论膨胀剂在混凝土施工中的应用

周崇保

摘 要:膨胀剂在混凝土施工中的大量应用,根据目前市场膨胀剂质量现状和工程中存在的问题,结合产品标准和应用技术规程,提出如何正确使用混凝土膨胀剂。

关键词:膨胀剂;收缩物;混凝土

近年来,随着高层建筑和地下空间利用的发展,大面积、大体积的混凝土在地下室结构施工中的应用。底板、侧墙、后浇带或膨胀加强带混凝土均掺有适当的膨胀剂。在混凝土拌合物中掺加适量的膨胀剂来补偿其收缩,是防止或减小混凝土产生裂缝的有效方法之一,因此,使用范围不断扩大,促进了建筑工程设计和施工技术的进步和发展。

1 膨胀剂使用中存在的误区

掺膨胀剂的补偿收缩混凝土配合比设计不明,膨胀剂采用何种方法不明确。当使用粉煤灰掺合料时,配比又应当如何设计?在配制防渗混凝土时,按规范规定:水泥用量不得小于300kg/m3,如掺入粉煤灰,则水泥用量不得小于280kg/m3,以此为基准设计膨胀剂的混凝土配合比。由于各厂的水泥和粉煤灰活性不同,各地砂石质量差异较大,施工选用混凝土的坍落度也不同,因此,试验室应参考以往的经验,结合试验中得到的技术参数,确定基准混凝土的水泥和粉煤灰单方用量,再计算膨胀剂的掺量。

大多数施工单位委托试验和与混凝土搅拌站签定合同时,只要求提供满足掺膨胀剂混凝土的坍落度、强度和抗渗等级的配合比数据,不提混凝土限制膨胀率的指标。存在膨胀剂“一掺就灵”的盲目思想,这是使用膨胀剂的最大误区。根据GBJ11988规范,掺膨胀剂的补偿收缩混凝土的特性指标是:水中养护14d的限制膨胀率≥0.015%。膨胀剂主要用途是补偿收缩,根据大量工程实践表明,防水工程的底板、侧墙、后浇带或膨胀加强带混凝土的限制膨胀率在一定范围内为宜。不同的结构部位的抗裂要求不同,因此,膨胀剂掺量是不同的。由于膨胀剂与水泥及减水剂(泵送剂)之间存在适应性的问题,在同一配合比下,使用不同的水泥及减水剂(泵送剂),混凝土产生的膨胀率也不同。必要根据工地原材料进行补偿收缩混凝土的试配。

在实际工程中,混凝土结构则受到钢筋和邻位的约束。试验表明,带模养护的膨胀混凝土试件的限制强度比自由强度高10%-15%,所以,不必担心掺膨胀剂的混凝土强度下降。不能以7d自由强度作判断,应以28d强度是否达到试配强度为准。

膨胀剂掺量有意和无意少掺是使用补偿收缩混凝土的又一个误区。现实中发现,施工现场不能正确使用试验室提供的混凝土配合比,在实际操作中,许多工地和搅拌站没有专门的膨胀剂计量装置,靠人工以斗代秤加料,由于监督不力和人工加料的随意性,大多是少掺。更有甚者,某些搅拌站从经济利益出发,故意少掺或不掺膨胀剂。

有的用户拘泥于膨胀剂的推荐掺量。如某产品掺量为10%-12%,在特殊结构部位用户却不敢超过12%,这也是使用的误区。实际工程中,如后浇带或膨胀加强带,要用大膨胀率的膨胀混凝土填充,要求混凝土膨胀率达到0.035%-0.045%,混凝土强度提高5MPa,要掺入14%-15%膨胀剂才能达到。如只限于掺12%就不能满足设计要求,有可能开裂,所以,应根据不同结构部位,科学地掺入不同数量的膨胀剂,才能达到补偿收缩的要求。

2 关于复合膨胀剂

复合膨胀剂是用膨胀剂和化学外加剂配制的产品,可用于拌制缓凝、早强、防冻和高性能的泵送混凝土。该产品曾列入《混凝土膨胀剂》建材行业标准JC4761998中,但在实施中发现不少问题

质检部门对检测提出要求。复合膨胀剂由于掺入减水剂、防冻剂等化学外加剂,膨胀剂使用砂浆检验,化学外加剂使用混凝土检验。检测十分繁杂,而结果往往相佐。如膨胀剂规定碱含量≤0.75%,由于减水剂(泵送剂)、早强剂和防冻剂中含有硫酸钠,故碱含量往往超标,由于复合膨胀剂中掺入减水剂,容易蔽盖了膨胀剂本身的质量问题。

混凝土搅拌站提出:由于水泥品种不同,按厂家推荐的复合膨胀剂掺量,难以达到混凝土的坍落度要求,有时坍落度损失大,难以泵送,这时,搅拌站要增添泵送剂才能达到,使用麻烦。基于上述两条理由,新修改的JC4762001标准中,已取消《复合膨胀剂》这种产品,请使用单位明鉴。但是,复合膨胀剂具有多功能和使用方便的优点。如用户愿意使用复合膨胀剂,生产厂家可按用户要求提供产品,但要做好现场售后服务工作。

3 设计中注意的问题

建筑结构抗裂抗渗控制是一个系统工程,许多设计单位推荐使用掺膨胀剂的补偿收缩混凝土作为一个防裂措施,但部分技术人员对膨胀剂的正确使用不了解,也存在一些误区。

在设计图纸上指明厂家和掺量是错误的,合理的说明是:“采用掺膨胀剂的补偿收缩混凝土、强度等级、抗渗标号、混凝土水中14d限制膨胀率大于0.015%(或者根据不同结构部位提出更高的膨胀率)。”这样,可以由用户选择膨胀剂厂家及其合理确定掺量,达到设计要求。

混凝土变形(膨胀和收缩)与限制是一对矛盾的统一体。膨胀要通过钢筋和邻位约束才能在结构中建立预压应力。所以,要求设计者采用细而密的配筋原则,个别开口部和墙柱连接处由于应力集中易开裂,应增添附加钢筋。由于墙体难施工、养护差,受外界温差影响大, 易出现纵向裂缝。要求墙体的水平构造筋的间距小于150mm,配筋率在0.5%左右,在墙中部1m范围内,水平筋的间距加密至80～100mm,形成一道“暗梁”,以平衡收缩应力;水平筋应放在受力竖筋外测,确保混凝土保护层厚度。

4 施工中注意的问题

施工单位对建筑结构的裂缝十分头疼,认为混凝土中加入膨胀剂就能迎刃解决,这也是个误区。除了设计上保证合理配筋和补偿收缩混凝土的配合比保证足够的限制膨胀率外,施工管理则是关键。

工地或搅拌站不按混凝土配合比掺入足够量的膨胀剂是普遍存在的现象,由此造成浇筑的混凝土膨胀效应极低,何以补偿收缩?因此,确保膨胀剂掺量的准确性极为重要。

现场拌制混凝土的拌和时间要比普通混凝土延长30s,以保证膨胀剂和水泥、减水剂(泵送剂)拌合均匀,提高其匀质性。

混凝土布料,震捣应按施工规范进行。

膨胀混凝土要有充分湿养护才能更好的发挥其膨胀效应,对掺膨胀剂的混凝土提出更严格的养护要求,养护期不小于14d。

边墙出现裂缝是个难题,施工中应要求混凝土震捣密实、匀质。有的单位为加快施工进度,浇筑混凝土12d内就拆模板,其实这时混凝土的水化热升温最高,早拆模板造成散热快,增加了墙内外温差,易于出现温差裂缝。施工实践证明,墙体宜用保湿较好的胶合板制模,混凝土浇完后,在顶部设水管慢淋养护,墙体宜在第5d拆模,然后尽快用麻包片贴墙并喷水养护,保湿养护1014d。

即使用补偿收缩混凝土浇筑墙体,也要以30-40m分段浇筑。每段之间设2m宽膨胀加强带,并设钢板止水片,可在28d后用大膨胀混凝土回填,养护不小于14d。

底板宜用蓄水养护,冬季施工要用塑料薄膜和保温材料进行保温保湿养护;楼板宜用湿麻袋覆盖养护。

即使采取各种措施,尤其C40以上混凝土,墙体也难免不出现裂缝,有的12d拆模板后就发现有裂缝,这是混凝土内外温差引起的,要设法降低水泥用量,减少混凝土早期水化热。

混凝土浇筑完后,建筑物进入使用阶段,有些单位不注意维护保养,在竣工之前就出现裂缝,这是气温和湿度变化引起的,因此,地下室完成后,要及时复土,楼层尽快做墙体维护结构,屋面要尽快作做防水保温层。

结束语

近年来,混凝土膨胀剂得到了广泛应用,膨胀剂在各种抗裂防渗透工程应用方面取得了良好的经济和社会效果。