混凝土膨胀剂应用

■刘素兰 ■同煤集团塔山铁路分公司，山西 大同 037003

1 膨胀剂的实际情况

混凝土膨胀剂经过多年的开发应用，目前已广泛应用于和防水有关的各种抗裂防渗的钢筋混凝土结构中，对于地下工程、水利工程、铁路隧道等等需要混凝土抗渗的钢筋混凝土结构工程，尤其适用。混凝土膨胀剂的主要功能是补偿混凝土硬化过程中的干缩和冷缩，以减免收缩干裂。

混凝土膨胀剂应用中的的三项主要合格指标:(1)碱含量≤0.75%;保证钢筋不锈蚀的指标。(2)水中限制膨胀率;保证混凝土性能不应膨胀而受损。(3)水中限制干缩率。

2 膨胀剂在设计中应注意的问题

钢筋混凝土结构抗裂抗渗是个混凝土工艺中需要多方面努力，共同克服的技术难题，许多设计单位推荐使用混凝土膨胀剂，主要考虑到膨胀剂的补偿收缩性能，用此来作为一个防裂措施，设计时为了更好应用混凝土膨胀剂，以提高混凝土性能。要注意以下事项:

(1)设计图纸根据设计者意图只推荐合适的混凝土膨胀剂，但不指定掺量，这样不指定厂家，施工单位在满足设计要求的前提下，可自行选择膨胀剂及合理掺量。

(2)混凝土的收缩与变形膨胀限制是个矛盾的统一体。混凝土水化要收缩，钢筋和邻位约束要限制收缩，膨胀剂要通过它们才能在结构中建立预压应力，故抗渗防漏混凝土设计中多采用细而密的配筋原则，例如建筑墙体设计时，考虑到易出现纵向裂缝，且施工难度大，养护差，受外界温差影响大等因素，所以墙体水平筋应放在受力筋外侧来确保混凝土保护层厚度，同时墙体配筋率保证大于0.4%，，墙体水平构造筋的间距一般都要求小于150mm，对于墙体高度比较高大的，在墙中部1m范围内，墙体的水平筋形成一道暗梁。间距加密至50～100mm，以平衡收缩压力。而对于其它的结构开口部位、变截面部位、出入口部位、墙柱连接部位等，设计中考虑到由于应力集中易开裂，故适量增添附加筋;平板钢筋的间距宜小于150mm，配筋率宜控制在0.6%左右。

3 膨胀剂在施工前要考虑和解决问题

3．1 补偿收缩混凝土配合比的正确确定

(1)在补偿收缩混凝土的施工配合比设计中，膨胀剂掺量是采用内掺法，即按等量取代胶凝材料的方法。

以施工配合比中的C30混凝土为例:

假设基准混凝土配合比:186∶422∶607∶1232，膨胀剂掺量8%，则膨胀剂掺量E=水泥用量C0×膨胀剂掺量K=422×0.08=33.8kg/m3。

水泥用量C=C0-E=422-33.8=388.2kg/m3;

所以试配混凝土配合比:186∶388.2∶607∶1232∶33.8

高标号混凝土中掺入粉煤灰等掺合料(FA)时，则膨胀剂分别取代水泥和粉煤灰，即:

膨胀剂用量E=(水泥用量C0+粉煤灰用量FA0)膨胀剂掺量K(kg/m3)

粉煤灰用量F=FA0(1-K)(kg/m3)

水泥使用量C=C0(1-K)(kg/m3)

(2)补偿收缩混凝土试拌时，不但要按常规测试膨胀混凝土的强度、塌落度、抗掺标号等，还要具体实测混凝土的限制膨胀率，因为膨胀剂的主要用途是补偿收缩，而不同结构部位的抗裂要求不同，因此，膨胀剂的掺量也要求不同，以上述C30混凝土配合比为例，实际中，水中养护14天的限制膨胀率≥0.015%，但是用于防水水池的底板混凝土的限制膨胀率=0.02-0.025%，侧墙混凝土的限制膨胀率=0.03-0.035%，后浇带或膨胀加强带的混凝土限制膨胀率=0.035-0.045%。

混凝土配合比的确定，要通不断调整各材料的掺量，通过试配，找到补偿收缩性能良好的混凝土，在满足混凝土塌落度、强度情况下，达到限制膨胀率的要求。

3．2 膨胀剂与水泥的适应性

混凝土膨胀剂、混凝土减水剂本身的特性不同，在施工中与水泥的适应性也不同，水泥有它本身的特性，对外加剂的适应性也有一定要求。一般情况下，水泥熟料中C3S和C3A提高，水泥比表面积提高到350-400M2/kg，水泥收缩率会增大。这就说明，必须选择合适的适量的外加剂来限制混凝土的收缩，具体施工时，经常使用的外加剂是膨胀剂和减水剂。一般的减水剂只能提高混凝土抗渗透性能，但不能抗裂，而膨胀剂首要解决混凝土结构的抗裂，混凝土不裂就不容易渗，通过抗裂而达到补偿收缩的抗渗作用，关键是混凝土膨胀剂能满足不同结构的补偿收缩。

4 混凝土膨胀剂施工中注意问题

混凝土裂缝问题的解决，除了设计上保证合理配筋和混凝土的配合比的合理补偿收缩性能保证外，施工管理也是关键:

以下是施工中容易发生的施工管理错误现象:(1)混凝土外加剂掺量的控制:工地或搅拌站不按混凝土配合比掺入足够膨胀剂或计量不准确;(2)混凝土搅拌时间的控制:抗渗防漏混凝土搅拌时间不能保证比普通混凝土延长30s，使得膨胀剂和水泥、减水剂拌合不均匀;(3)施工工艺:混凝土的布料顺序、振捣不按施工规范进行;(4)混凝土养护:养护工作不到位，膨胀混凝土要求充分湿养护;(5)混凝土的拆模时间过早，使得混凝土水化热升温最高时快速散热，增加了内外温差，易出现温差裂缝;(6)防水混凝土的钢板止水片，设置不合理;(7)混凝土浇筑完后，不注意维护保养。

5 混凝土膨胀剂应用心得

混凝土膨胀剂是建筑结构裂缝控制的有效方法，近年随着商品混凝土的普及，混凝土外加剂得到更加广泛的应用。混凝土膨胀剂的补偿收缩特性，在应用中，首先要控制好掺量，确定最合适的混凝土配合比;其次要考虑和水泥的适应性，多通过试验来确定水泥种类和掺量;施工中，充分的拌合，控制搅拌时间，严格按照投料顺序投料，施工时振捣到位且密实。通过我们在实际施工中的应用，膨胀剂来保证混凝土质量和大大减轻混凝土的开裂方面发挥了积极的作用。通过我们的积极探索和努力，在今后的工程建设中，将更加积极有效的使用混凝土膨胀剂。