一种控制混凝土裂纹的有效方法
混凝土 2010-05-24
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严格控制混凝土裂纹，是大体积混凝土施工中的一道难题，在重要的大坝工程中，也发生过混凝土裂纹现象，怎样才能有效地控制裂纹的产生值得我们去认真研究探讨，笔者通过几个项目的实践，在混凝土中掺入一种新型膨胀剂，SY-G 膨胀抗裂剂是一种有效的方法。
1 膨胀剂原理及应用
钢筋混凝土产生裂缝的原因复杂，就材料而言，混凝土干缩和冷，缩是主要原因，因此，在混凝土中掺入才能达到补偿其收缩的膨胀剂是较为理想的办法，膨胀剂加入剂普通混凝土中，拌水生成大量膨胀结晶水化物——水化硫铝酸钙，使混凝土产生适度膨胀，在钢筋邻位的约束下，在结构中建立0.2~0.7Mpa 预压应力，这一预压力可大致抵消混土在硬化过程中产生的收缩拉应力，同时，推迟了收缩的产生过程，当混凝土开始收缩时，其抗拉力正是以抵抗收缩应力，从而大大提高了混凝土结构的抗裂防渗性能，采用膨胀剂配制补偿收缩混凝土，是代替普通解决建筑物裂渗的理想材料。从应变角度考虑，不仅要研究变形—收缩与膨胀，还要研究对变形的限制变形与限制这对主要矛盾贯穿混凝土补偿收缩的全过程，因在自由与限制条件下，膨胀与收缩将产生不同后果。
背向变形使混凝土质点的间距拉大，而相向变形则使混凝土质点的间距缩小，在实际应用中，混凝土的变形总是受到钢筋，相邻部位，基础或构筑物整体性等条件的限制，同时，混凝土的变形最常见的是收缩变形，为此，限制收缩是混凝土开裂的最常见也是主要原因，而限制膨胀这类有利的相向变形，恰好用来抵消有害的限制由缩，从而达到避免或大大减少混凝土 开裂的目的，这正是微膨胀防水砼能抗裂的理论依据。
2 膨胀剂配制的补偿收缩混凝土的作用
2.1 实现混凝土结构自防水
普通混凝土由于收缩开裂，形成渗水通道，破坏了混凝土的整体防水功能，因此，防水的前提是抗裂，抗裂比抗渗更重要。用膨胀剂配制的补偿收缩混凝土，可以实现混凝土结构自防水，取消外防水，防水费用仅为普通防水措施的1/3 。
2.2 超长混凝土结构无缝施工
考虑混凝土收缩变形，设计规范规定每30～40m 须留伸缩缝，经过40～60d 才能用膨胀混凝土回填，工期延长，而且后浇缝清现十分麻烦，特制地地下室工程，对渗水要求严，填缝不好还会留下隐患。该方法的原理是在结构收缩应力最大的地方给予较大的膨胀应力。从已实施的工程来看，效果良好。
2.3 大体积混凝土温度裂缝控制
大体积混凝土因为水化热度，混凝土内外温差大，采用普通砼，只能采取复杂的费用高的温控措施，使温差控制在25℃以内。否则往往因温差应力而产生开裂，在三峡大坝浇筑混凝土时，由于直接关系到坝体是否出现裂缝，其温度控制显得尤其重要。防止混凝土在浇筑过程中形成的水化热导致浇筑湿度过高，施工人员在将砂石料、水泥、粉煤等主要原材料放入拌和机时，还需不断地往炉内加装冰块，以确保其出机温度不超过10℃，浇筑温度不超过14℃。在一般的施工实践中，掺入膨胀剂的混凝土，可使温差有效放宽，从而有效控制裂缝的发生。
2.4 预应力砼工程
用膨胀剂配制补偿收缩混凝土与预应力技术相结休整，可以有效地解决施加预应力前的混凝土收缩开裂，弥补砼因收缩为余变等对预应力值的影响，该项技术在首者机场，武汉国际会展中收等等超大型高强混凝土结构中得到良好技术经济效果。
2.5 桩基工程
随着建筑向高层，超高层方向发展，桩基发展迅猛异常，为提高单桩承载力，工程实践中从桩孔形状，桩身材料，施工等方面对此进行了大量研究和应力表明，内掺膨胀剂的膨胀灌注桩，单桩承载力比普通混凝土桩提高15%～35%.
3 SY-G膨胀抗裂剂的物理性能
SY-G 膨胀抗裂剂是一种新型混凝土外加剂，主要矿物成分为氧化铝，三氧化硫，同时添加一些改性组份及混凝土活性剂。抗裂原理是在弱碱性溶液中水化生成钙矾石，呈针状结晶体，填充了砼孔隙，失去了砼结构的收缩空间，起到了补偿收缩作用，达到抗裂作用，提高砼的密实度。
1）掺量：8%～10% (占胶凝材料) ，当配筋定在0.25～2% 范围内，能产生0.2～0.7MPa 自应力值，抗渗与不掺相比可提高二倍以上，对钢筋无锈蚀，含碱量小于0.6%，可有效地防止混凝土产生碱骨料反应，保证了工程质量。
2）物理性能
首先根据砼设计强度等组，抗渗标号，施工季节，施工方法和结构尺寸选择抗裂膨胀剂的品种，掺量通过混凝土试配确定。膨胀混凝土配合比设计与普通水泥混凝土相同，掺膨胀剂的补偿收缩混凝土的膨胀效能在限制条件下才能首开预压应力，构造钢筋的设计和特殊部位的附加筋的处理，对控制结构的有差缝十分重要，对低配筋或无钢筋砼膨胀剂的掺量应取下限，取掺量小于等于10%为好。
浇倒砼时，要特别注意振捣密实，不要漏振，也不要过振，在混凝土终凝前要反复拌压三遍，防止塑性和沉降裂缝出现。砼硬化后及时进行养护，施工膨胀加强带时，先将带内杂物清理干净，用水清洗，润湿后，改用大膨胀砼进行浇捣。
总之，在大型混凝土过程中，如地下室停车场，人防工程，地铁，水利水电工程，涵洞等使用SY-G抗裂膨胀来控制裂缝的发生不失为一种有效的方法。
5 抗裂膨胀剂SY-G的应用及其推广
随着研究技术的不断提高，多功能型SYG膨胀抗裂剂也投入生产，多功能型SY-G膨胀是在SY-G型的基础上配制特别流化剂，除具有补偿收缩性能，抗裂防渗性外，还具有早强、缓凝，泵送，减水等多种功能，内掺胶凝材料8%~12% ，减水率18%~25%，凝结时间延长4~6小时，限制膨胀率0.02%～0.04% ，抗渗>P30 ，抗冻>D200;早期强度提高10～20%，后期强度高于基准砼。
SY-G 膨胀抗裂剂在现代大型工程建设中应用领域非常广泛，具有使用方便，技术可靠，经济适用，在要求抗裂，防渗、填充用混凝土工程和构件，都可以使用膨胀剂配制补偿收缩混凝土，特别用于：地下室建筑物和地下构筑物，如地下停车场，地下仓库，人防工程， 地下人行道等。建造水池，游泳池，污水处理池，沉淀池，水塔、贮罐等。建造地铁，隧道，水利水电，海工等防水构筑物等。
超长楼板、体育看台，防辐射砼构筑物等。刚性防水屋面，梁柱接头，后浇缝的填充混凝土，机械设备和补强的二次灌注等。水泥制品：自应力、预应力与钢套预应力砼水管、砼和钢筋砼排水管、防水屋面板等。
要求抗裂性好、外观完并完善的重要建筑物，如体育场看台、城市雕塑像、博物馆、宾馆等。
高速公路路面、桥梁砼面板、涵洞等。在生产领域，多功能型SY-G 膨胀抗裂剂在不断丰富，对工程建设产生重大影响。高效膨胀剂，其配制补偿收缩砼为取代胶凝材料的8～10%，配制填充性砼掺量为10～12%，抗渗标号≥ P20，抗冻标号≥ D200，碱含量小于0.5 % 。
缓凝泵送型膨胀剂，用母料与特制缓凝泵送剂复合而成，它具有补偿收缩性能，抗裂防渗功能，同时具有缓凝泵送性能，最佳使用温度15～40℃。抗渗标号大于P30，降低水化热，达到抗渗裂效果，混凝强度和其它力学性能与空白砼相同，后期强度稳定增长。
早强泵送型膨胀剂，用母料与特制早强泵送剂复合而成，它具有补偿收缩性能，抗裂防渗性能和良好的泵送性能，最佳使用温度0～20℃， 减水率为18% ～24% ，坍落度提高10CM 以上，补偿收缩砼内掺10%～12%，填充性砼内掺14%～15 % ，膨胀率0.02 % ～0.04%，可在砼中建立0.2% ～0.7MPa 预压应力，抗渗标号大于P20，早期强度提高20%～30%，28 天强度提高10% 以上，其它性能与普通砼基本相同。
抗冻型膨胀剂，用母料与特制抗冻剂与减水剂复合而成，它具有抗裂防渗性和抗冻性能，适用于15℃以上的环境下施工的混凝土。
掺量：补偿收缩砼内掺10%～12% ，填充性砼内掺14～15%，其技术性能与不掺砼相比，可防止砼受冻，同时使砼在负温仍保留 部分自由水，继续水化，提高低温砼的早期强度，坍落度提高10cm 以上，减水率18%～24%，凝结时间正常，膨胀率为0.02%～0.04%，可在砼中建立0.2%～0.7Mpa 预应力，抗渗标号>P30 。
高性能膨胀剂，是用母料与特制流化剂等复合而成，补偿收缩砼内掺10%～12%，填充性砼内掺14%～15%，使砼具有高强、高抗渗、高耐久性，抗冻和抗裂的综合性能，强度提高10%～20%，抗渗标号大于P30，抗冻标号大D300，凝结时间延长2～4h ，水化热降低20%，膨胀率0.02～0.04%，可在砼中建立0.2～0.7MPa 预压应力，提高砼抗裂性，与普通砼相比，坍落度提高10cm以上，减水率18～25% ， 可泵性好，不泌水，不离析。
从以上实际数据表明，新型高效能多用途膨胀剂在提高工程质量，方便施工，具有极其重要的作用，值得我们不断推广应用，不断丰富发展。
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