補(bǔ)償收縮混凝土裂滲控制技術(shù)及其應(yīng)用

【學(xué)員問(wèn)題】應(yīng)用補(bǔ)償收縮混凝土控制裂縫體會(huì)？

【解答】一、前言

混凝土裂縫問(wèn)題以有增無(wú)減的趨勢(shì)困擾著工程界的技術(shù)人員。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(wèn)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(lái)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；用會(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。在眾多的裂縫控制方法中，利用補(bǔ)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(zhǎng)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(bǔ)償收縮混凝土控制混凝土裂縫的經(jīng)驗(yàn)。

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(lái)解決混凝土的裂縫問(wèn)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(cè)試，根據(jù)工程不同部位約束的大小，來(lái)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?yè)搅俊７彩窍拗婆蛎浡瘦^小的混凝土，大多數(shù)物理力學(xué)性能均與普通混凝土相近或略有改善，對(duì)控制混凝土的裂縫的作用很小或者說(shuō)裂縫比普通混凝土少一些而已，在易裂的部位自然還會(huì)產(chǎn)生裂縫。因而，為很好地控制混凝土裂縫。在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)時(shí)，要注意配筋和配筋率，在混凝土施工前。要做好補(bǔ)償收縮混凝土配合比的設(shè)計(jì)。

二、配筋和配筋率的影響

從整體上講，應(yīng)用補(bǔ)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?yàn)?，底板的配筋率及鋼筋的分布基本都滿足補(bǔ)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(bǔ)償收縮混凝土的應(yīng)用中，筆者體會(huì)到，墻體的水平配筋間距不宜超過(guò)150mm，直徑宜為Φ12-16的帶肋鋼筋。在此基礎(chǔ)上，適當(dāng)提高膨脹劑的摻量；使混凝土的限制膨脹率達(dá)到1.5/萬(wàn)以上，配合適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)措施，—在混疑土標(biāo)號(hào)不超過(guò)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(jìn)行超長(zhǎng)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(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(cè)試內(nèi)容。

1、膨脹劑的選擇

目前市場(chǎng)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

國(guó)標(biāo)CBJll9—88（混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范）對(duì)補(bǔ)償收縮混凝土應(yīng)達(dá)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(wàn)。而目前，人多數(shù)的試驗(yàn)室只建立了膨脹劑標(biāo)準(zhǔn)中的檢測(cè)方法劉膨脹劑的質(zhì)量進(jìn)行控制，但尚無(wú)建立起混凝土的限制膨脹率的檢測(cè)手段，在進(jìn)行補(bǔ)償收縮混凝土配合比設(shè)計(jì)、試配時(shí)，僅進(jìn)行混凝土的和易性、塌落度、塌落度損失、抗壓強(qiáng)度等指標(biāo)試驗(yàn)，有防水要求時(shí)，再增加抗?jié)B試驗(yàn)內(nèi)容，對(duì)于混凝土是否確實(shí)具有微脹性，無(wú)法進(jìn)行檢測(cè)，導(dǎo)致沒(méi)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(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(lái)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?；炷恋南拗婆蛎浽叫?。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(zhǎng)，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(kāi)裂較輕，高標(biāo)號(hào)的混凝土開(kāi)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(méi)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(wú)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(cè)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(cè)。只有這樣，才能更好地或用補(bǔ)償收縮混凝土來(lái)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(jì)

在混凝土工程裂縫分布情況中。底板混凝土不易開(kāi)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(kāi)裂現(xiàn)象比墻體略輕一些。

在實(shí)際應(yīng)用中，補(bǔ)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(duì)現(xiàn)場(chǎng)留樣的混凝土進(jìn)了限制膨脹率的測(cè)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(dá)到1.5/萬(wàn)以上，lm以上厚度的大體積混凝土，限制膨脹率應(yīng)達(dá)到1.8/萬(wàn)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?；炷恋氖湛s值不會(huì)超過(guò)混凝土的極限延伸率，混凝土不易開(kāi)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(wú)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(wàn)左右的補(bǔ)償收縮混凝土。

因此，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。

四、補(bǔ)償收縮混凝土的施工及養(yǎng)護(hù)方法

在施工過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土的原材料質(zhì)量和用量，嚴(yán)格按混凝土的配合比拌制混凝土?；炷恋乃涠纫刂坪茫盟突炷恋娜肽Ｋ涠炔灰顺^(guò)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(shí)間要掌握好，可有效地減少餛凝土表面的龜裂現(xiàn)象。

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(zhǎng)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(yáng)暴曬等引起混凝土急劇干縮的因素，有效地控制長(zhǎng)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(bǔ)償收縮混凝土的應(yīng)用中，我們嚴(yán)格把好混凝土配合比設(shè)計(jì)及養(yǎng)護(hù)關(guān)。在實(shí)際中，我們?cè)B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(yǔ)

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(biāo)號(hào)的不同情況，采用沒(méi)計(jì)混凝土限制膨脹卑的配合比設(shè)計(jì)方法，進(jìn)行膨脹劑的摻量的調(diào)整，并采取延長(zhǎng)模模板留置時(shí)間的養(yǎng)護(hù)方法，能有效地控制混凝土的裂縫。

以上內(nèi)容均根據(jù)學(xué)員實(shí)際工作中遇到的問(wèn)題整理而成，供參考，如有問(wèn)題請(qǐng)及時(shí)溝通、指正。