工程中裂縫的普遍出現(xiàn)，使得我們應(yīng)當(dāng)對(duì)補(bǔ)償收縮混凝土的防裂機(jī)理及施工技術(shù)做更加深刻的研究，以使這項(xiàng)技術(shù)在建筑工程中發(fā)揮有效的作用。

　　需要特別指出的是，不是摻加了膨脹劑的混凝土就一定不會(huì)開(kāi)裂了。有時(shí)我們?cè)诠こ淌┕ぶ袝?huì)發(fā)現(xiàn)不摻膨脹劑還好，一摻反而有裂縫。實(shí)際上膨脹劑防止裂縫不是萬(wàn)能的，必須與諸多條件配合起來(lái)才能有效，其中養(yǎng)護(hù)不好是在施工中最容易出現(xiàn)的問(wèn)題，尤其是在炎熱或者干燥的天氣。摻加FEA的補(bǔ)償收縮混凝土需要比普通混凝土更加嚴(yán)格的養(yǎng)護(hù)措施才能發(fā)揮其膨脹作用，保濕養(yǎng)護(hù)是補(bǔ)償收縮混凝土施工中最重要的環(huán)節(jié)。

　　摻有膨脹劑的混凝土必須加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，在混凝土澆注后的1-14d必須采取濕養(yǎng)護(hù)，以保證早期膨脹量得以充分發(fā)揮，避免后期膨脹過(guò)大留下隱患?？紤]到施工進(jìn)度的影響，如果采用覆蓋草簾的辦法困難，則在混凝土終凝以后即開(kāi)始進(jìn)行澆水養(yǎng)護(hù)，澆水次數(shù)以能保持混凝土表面濕潤(rùn)為宜，養(yǎng)護(hù)天數(shù)不少于14天。

　　補(bǔ)償收縮混凝土增加混凝土自應(yīng)力作用必須在鋼筋等的限制作用下才能產(chǎn)生，而不能自由膨脹，因此應(yīng)當(dāng)選擇適宜的配筋率以利于混凝土產(chǎn)生較大的自應(yīng)力，配筋率以1.0～1.5%為宜。

　　5.結(jié)論

　　在我們施工許多工程中，利用這項(xiàng)技術(shù)，并對(duì)混凝土施工全過(guò)程及后期的養(yǎng)護(hù)做全過(guò)程的跟蹤控制，特別對(duì)施工單位強(qiáng)調(diào)對(duì)混凝土的養(yǎng)護(hù)制度，在所有的工程中有效地把裂縫控制在規(guī)范要求的范圍內(nèi)，業(yè)主對(duì)工程質(zhì)量非常滿意。 混凝土膨脹劑不是萬(wàn)能的，不是在混凝土只要摻加了膨脹劑就一定能控制混凝土的開(kāi)裂，使用FEA而配制的補(bǔ)償收縮混凝土應(yīng)通過(guò)合理的設(shè)計(jì)，并對(duì)混凝土進(jìn)行充分的保濕養(yǎng)護(hù)，才能對(duì)控制混凝土裂縫有顯著效果，所以在施工中，要克服不敢使用膨脹劑的消極心理，對(duì)膨脹劑的應(yīng)用應(yīng)有客觀的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也應(yīng)避免摻加了膨脹劑就萬(wàn)事大吉，不注意對(duì)混凝土的養(yǎng)護(hù)的盲目樂(lè)觀思想，只有這樣。才能真正使膨脹劑在控制混凝土裂縫方面發(fā)揮有效的作用。

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