關(guān)于混凝土膨脹劑使用的幾個(gè)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(lái)補(bǔ)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(kuò)大，促進(jìn)了建筑工程設(shè)計(jì)和施工技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展。與此同時(shí)，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(shí)有發(fā)生，造成混凝土結(jié)構(gòu)滲漏和開(kāi)裂的質(zhì)量事故也屢見(jiàn)不鮮，因而使得有人對(duì)混凝土膨脹劑的補(bǔ)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(duì)混凝土膨脹劑的使用問(wèn)題再一次進(jìn)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(xiàng)科學(xué)技術(shù)都不可能是萬(wàn)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(duì)待，正確的做法應(yīng)該是發(fā)揚(yáng)其有利的一面，回避和限制有害的一面。也就是說(shuō)，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(bǔ)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(jì)人員在設(shè)計(jì)圖中只寫(xiě)混凝土要摻加膨脹劑和混凝土的強(qiáng)度等級(jí)、抗?jié)B等級(jí)，也就是說(shuō)，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(shí)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(cuò)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(shuō)明書(shū)上規(guī)定的摻量加入混凝土中就萬(wàn)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(gè)配方
設(shè)計(jì)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(qiáng)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(jì)圖中推薦的膨脹劑摻量只能作為參考，施工時(shí)一定要根據(jù)工程的具體情況檢測(cè)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(wú)約束的混凝土構(gòu)件自由收縮不會(huì)引起開(kāi)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(dá)到或超過(guò)其抗拉強(qiáng)度時(shí)混凝土才開(kāi)裂。摻加膨脹劑的作用就是利用約束下的膨脹變形來(lái)補(bǔ)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(duì)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(guó)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(bǔ)償收縮混凝土水中養(yǎng)護(hù)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(shí)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(shí)可根據(jù)實(shí)際情況選用。比如說(shuō)，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?yàn)榛炷羵?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(kāi)裂的能力。后澆帶或膨脹加強(qiáng)帶的混凝土限制膨脹率控制在3.5×10-4～4.5×10-4之間。因?yàn)榕蛎浕炷猎缙谂蛎浥c結(jié)束濕養(yǎng)護(hù)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(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度的收縮變形，則混凝土不開(kāi)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(shí)，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(shí)，產(chǎn)生過(guò)大膨脹，會(huì)使混凝土疏松，削弱混凝土強(qiáng)度，甚至使混凝土開(kāi)裂；膨脹率太小，則不足以補(bǔ)償混凝土的收縮。當(dāng)然，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須注意結(jié)構(gòu)的外約束條件，同時(shí)以適當(dāng)?shù)呐浣?，?lái)保證混凝土有足夠的內(nèi)約束，以求內(nèi)外約束適當(dāng)。
由此可見(jiàn)，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(huì)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(shuō)，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(shí)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(guò)混凝土試配來(lái)確定組成材料的用量。要在滿足混凝土強(qiáng)度等級(jí)、抗?jié)B等級(jí)及坍落度的條件下，根據(jù)工程的具體情況，必須要達(dá)到設(shè)計(jì)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(bǔ)償收縮的要求。因此，設(shè)計(jì)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(bǔ)償收縮混凝土及其強(qiáng)度等級(jí)和抗?jié)B等級(jí)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(qiáng)度會(huì)降低摻加膨脹劑混凝土試件在濕養(yǎng)護(hù)過(guò)程中呈現(xiàn)為無(wú)限制的自由膨脹狀態(tài)，鈣礬石膨脹對(duì)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(qiáng)度比空白混凝土下降10%左右屬于正?，F(xiàn)象。在實(shí)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(yàn)表明，帶模養(yǎng)護(hù)的混凝土試件的限度強(qiáng)度比不帶模養(yǎng)護(hù)的混凝土試件強(qiáng)度高10%~15%，因此，不必?fù)?dān)心膨脹混凝土強(qiáng)度的下降。有資料介紹，當(dāng)膨脹劑摻至14%~15%時(shí)，混凝土強(qiáng)度有所降低，建議將其強(qiáng)度提高一級(jí)。
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(bǔ)強(qiáng)收縮混凝土試件的早期強(qiáng)度有所降低，有些人害怕后期強(qiáng)度的繼續(xù)下降，而有意識(shí)的減少膨脹劑的摻量，以防萬(wàn)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(bǔ)償不了其收縮，導(dǎo)致膨脹劑的使用失?。恢劣谟行┤藶榻档统杀径室鉁p少膨脹劑摻量，那就更不對(duì)了。
5 混凝土只做強(qiáng)度和抗?jié)B檢驗(yàn)，不做膨脹率檢驗(yàn)
工程實(shí)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(lèi)和數(shù)量、混凝土強(qiáng)度、水膠比、養(yǎng)護(hù)溫度，養(yǎng)護(hù)濕度、外加劑、攪拌時(shí)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(qiáng)度的提高而增加，但不成正比關(guān)系。由此可見(jiàn)，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(bǔ)償收縮要求，對(duì)于摻有膨脹劑的補(bǔ)償收縮防水混凝土，除要檢測(cè)其強(qiáng)度和抗?jié)B等級(jí)外，一定要檢測(cè)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(yàn)室，必須配置測(cè)試混凝土限制膨脹率的設(shè)備和檢測(cè)人員。地下防水用補(bǔ)償收縮混凝土，除留置抗壓及抗?jié)B試件外，還應(yīng)留置測(cè)試限制膨脹率的試件，以評(píng)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(guó)常用的防止大體積混凝土開(kāi)裂的有效方法。合理設(shè)置有效的后澆帶，并有可靠經(jīng)驗(yàn)時(shí)，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(shí)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(shí)，尚應(yīng)考慮溫度變化和混凝土收縮對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，設(shè)計(jì)人員不能簡(jiǎn)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(guò)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(jìn)行，至少應(yīng)在混凝土膨脹基本結(jié)束后1個(gè)月后進(jìn)行。
由于后澆帶施工不但麻煩，而且還會(huì)延長(zhǎng)工期，有時(shí)還可能滲漏。因此目前大量采用的是以膨脹加強(qiáng)帶取代后澆帶。但值得注意的是，不能因設(shè)置膨脹加強(qiáng)帶而取消伸縮縫，而只是適當(dāng)延長(zhǎng)伸縮縫的間距。
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