HCSA 膨胀剂在地下车库中的应用

李可斌，高鹏程，李长成

（1.东莞市光泰混凝土有限公司，广东 东莞 523518；2.天津华北地质勘查局，天津 300170；3.中国建筑材料科学研究总院，北京 100024）

HCSA 膨胀剂在地下车库中的应用

李可斌1，高鹏程2，李长成3

（1.东莞市光泰混凝土有限公司，广东 东莞 523518；2.天津华北地质勘查局，天津 300170；3.中国建筑材料科学研究总院，北京 100024）

本文对荣翠园地下车库采用补偿收缩混凝土结构自防水技术进行概述。施工中依据工程部位和约束程度，选用硫铝酸钙-氧化钙类双膨胀源膨胀剂 HCSA，配制不同限制膨胀率的补偿收缩混凝土。现场注重膨胀剂和混凝土限制膨胀率抽检工作，合理组织施工，加强养护，有效地避免了有害裂缝的出现，达到预期的抗裂防渗效果。

HCSA 膨胀剂；补偿收缩混凝土；限制膨胀率；结构自防水

与单一膨胀源的硫铝酸钙类膨胀剂相比，硫铝酸钙-氧化钙类双膨胀源膨胀剂 HCSA 的膨胀能大，膨胀速率与补偿收缩混凝土强度增长相匹配，能在“有效膨胀窗口”[1]期内产生更多的有效膨胀，即使在绝湿环境下也能发挥膨胀，对于大体积混凝土、竖向结构和冬季施工的混凝土尤为适用[2-3]。本文介绍了 HCSA 膨胀剂在荣翠园地下车库工程中的应用情况。

1 工程概况

荣翠园地下车库长 243m，宽 149m，属于超长超宽结构，框架剪力墙结构。地下车库底板厚 500mm，外墙厚300mm，顶板厚 300mm。混凝土强度等级为 C35，抗渗等级P8。地下车库防水等级为二级。地下车库见图 1。

图1 荣翠园地下车库施工标段、膨胀加强带和后浇带划分

2 技术方案

荣翠园地下车库尺寸为243mm×149mm，结构超长超宽且不规则，干燥收缩大，混凝土开裂风险较高。为保证地下车库不渗不漏，采用补偿收缩混凝土，充分利用其结构自防水功能，在保证防水效果的基础上，减化施工工艺、缩短工期。此外，通过设置膨胀加强带替代原有的后浇带，既加快施工进度（传统后浇带需在两侧混凝土浇筑 42d 后才能浇筑），又消除了因后浇带引起的渗漏隐患，同时节约了工程成本。为便于施工，地下车库划分了四个施工标段，具体详见图 1。

依据 JGJ/T 178-2009《补偿收缩混凝土施工技术规程》，结合工程实际，地下车库底板混凝土限制膨胀率设计取值为 ≥0.015%，外墙和顶板混凝土限制膨胀率 ≥0.020%，后浇带、膨胀加强带部位混凝土限制膨胀率 ≥0.025%。

3 膨胀剂优选

传统的硫铝酸钙类混凝土膨胀剂，使用时对外界水养护条件要求苛刻，要求浇水养护至少 14d 以上。而在实际工程中，为了加快施工进度。抢工期，混凝土浇筑 1d 后立即安排放线，再加上施工管理不到位，浇水养护时间通常不超过3d。其结果是硫铝酸钙类膨胀剂因缺乏反应需要的水，无法产生有效膨胀。大体积混凝土中因高温环境下钙矾石分解，还可能发生后期膨胀[4]，极易导致混凝土开裂，造成渗漏隐患。

硫铝酸钙-氧化钙类混凝土膨胀剂，存在 Ca(OH)2和钙矾石两个膨胀源，氧化钙依靠混凝土拌合水即可发生反应生成 Ca(OH)2，从而产生膨胀。因此，该类膨胀剂对外界水养护条件依赖性低，即使在无水养护（近绝湿条件下）依然产生有效膨胀[5]，使补偿收缩混凝土发挥其预期作用。随着混凝土强度等级的提高，混凝土结构的密实性越来越高，渗透性降低，外界水往往难以进入混凝土内部。再加上很多情况下，混凝土构件因其特殊性，无法浇水养护，处于绝湿状态下的混凝土比例不断升高。在这种情况下，单一膨胀源的硫铝酸钙类膨胀剂已无法适应工程需要。

HCSA 高性能膨胀剂是中国建筑材料科学研究总院和天津豹鸣股份有限公司生产的一种新型硫铝酸钙-氧化钙类膨胀剂，具有膨胀率高、膨胀稳定期短和绝湿膨胀等优点[6]，已广泛应用于国内许多重点工程。HCSA 膨胀剂的膨胀特性曲线见图 2。

图2 HCSA 膨胀剂膨胀特性

经专家论证和市场调研，本工程采用天津豹鸣股份有限公司生产的 HCSA 高性能混凝土膨胀剂，GB 23439-2009《混凝土膨胀剂》规定的 Ⅱ 型产品，并要求其水中 7d 限制膨胀率 ≥0.06%。HCSA 膨胀剂的性能指标见表 1。

表1 HCSA 膨胀剂的指标

总判定：经检验，氯离子含量结果为实测值；内照射指数和外照射指数符合 GB 6566-2010《建筑材料放射性核素限量》中主体材料的指标要求；其他检验项目符合 GB 23439-2009《混凝土膨胀剂》中 Ⅱ 型的指标要求。

4 补偿收缩混凝土

为保证施工过程中混凝土供应充足，防止因混凝土供应不及时引起的质量问题，本工程选用三家混凝土搅拌站供灰。为保证补偿收缩混凝土质量一致，除膨胀剂统一采用天津豹鸣股份有限公司生产的 HCSA 外，其他原材料均由搅拌站提供，但针对原材料提出如下特定要求：水泥：P·O 42.5 普通硅酸盐水泥，性能符合国家标准要求；掺合料，S95 矿粉或 Ⅱ 级粉煤灰；石子，碎石，连续级配，最大粒径≤25mm；砂，河砂，中砂，细度模数 2.4，严禁使用海砂；减水剂，聚羧酸系高性能减水剂，减水率≥20%。

底板混凝土坍落度控制在 (180±20)mm，外墙混凝土坍落度控制在 (200±20)mm，以到场坍落度计。依据技术方案中确定的补偿收缩混凝土限制膨胀率和强度等级，经试验室试配，最终确定的三家混凝土搅拌站混凝土配合比及相关性能见表 2，且由表 2 补偿收缩混凝土强度、限制膨胀率和坍落度可知，三家搅拌站的补偿收缩混凝土各项性能指标均满足设计要求。

表2 混凝土配合比及性能测试 kg/m3

5 补偿收缩混凝土施工及监控

混凝土浇筑前，提前将浇筑计划上报搅拌站，明确浇筑部位、混凝土等级，及时检查膨胀剂的储存量，保证不因HCSA 膨胀剂数量不足影响施工。此外，召开技术交底分析会，要求现场负责人、代班工长、泵手及振捣手必须到场，并做好会议记录。会上重点分析浇筑的泵车位置布置、振捣手的分工、工人换岗、夜间施工盲区和与搅拌站的协调问题。

混凝土浇筑过程中，主要是加强振捣、收面和养护工作。混凝土振捣密实后，立即抹面并覆盖塑料薄膜，防止水分散失过快，引起混凝土表面塑性收缩开裂。混凝土底板终凝后安排人员浇水养护 3d，外墙混凝土带模养护 4d 后拆模，然后涂刷养护剂。

施工过程中，安排专人抽检膨胀剂和补偿收缩混凝土限制膨胀率，抽检结果见图 3～8。由图 3～8 的抽查结果来看，膨胀剂和补偿收缩混凝土的限制膨胀率都达到目标值，符合设计要求。

图3 HCSA 膨胀剂限制膨胀率

图4 光泰 C35 底板混凝土限制膨胀率

图5 光泰 C35 外墙板混凝土限制膨胀率

图6 隆铭顺 C35 底板混凝土限制膨胀率

图7 驻驰 C35 底板混凝土限制膨胀率

图8 驻驰 C40 膨胀加强带混凝土限制膨胀率

6 结语

荣翠园地下车库使用硫铝酸钙-氧化钙类双膨胀源膨胀剂 HCSA 配制补偿收缩混凝土，施工过程中加强膨胀剂和混凝土限制膨胀率抽检，确保其限制膨胀率满足设计要求。建设方、施工方和监理三方验收，车库仅发现 4 处裂缝，压浆处理后，一次性通过闭水试验。

[1] 赵顺增，刘立，吴勇，等．补偿收缩混凝土有效膨胀的研究[J]．膨胀剂与膨胀混凝土，2007, 4：1-6.

[2] 王谷丰，丁鹏，史鲁义，等．云南铜业新增电解厂循环槽工程大体积超长结构的裂缝控制[J]．膨胀剂与膨胀混凝土，2008, 2：99-101.

[3] 杨俊，赵忠怀，徐洪林，等．小瓦窑地下车库筏板混凝土冬期施工技术[J]．商品混凝土，2013, 3：54-56+68．

[4] 阎培渝，廉慧珍，覃肖．使用膨胀剂配制补偿收缩混凝土时需要注意的几个问题[J]．硅酸盐学报，2000, S1：42-45．

[5] 赵顺增，刘立，郑万廪，等．高性能补偿收缩混凝土用膨胀剂-HCSA的特点及其应用[J]．膨胀剂与膨胀混凝土，2009, 2：2-5．

[6] 赵顺增，刘立，武旭南，等．HCSA 高性能混凝土膨胀剂及其应用[J]． 膨胀剂与膨胀混凝土，2012, 4：7-11．

［通讯地址］广东省东莞市企石镇东兴民营工业邨（523518）

Application of HCSA bulking agent in underground garage engineering

Li Kebing1, Gao Pengcheng2, Li Changcheng3
( 1. Dongguan guangtai concrete Co., Ltd., Dongguan 523518; 2. Tianjin North China Geological Exploration Bureau, Tianjin 300170; 3. China Building Materials Academy, Beijing 100024)

This paper introduced shrinkage-compensating concrete self-waterproofing technology,which was used in RongCuiYuan underground garage. Based on construction work position and restriction degree, shrinkage-compensating concrete of different restrained expansion rate were prepared. Calcium sulphoaluminate hydrate-calcium hydroxide expansive agent HCSA was chosed in this project. Sampling-inspection on restrained expansion rate of HCSA and concrete were carried out in field. By rational construction organization and strengthening maintenance, harmful cracks were avoided and the respected crack resistance and penetration prevention were gained.

HCSA expansive agent; shrinkage compensating concrete; restrained expansion rate; structural self-waterproofing

李可斌（1983-），男，工程师。