補償收縮混凝土裂滲控制技術(shù)及其應(yīng)用

【學員問題】應(yīng)用補償收縮混凝土控制裂縫體會？

【解答】一、前言

混凝土裂縫問題以有增無減的趨勢困擾著工程界的技術(shù)人員。影響混凝土裂縫的因素錯綜復雜，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；用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日益受到工程界的重視。在眾多的裂縫控制方法中，利用補償收縮混凝土控制混凝土裂縫的方法是成功控制許多超長鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工裂縫的方法之—。在應(yīng)用中，筆者積累了一些利用補償收縮混凝土控制混凝土裂縫的經(jīng)驗。

為配制補償收縮混凝土。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償收縮混凝土與普通混凝土一樣，必須循設(shè)計、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)生裂縫的概念是錯誤的。因為，在設(shè)計配筋和施工合理的條件下，衡量補償收縮混凝土補償收縮能力的最重要的指標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、混凝土的標號、施工面積、混凝土的塌落度、是否摻加粉煤灰、膨脹劑的質(zhì)量等進行合理的抗裂混凝土配合比設(shè)計。在設(shè)計和試配補償收縮混凝土配合比時，除對混凝土的強度、抗?jié)B等指標進行檢驗外，最重要的是進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)計混凝土限制膨脹率的大小，從而確定膨脹劑的合理摻量。凡是限制膨脹率較小的混凝土，大多數(shù)物理力學性能均與普通混凝土相近或略有改善，對控制混凝土的裂縫的作用很小或者說裂縫比普通混凝土少一些而已，在易裂的部位自然還會產(chǎn)生裂縫。因而，為很好地控制混凝土裂縫。在圖紙設(shè)計時，要注意配筋和配筋率，在混凝土施工前。要做好補償收縮混凝土配合比的設(shè)計。

二、配筋和配筋率的影響

從整體上講，應(yīng)用補償收縮混凝土控制混凝土的裂縫，宜采用小直徑、小間距的配筋形式，綜觀混凝土的裂縫分布情況?？梢钥闯觥；煲赏恋装宓牧芽p容易控制。而墻體混凝土的豎向裂縫較難控制，這是因為，底板的配筋率及鋼筋的分布基本都滿足補償收縮混凝土配筋率的要求，且底板所受的外約束也較小，而墻體混凝土所受的外約束較多，鋼筋間距較底板大。在補償收縮混凝土的應(yīng)用中，筆者體會到，墻體的水平配筋間距不宜超過150mm，直徑宜為Φ12-16的帶肋鋼筋。在此基礎(chǔ)上，適當提高膨脹劑的摻量；使混凝土的限制膨脹率達到1.5/萬以上，配合適當?shù)酿B(yǎng)護措施，—在混疑土標號不超過C40的情況下，墻體混凝土的豎向裂縫能得到較好的控制，甚至在進行超長施工的情況下，也能有效控制混凝土不產(chǎn)生豎向裂縫。

三、補償收縮混凝土的配合比設(shè)計

在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。

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，必須檢驗膨脹劑的膨脹率。只有對膨脹劑的質(zhì)量有了充分的了解，才能選擇適宜的膨脹劑。

2、補償收縮混凝土配合比設(shè)計原則

國標CBJll9—88（混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范）對補償收縮混凝土應(yīng)達到的限制膨脹率作了規(guī)定，即水中14天的限制膨脹率大于1.5/萬。而目前，人多數(shù)的試驗室只建立了膨脹劑標準中的檢測方法劉膨脹劑的質(zhì)量進行控制，但尚無建立起混凝土的限制膨脹率的檢測手段，在進行補償收縮混凝土配合比設(shè)計、試配時，僅進行混凝土的和易性、塌落度、塌落度損失、抗壓強度等指標試驗，有防水要求時，再增加抗?jié)B試驗內(nèi)容，對于混凝土是否確實具有微脹性，無法進行檢測，導致沒有具體數(shù)據(jù)。

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、混凝土標號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

有些觀點認為，只要摻加了膨脹劑。配制的混凝土就是微膨脹混凝土。這是一個錯誤的觀點。因為膨脹劑摻量不足或膨脹劑的膨脹率偏低時，其所產(chǎn)生的少量的鈣礬石晶體僅起填充混凝土的毛細孔的作用，即提高了混凝土的抗?jié)B性，所產(chǎn)生的微膨脹非常小，補償收縮混凝土收縮的能力遠遠不夠，混凝土剩余的收縮變形遠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，混凝土才會產(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

混凝土外加劑標準中規(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。因而在配制泵送補償收縮混凝土時，應(yīng)適當提高膨脹劑的摻量。

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。故采用泵送混凝土時，要配制抗裂性好的補償收縮混凝土，必須提高膨脹的摻量。

4）、混凝土凝結(jié)時間

混凝土的凝結(jié)時間太短，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)時間宜控制在l0—20小時的范圍內(nèi)。一般厚度的構(gòu)件采用下限，大體積混凝土采用上限。

5）、混凝土標號和每方混凝土中的水泥用量

縱觀混凝土的裂縫情況，低標號的混凝土開裂較輕，高標號的混凝土開裂較重?；炷翗颂栐礁?，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。但粉煤灰對混凝土干縮率的影響目前還沒有統(tǒng)一的觀點，有的人認為粉煤灰增大混凝土的干縮率，有的人認為基本無影響。不管粉焊灰是增大還足不影響混凝土的干縮率，它對摻膨脹劑的混凝土的膨脹率是有影響的。在配制補償收縮混凝土時，必須把粉煤灰的量計入到膠凝材料中，即計算膨脹劑摻量時，應(yīng)把粉煤灰的量一并加到水泥中計算。否則，混凝土的限制膨脹率明顯偏低。

因此，在配制補償收縮混凝土配合比時，應(yīng)增加混凝土限制膨脹率的檢測項目，對混凝土是否確實具有微膨脹性進行實際檢測。只有這樣，才能更好地或用補償收縮混凝土來控制混凝土的裂縫。

3、不同工程部位混凝上限制膨脹率大小的設(shè)計

在混凝土工程裂縫分布情況中。底板混凝土不易開裂，墻體混凝土產(chǎn)生豎向裂縫現(xiàn)象比較普遍，樓板和粱的開裂現(xiàn)象比墻體略輕一些。

在實際應(yīng)用中，補償收縮混凝土的限制膨脹率多大為宜，目前還投有有關(guān)的資料可查，筆者在應(yīng)用中，對現(xiàn)場留樣的混凝土進了限制膨脹率的測試，積累了一些數(shù)據(jù)：底板混凝土的厚度在1m以下的，配制的混凝土的限制膨脹率應(yīng)達到1.5/萬以上，lm以上厚度的大體積混凝土，限制膨脹率應(yīng)達到1.8/萬以上，這一限制膨脹率不可能完全抵消混凝土的干縮和溫差收縮，但由于底板混凝土受到的外約束較小。收縮應(yīng)力能得到部分釋放。在徐變等因素的作用下。混凝土的收縮值不會超過混凝土的極限延伸率，混凝土不易開裂。墻體、樓板等混凝土構(gòu)件的外約束較大，整體的收縮性受到臨位的限制，其收縮應(yīng)力無法釋放，因此。墻體易產(chǎn)生豎向裂縫。宜采用限制膨脹率在2/萬左右的補償收縮混凝土。

因此，在進行補償收縮混凝土配合比設(shè)計時，膨脹劑的摻量要根據(jù)所要求的限制膨脹率進行確定。

四、補償收縮混凝土的施工及養(yǎng)護方法

在施工過程中，應(yīng)嚴格控制混凝土的原材料質(zhì)量和用量，嚴格按混凝土的配合比拌制混凝土?；炷恋乃涠纫刂坪?，泵送混凝土的入模塌落度不宜超過200mm.為防止或減少混凝土表面的龜裂現(xiàn)象，必須重視混凝土表面的二次抹壓工作。抹壓的次數(shù)和時間要掌握好，可有效地減少餛凝土表面的龜裂現(xiàn)象。

補償收縮混凝土的養(yǎng)護工作很重要。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)護工作。如果養(yǎng)護不好，補償收縮混凝土會與普通混凝土一樣，也會產(chǎn)生裂縫。水平和混凝土構(gòu)件采用灑水、覆蓋的養(yǎng)護方法均可，但墻體灑水養(yǎng)護不好做，也不好覆蓋。為此，可采用延長模板的留置時間、在水平施工縫上澆水的養(yǎng)護方法進行混凝土的養(yǎng)護工作，模板的留置時間一般要求不得低于7天。采用這種養(yǎng)護方式，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—個相對地較穩(wěn)定的溫度、濕度環(huán)境，避免了風速、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。

五、工程應(yīng)用效果

在補償收縮混凝土的應(yīng)用中，我們嚴格把好混凝土配合比設(shè)計及養(yǎng)護關(guān)。在實際中，我們曾連續(xù)澆筑90m以上的墻體混凝土、高溫季節(jié)一次連續(xù)澆筑面積在3000㎡以上的混凝土。所澆筑的混凝土都未出現(xiàn)貫穿裂縫觀象。

六、結(jié)束語

根據(jù)工程不同部位鋼筋混凝土外約束狀態(tài)、配筋率及混凝土標號的不同情況，采用沒計混凝土限制膨脹卑的配合比設(shè)計方法，進行膨脹劑的摻量的調(diào)整，并采取延長模模板留置時間的養(yǎng)護方法，能有效地控制混凝土的裂縫。

以上內(nèi)容均根據(jù)學員實際工作中遇到的問題整理而成，供參考，如有問題請及時溝通、指正。