FQY高性能膨胀剂在工程中的应用

李明霞 汪天杰

（武汉三源特种建材有限责任公司 430083）

前言

补偿收缩混凝土是近二十年得到迅猛发展的新型混凝土，其间膨胀剂产品的更新换代也在加快。市面上普通膨胀剂掺量在30kg/m3～50kg/m3时配制的混凝土，水中14天限制膨胀率仅能达到1.5×10-4～2.5×10-4，有很多厂家生产的膨胀剂甚至不能达到上述要求。而且在施工过程中，膨胀率必然会有所损失，后期用应变计测得的膨胀数据也会大大折损，产生的膨胀不能补偿混凝土结构的收缩变形，混凝土硬化后，钢筋混凝土结构最终处于收缩状态，浇筑后的2至14天内，很容易出现收缩开裂，裂缝最终发展为贯通裂缝，即使做了外防水，也会出现渗漏水现象，大大降低了混凝土结构防水抗渗性能，严重影响使用功能[1]。

FQY高性能膨胀剂，掺量30kg/m3～50kg/m3时，水中14天混凝土限制膨胀率在3.5×10-4～6.0×10-4范围内，在混凝土收缩变形过程中，膨胀能稳定发挥，并与混凝土强度同步发展，较大的膨胀率能够补偿混凝土的收缩变形，即使在后期施工过程有所损失，其膨胀率仍能保证钢筋混凝土结构处于微膨胀状态，从根本上避免了钢筋混凝土结构的收缩变形开裂，结构整体无收缩裂缝，实现钢筋混凝土结构自防水的目的[2]。下面就天津共同沟这一实例来对比说明FQY高性能膨胀剂的主要优势。

1 天津共同沟中的应用实例

1.1 工程简介

天津市滨海新区于家堡共同沟之郭庄子路一期工程是由上海隧道工程股份有限公司施工的科研项目。目前许多隧道工程在施工之后出现渗漏水现象，每年补漏修复费用十几万，因此，上海隧道公司在“天津共同沟项目”中使用FQY高性能膨胀剂配制补偿收缩混凝土进行科研试验，目的是研究地下结构如何达到不渗不裂，并总结出一套防水工艺成果。

共同沟的一期工程起点为郭庄子路永太路，终点为郭庄子路于新道，沿规划郭庄子路下方敷设。工程设计全长约886m，内部结构为地下一至二层现浇钢筋混凝土框架结构。顶、底板及内衬墙采用C35补偿收缩混凝土，柱采用C40混凝土，其余结构除特别注明外均采用C35混凝土。顶板、顶板梁、底板、底板梁、外墙混凝土抗渗等级为P8，底板厚度为1000mm，顶板厚度为1000mm，侧墙厚度为1000mm，为典型的大体积混凝土。

1.2 项目原材料与配合比设计

项目试验原材料各项性能指标检测后皆符合国家标准，其品质检验结果见表1～表4所示，试验配合比见表5。

1.3 应变计数据对比分析

1.3.1 使用FQY高性能膨胀剂的施工段（30段及36段）

项目进行过程中将共同沟分为36个施工段，每段长约25m。30段支沟及36段均使用FQY高性能膨胀剂，32段使用某厂家生产的膨胀剂，两者的使用掺量均为35kg/m3。混凝土浇筑前，在此三段底板、侧墙及顶板的中间部位都埋设应变计，便于后期数据对比。现36段底板、30段支沟顶板、32段剪力墙中心、32段顶板中心应变情况如图1、图2所示。

表1 水泥品质检验结果

表2 矿粉品质检验结果

表3 粉煤灰品质检验结果

表4 FQY高性能膨胀剂检验结果

注：应变计测得的应变值应进行温度修正，修正后应变△ε＇=△ε+ Kt（T－T0）。其中T为测量时混凝土内部温度，T0混凝土初始温度，Kt=2.2。

36段和30段支沟使用FQY高性能膨胀剂，均取得了很好的效果。从图中看到，FQY的膨胀率较大，其后期的膨胀性能也非常稳定。在现场搅拌站做试配时，混凝土试件7d水养的限制膨胀率能达到7.2 ，水养到14d时，膨胀率几乎没有变化，28d时膨胀率为6.9 。从图1、图2可以看出，从混凝土浇筑到60h之间，混凝土应变稳步上升，说明混凝土内部处于为膨胀状态。60h后，应变变化不大，最大值能达到300με,比普通膨胀剂膨胀能更大，膨胀能发挥稳定。图3是30段支沟剪力墙浇筑25天后所拍的照片，在现场观察无一条裂缝。

表5 混凝土试验配合比

图1 36段底板中心混凝土时间-应变曲线

图2 30段支沟顶板中心混凝土时间-应变曲线

图3 30段支沟剪力墙

1.3.2 使用其他厂家生产的膨胀剂的施工段（32段）

图4 32段剪力墙中心混凝土时间-应变曲线

图4 和图5是32段剪力墙及顶板混凝土随时间的应变情况，这一段采用的是某厂家生产的膨胀剂。可以看出，应变曲线很不规则，可见其膨胀状态不是特别理想，膨胀稳定性较差。而且顶板的最大应变还未超过100με，剪力墙的最大应变不超过60με，膨胀性能较低，尤其后期应变抵抗混凝土收缩应力的能力较低。剪力墙出现裂缝10条左右，如图6所示。

图5 32段顶板中心混凝土时间-应变曲线

图6 32段剪力墙出现裂缝

表6 各段混凝土预留试件强度

使用FQY高性能膨胀剂需要注意的是：

1）本工程FQY使用掺量为35kg/m3，不同的工程项目，应考虑工程条件、水泥品种、用量，水灰比和外加剂等的影响，通过混凝土试配确定膨胀剂的实际掺量；

2）制定详细的FQY高性能膨胀剂应用技术方案，并在专业技术人员指导下施工；

3）配制FQY补偿收缩混凝土时，FQY掺量为30kg/m3～50kg/m3，生产混凝土时，应精确计量。掺量不足时，其所产生的少量钙钒石晶体仅起填充混凝土毛细孔的作用，只能略微提高混凝土的抗渗性能，对补偿混凝土收缩能力（即膨胀效果）非常小，达不到混凝土限制膨胀率的要求，直接影响工程质量。而掺量过高，降低了经济效益。

1.4 混凝土预留试件强度结果分析

混凝土浇筑时，按照《预拌混凝土》（GB/T 14902-2012）标准规定留样观测，在标准养护室养护到一定龄期，检测抗压强度值，其结果见表6。

32段使用的是某厂家生产的膨胀剂，30段及36段使用FQY高性能膨胀剂，此项目混凝土的强度等级为C35。从表中可以看出，使用两种膨胀剂配制的补偿收缩混凝土的强度均满足设计要求，所以掺FQY 35kg/m3对混凝土强度没有影响。

2 使用普通膨胀剂的工程应用实例

广州军区武汉总医院地下室及武汉国博新城地下室均采用普通膨胀剂。在其底板和剪力墙中心埋设应变计所观测的数据显示，应变曲线在混凝土浇筑前10个小时变化不规则，但总体趋势程上升状态。可能是因为混凝土在早期未达到终凝，或受施工环境影响，受力状态及变形相对复杂。但到后期，尤其是在28h之后，膨胀因子发挥作用，逐渐生成堵塞内部空隙的胶凝物质，使之混凝土内部产生膨胀应力，之后升高到一定峰值后，由干燥收缩、温度收缩的作用而逐渐下降，最后在60με～80με之间趋于稳定，弥补混凝土后期的收缩。

结语

通过上述实际工程中可以看出，新型膨胀剂—FQY高性能膨胀剂的膨胀率大大优于其他产品的膨胀率，而且应用于补偿收缩混凝土中后期膨胀性能非常稳定。大量的试验资料和工程实践证明，FQY混凝土自防水技术不但有效补偿混凝土的收缩开裂，还能提高混凝土的密实性，实现混凝土的结构自防水。通过调整掺量，完全能够达到一般地下室工程各种防水等级的要求。使用FQY配制的补偿收缩混凝土与传统的卷材防水结构相比也可简化施工，能取消沉降缝之外的所有后浇带和伸缩缝，实现一次性整体浇筑，提高工效和工程质量，降低工程造价。

混凝土裂缝控制是一个综合、系统工程，用膨胀剂配制的补偿收缩混凝土同普通混凝土一样，必须在设计、施工、材料等环节，综合考虑，严格管理，统筹解决混凝土的裂缝问题[3]，不能因为使用了补偿收缩混凝土就忽略设计和施工环节，设计和施工技术的完备永远是膨胀剂性能发挥的重要保证。

[1] 游宝坤。混凝土膨胀剂应用的若干问题[J]，施工技术，2000（10）：41-43。

[2] 浅谈膨胀剂在混凝土补偿收缩方面的应用[J]，混凝土2006（9）。

[3] 韩全卫。应用补偿收缩混凝土防止超长大体积混凝土开裂的几个问题[J]，混凝土与水泥制品，2002（4）。