商品混凝土中如何正确使用膨胀剂

水泥 2006-09-04

【摘要】通过对工程中使用的膨胀剂的种类、性能、施工方法等技术条件的研讨，在深人理解膨胀剂补偿收缩的基础上。探讨了如何正确使用膨胀剂，保证补偿收缩混凝土达到预期的效果的施工措施，以便通过充分利用膨胀剂对混凝土的早期收缩有较好抑制作用的技术参数，使应用补偿收缩混凝土达到抗渗抗裂目的

【关键词】混凝土膨胀剂；补偿收缩；钙矾石；抗裂抗渗

在混凝土中掺入适量的膨胀剂来有效的控制混凝土裂缝是超长结构无缝设计的具体技术之一，它具有缩短工期、方便施工、效益显著的作用，逐渐被设计施工界认可。我国目前使用的膨胀剂多以混凝土在水化硬化过程中生成具有膨胀性的钙矾石(3CaO· Al₂O₃．3CASO₄．32Ｈ₂O)为膨胀源，对混凝土的收缩起到有效的补偿，且可以使混凝土密实性得以提高，抗渗、抗冻性得到明显改善。我公司每年生产的抗裂渗、防水混凝土均采用混凝土膨胀剂作主要防水、防裂材料，有的效果很好，达到了设计和使用要求，有的不尽人意。如使用混凝土膨胀剂对防裂无效，甚至反而开裂更甚，导致混凝土的后期强度、耐久性下降等。市场上的混凝土膨胀剂品种、厂家繁多，质量、掺量、价格差异较大，因此。如何正确使用混凝土膨胀剂，是商品混凝土搅拌站应引起重视的问题，本文从混凝土膨胀剂的性能、品种、施工等角度进行探讨。

1 混凝土膨胀剂的品种

膨胀剂品种有：明矾厂膨胀剂、复合膨胀剂、铝酸钙膨胀剂、Ｕ型膨胀剂等，其中：明矾石膨胀剂EA—L：掺量较大，效能低，碱含量较高，对于怀疑有碱骨料反应的混凝土或对碱含量有要求的混凝土应用慎用。复合膨胀剂CEA：属于氧化钙一硫酸钙类膨胀剂，以Ca(ＯH)₂和钙矾石作为膨胀源，掺量为10％一12％，碱含量0．4～0．8％，属中碱中掺；铝酸钙膨胀剂AEA：以钙矾石作为膨胀源，掺量为10％～12％，碱含量0．4％一0．8％，属中碱中掺。U型膨胀剂UEA：被工程中广泛使用。其膨胀源也是钙矾石，其生产工艺采用回转窑生产的高铝膨胀熟料。经20年研究我国UEA膨胀剂经历了四代，它发展到现在的低碱低掺。

2 混凝土膨胀剂的应用

混凝土膨胀剂的应用主要表现为补偿收缩结构自防水、超长结构不留伸缩缝及其在大体积混凝土裂缝控制等方面。

2．1 补偿收缩混凝土结构自防水

在混凝土中掺人适量的UFA 膨胀剂，利用膨胀剂在混凝土水化硬化过程中生成大量具有膨胀性的钙矾石对混凝土的收缩起到有效补偿，不但明显减少混凝土的收缩，而且由于混凝土自身的膨胀作用使处于限制状态下的混凝土密实性得以提高，明显改善混凝土抗渗性能补偿收缩混凝土结构自防水技术多用于高层地下室、地下车库、水池和防水底板的钢筋混凝土施工。

2．2 少缝或无缝设计施工技术

UEA膨胀剂加强带取代后浇带(沉降缝除外)可以使得超长结构变为无缝设计，该方法的原理是在结构收缩应力最大的地方产生一定的膨胀应力加强带一般设在后浇带处，施工时，先浇加强带外的小膨胀混凝土，浇到加强带时改用大膨胀混凝土，如此浇筑下去实现了无缝施工。在这种施工技术之前，考虑到混凝土的收缩变形，设计规范中规定每30～ 40m设一道后浇带，60d再用膨胀混凝土填补浇灌。这样施工麻烦，拖延工期，在防水混凝土中叉留下了渗水的隐患。

2．3 大体积混凝土结构裂缝控制

大体积钢筋混凝土除了满足强度、刚度、整体性等要求外，还存在由于失水和温度变化引起的混凝土收缩开裂问题，特别温度变化引起的冷缩比干缩更容易引起开裂。大体积混凝土内部的最高温度是同浇灌温度、水泥水化热引起的温升和混凝土的散热速度所决定，其中主要取决于水泥水化热、水化热的大小取决于水泥的水化速度，所以在大体积钢筋混凝土施工中普遍采用“三掺”技术(UEA膨胀剂、缓凝高效减水剂、粉煤灰)来控制混凝土裂缝问题，“三掺”技术在降低水泥的水化热的同时，利用UEA膨胀剂产生的前期膨胀以补偿混凝土的冷缩，后期(14～60d)微膨胀以补偿千缩，有效的控制大体积混凝土裂缝问题。

3 掺UEA 膨胀剂混凝土的应用

3．1 UEA膨胀剂掺量的确定

实践表明，UEA膨胀剂在工程中的掺量并不是一成不变的，而是根据结构的长度、宽度、体量大小而确定的。一般情况下，加强带中UEA～H的掺量可达8％一12％，而以加强带为中轴线的两边将逐渐递减。由中国建筑材料科学研究院研制、黑龙江省低温建筑科学研究所中间试验厂经销的UEA— H掺量8％配制补偿收缩混凝土时，经检测，限制膨胀率为0．031％，掺量为12％时限制膨胀率为0．643％，用在绿色食品展示交易中心的多功能厅的楼板和齐齐哈尔第一医院急门诊综合楼底板及楼板防裂施工中效果很好。

3．2 UEA膨胀剂混凝土的配合比设计

掺膨胀剂的混凝土配合比设计与普通配合比设计过程一致，但有三点值得注意，一是，可把膨胀剂视为另一种掺合料，占混凝土体积；二是，每使用一种品种或厂家的膨胀剂必须做实验确定掺量、强度、抗渗等其它指标。质量好的膨胀剂可内掺，膨胀剂单位用量应是分别取代水泥和掺合料。但质量较差的膨胀剂最好别取代胶结料，属外掺，可取代细骨料，混凝土强度保证率较高；三是膨胀剂与其它外加剂复合使用时，必须检测适应性。

3．3 UEA膨胀剂混凝土的质量检测项目

掺UEA膨胀剂的混凝土检测项目包括：抗压强度、限制膨胀剂率和限制干缩率，有抗渗要求的应做抗渗试验。掺UEA混凝土的质量检验与普通混凝土的主要区别是增加一项混凝土限制膨胀率，这是确保膨胀剂混凝士抗裂防渗性能的一项重要技术指标。

3．4 U 膨胀剂混凝土的养护

(1) 在表面抹压后用塑料布覆盖，混凝土初凝后，采用蓄水养护，养护时间不得少于14d。

(2) 对墙体不易保水的拆模时间不少于3d，拆模后设水管喷淋养护，浇水养护时间不少于14d。

(3) 冬季施工时，混凝土浇筑后立即覆盖保温材料，养护时间不少于14d。

4 影响膨胀混凝土质量的因素及预防措施

4．1 混凝土搅拌站影响质量因素及预防措施

(1) 膨胀剂进入搅拌站必须索要出厂检测报告和出厂合格证，其中重要一项是膨胀剂的碱含量值。

(2) 严格控制膨胀剂在生产过程中严格按配合比投料，重量误差在2％范围内。

(3) 在施工大体积膨胀混凝土时，应注意混凝土内部温度，尽量控制混凝土内部温度小于50℃左右，施工单位做好降温和保温措施，这是因为水泥水化早期生成的钙矾石在温度达70℃ 以上时则可能发生分解，并在内部温度降低后，在硬化过程再次生成，这种在已硬化的水泥石中延迟生成的钙矾石具有体积膨胀性，使混凝土结构存在隐患。

4．2 施工现场影响质量因素及预防措施

(1) 膨胀混凝土振捣必须密实，不得漏振、欠振与过振。

(2) 在终凝以前必须进行二次压抹，防止沉缩裂缝。

(3) 掺膨胀剂的混凝土要特别加强养护，膨胀结晶钙矾石形成需要水，补偿收缩混凝土浇筑1-7d内是膨胀变形的主要阶段，就应特别加强浇水养护，7～14d仍需湿养护。才能发挥混凝土的膨胀效应。

(4) 膨胀混凝土不宜拆模过早，因混凝土浇筑完3～4d内水化热温升最高，而抗拉强度很低，如果拆模过早，墙体易于开裂。因此墙体模板拆除时间宜不少于5d。

5 结语

膨胀剂在混凝土防裂渗施工中的效果已逐渐被工程界所接受，特别是对泵送混凝土易出现有害裂缝进行有效的预防和控制时，掺嘭胀剂措施不失为一种简易良好的措施。但是如何正确使用混凝土的膨胀剂是混凝土搅拌站必须引起重视的问题，对膨胀剂的作用机理要认识清楚，才能正确使用。同时GB501 19～2003(混凝土外加剂应用技术规范》中的膨胀剂章节中对使用膨胀剂具有指导性，按此标准认真贯彻执行膨胀混凝土的质量水平会有很大的提高。

原作者：马井娟袁少华张春鹏

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