關(guān)于混凝土膨脹劑使用的幾個誤區(qū)
2006-01-25 00:00
在混凝土拌合物中摻加適量的膨脹劑來補償其收縮，是防止或減小混凝土產(chǎn)生裂縫的有效方法之一，因此，使用范圍不斷擴大，促進了建筑工程設(shè)計和施工技術(shù)的進步和發(fā)展。與此同時，隨著混凝土膨脹劑用量的不斷增加，應(yīng)用效果不佳、使用失敗的工程時有發(fā)生，造成混凝土結(jié)構(gòu)滲漏和開裂的質(zhì)量事故也屢見不鮮，因而使得有人對混凝土膨脹劑的補償收縮作用產(chǎn)生了懷疑，甚至有人在工程中拒絕使用。為此，有必要對混凝土膨脹劑的使用問題再一次進行探討，以消除使用中的一些誤區(qū)。
1 一摻就靈，一摻就不裂
任何一項科學(xué)技術(shù)都不可能是萬能的，都有其特定的適用范圍與使用方法。具體事件要具體分析和具體對待，正確的做法應(yīng)該是發(fā)揚其有利的一面，回避和限制有害的一面。也就是說，摻膨脹劑混凝土的應(yīng)用， 是有條件的， 是受多種因素制約的。影響補償收縮混凝土使用的主要因素有混凝土的結(jié)構(gòu)形式，包括內(nèi)、外約束在內(nèi)的約束條件，混凝土的膨脹率， 所處環(huán)境條件和濕度溫度條件，以及組成材料的性質(zhì)等諸多方面，有的設(shè)計人員在設(shè)計圖中只寫混凝土要摻加膨脹劑和混凝土的強度等級、抗?jié)B等級，也就是說，混凝土不分結(jié)構(gòu)性質(zhì)和部位，都規(guī)定施工單位必須摻加膨脹劑；有時還規(guī)定出膨脹劑的用量、生產(chǎn)廠家和品種，這種做法顯然是錯誤的。
綜上所述，由于混凝土膨脹劑的使用是受多種條件限定的，所以絕不是一摻就靈，一摻就能保證混凝土不裂；也并非有些人想象的那樣，按使用說明書上規(guī)定的摻量加入混凝土中就萬事大吉。這里要指出，混凝土膨脹劑并非混凝土防裂的“靈丹妙藥”，正確地講，它只是控制混凝土裂縫產(chǎn)生的一種“ 良藥”。
2 千篇一律，一個配方
設(shè)計圖中或膨脹劑生產(chǎn)廠家給出的膨脹劑摻量，常常不分其結(jié)構(gòu)和所在部位，統(tǒng)一規(guī)定某一數(shù)量。例如，主體結(jié)構(gòu)混凝土UEA的摻量為水泥用量的10%~12%；后澆帶混凝土中的摻量為水泥用量的12%~14%； 膨脹加強帶混凝土中的摻量為水泥用量的14%~15%。需要指出的是，生產(chǎn)廠家或設(shè)計圖中推薦的膨脹劑摻量只能作為參考，施工時一定要根據(jù)工程的具體情況檢測混凝土的限制膨脹率，并以此作為膨脹劑摻量的依據(jù)。
眾所周知，無約束的混凝土構(gòu)件自由收縮不會引起開裂，而受約束混凝土的收縮，也只是在內(nèi)部產(chǎn)生的拉應(yīng)力達到或超過其抗拉強度時混凝土才開裂。摻加膨脹劑的作用就是利用約束下的膨脹變形來補償收縮變形，混凝土的膨脹只有在約束下才能產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力，膨脹混凝土必須有對應(yīng)的外界邊界的外約束和一定配筋率的鋼筋內(nèi)約束作為限制膨脹的條件。其配筋率必須在0.2%以上，配筋率小則起不到限制膨脹的作用。
我國現(xiàn)行《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（GB50119-2003）規(guī)定，摻膨脹劑的補償收縮混凝土水中養(yǎng)護28天的限制膨脹率ε≥1.5×10-4，相當(dāng)于結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的預(yù)壓應(yīng)力＞0.2MPa。根據(jù)大量實踐證明，混凝土的限制膨脹率以控制在2.0×10-4～3.0×10-4之間為宜，填充用膨脹混凝土的膨脹率最好控制在3.5×10-4～4.5×10-4之間，具體應(yīng)用時可根據(jù)實際情況選用。比如說，防水工程的混凝土底板的限制膨脹率可控制在2.0×10-4～3.0×10-4之間；混凝土側(cè)墻的限制膨脹率可控制在3.0×10-4～3.5×10-4之間，其值比底板大。這是因為混凝土側(cè)墻受施工、環(huán)境、濕度和溫度的影響比其底板大，所以，混凝土限制膨脹率稍有提高，以提高抗開裂的能力。后澆帶或膨脹加強帶的混凝土限制膨脹率控制在3.5×10-4～4.5×10-4之間。因為膨脹混凝土早期膨脹與結(jié)束濕養(yǎng)護后的干縮及溫度變化引起的冷縮等因素引起的收縮相疊加，其結(jié)果不至于產(chǎn)生等于或超過混凝土抗拉強度的收縮變形，則混凝土不開裂。因此，控制混凝土裂縫的產(chǎn)生，不能只注意到混凝土收縮值的大小，還必須考慮約束條件。當(dāng)混凝土的外約束及內(nèi)約束一定時，必須注意其膨脹混凝土的膨脹率，以求與混凝土的收縮相適應(yīng)，使其膨脹率大小適當(dāng)。膨脹率太大時，產(chǎn)生過大膨脹，會使混凝土疏松，削弱混凝土強度，甚至使混凝土開裂；膨脹率太小，則不足以補償混凝土的收縮。當(dāng)然，結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須注意結(jié)構(gòu)的外約束條件，同時以適當(dāng)?shù)呐浣睿瑏肀ＷC混凝土有足夠的內(nèi)約束，以求內(nèi)外約束適當(dāng)。
由此可見，混凝土因其結(jié)構(gòu)型式及其所在部位的不同，其抗裂要求也會不同，相應(yīng)的膨脹率要求也不同，因此膨脹劑的摻量也隨之而變化。也就是說，膨脹劑摻量大，則其膨脹率大；膨脹劑摻量小，則膨脹率也小，但不成正比關(guān)系。同時必須指出，由于膨脹劑的品種和摻量不同，它與水泥、化學(xué)外加劑及摻合料的適應(yīng)性也各異，因此，要通過混凝土試配來確定組成材料的用量。要在滿足混凝土強度等級、抗?jié)B等級及坍落度的條件下，根據(jù)工程的具體情況，必須要達到設(shè)計所要求的膨脹率。否則一定要調(diào)整膨脹劑的摻量，使其混凝土膨脹率滿足不同結(jié)構(gòu)及不同部位的補償收縮的要求。因此，設(shè)計圖紙最好不指定膨脹劑的品種，更不應(yīng)指定摻量，除其指定采用摻加膨脹劑的補償收縮混凝土及其強度等級和抗?jié)B等級外，還必須指定混凝土水中14天限制膨脹率≥1.5×10-4，并著重指定不同結(jié)構(gòu)部位的不同膨脹率。
膨脹劑代替水泥后混凝土強度會降低摻加膨脹劑混凝土試件在濕養(yǎng)護過程中呈現(xiàn)為無限制的自由膨脹狀態(tài)，鈣礬石膨脹對水泥結(jié)構(gòu)有微小破壞，而膨脹作用主要表現(xiàn)在1~7天，所以7天抗壓強度比空白混凝土下降10%左右屬于正?，F(xiàn)象。在實際工程中，混凝土結(jié)構(gòu)必然受到鋼筋的內(nèi)約束和外部邊界的外約束，混凝土的變形呈現(xiàn)為限制膨脹的狀態(tài)。比如，混凝土底板受到基底和兩維鄰位的約束，混凝土墻受到基底及兩側(cè)端墻的約束，其限制膨脹與試件的自由膨脹不同。試驗表明，帶模養(yǎng)護的混凝土試件的限度強度比不帶模養(yǎng)護的混凝土試件強度高10%~15%，因此，不必擔(dān)心膨脹混凝土強度的下降。有資料介紹，當(dāng)膨脹劑摻至14%~15%時，混凝土強度有所降低，建議將其強度提高一級。
4 膨脹劑寧可少摻不可多摻，少摻比多摻好
由于摻有膨脹劑的補強收縮混凝土試件的早期強度有所降低，有些人害怕后期強度的繼續(xù)下降，而有意識的減少膨脹劑的摻量，以防萬一。這樣做的結(jié)果將導(dǎo)致混凝土的膨脹率下降，使其膨脹補償不了其收縮，導(dǎo)致膨脹劑的使用失??；至于有些人為降低成本而故意減少膨脹劑摻量，那就更不對了。
5 混凝土只做強度和抗?jié)B檢驗，不做膨脹率檢驗
工程實踐證明，膨脹混凝土的膨脹率除與膨脹劑的品種和摻量有關(guān)外，與其密切相關(guān)的因素還有水泥的品種，特別是熟料中C3A礦物含量、水泥中SO3含量、混合材料數(shù)量，以及水泥用量、摻合料的種類和數(shù)量、混凝土強度、水膠比、養(yǎng)護溫度，養(yǎng)護濕度、外加劑、攪拌時間、骨料的品種和數(shù)量。需要特別指出的是，在一定條件下，混凝土的限制膨脹率隨混凝土強度的提高而增加，但不成正比關(guān)系。由此可見，諸多因素關(guān)系相當(dāng)復(fù)雜，為了使混凝土的膨脹率滿足不同結(jié)構(gòu)和部位的補償收縮要求，對于摻有膨脹劑的補償收縮防水混凝土，除要檢測其強度和抗?jié)B等級外，一定要檢測混凝土的限制膨脹率，并以此作為混凝土配合比的主要依據(jù)。這就要求施工單位的試驗室，必須配置測試混凝土限制膨脹率的設(shè)備和檢測人員。地下防水用補償收縮混凝土，除留置抗壓及抗?jié)B試件外，還應(yīng)留置測試限制膨脹率的試件，以評估限制膨脹率大小和膨脹效果。
6 摻膨脹劑后的混凝土可以不設(shè)縫
設(shè)置后澆帶，是我國常用的防止大體積混凝土開裂的有效方法。合理設(shè)置有效的后澆帶，并有可靠經(jīng)驗時，可適當(dāng)增加伸縮縫間距，但不能用后澆帶代替伸縮縫。同時摻膨脹劑混凝土還應(yīng)設(shè)置沉降縫、伸縮縫。當(dāng)增大伸縮縫間距時，尚應(yīng)考慮溫度變化和混凝土收縮對結(jié)構(gòu)的影響，設(shè)計人員不能簡單地采取某些措施就盲目地增大伸縮縫。伸縮縫間距一般不宜超過50~60m，不宜完全取消伸縮縫。后澆帶的澆筑應(yīng)當(dāng)在已澆筑的膨脹混凝土收縮基本穩(wěn)定后進行，至少應(yīng)在混凝土膨脹基本結(jié)束后1個月后進行。
由于后澆帶施工不但麻煩，而且還會延長工期，有時還可能滲漏。因此目前大量采用的是以膨脹加強帶取代后澆帶。但值得注意的是，不能因設(shè)置膨脹加強帶而取消伸縮縫，而只是適當(dāng)延長伸縮縫的間距。
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