膨胀混凝土施工技术在建筑结构施工中的应用

梁明强

（山西一建集团有限公司， 山西 太原 041000）

经济和技术的飞速发展推动了我国建筑行业的进步， 并且建筑建造技术也在引进新技术新工艺的基础上不断推陈出新。 添加了弹性膨胀剂的混凝土材料能够有效填充建筑物主题结构的内部空隙， 一方面减少了建筑物空隙渗漏膨胀和漏水问题的发生，另一方面又提升了建筑物的防水和防腐性能， 特别是对高层建筑物的改善和提升效果明显。 在此背景下， 如何能够改进并优化施工技术， 同时进一步推动该技术在建筑结构施工中的应用， 是建筑行业面临的难题， 攻克此难题， 将对建筑物、 施工企业和建筑行业均有利。 值得注意的是， 膨胀混凝土施工技术对专业性要求较高， 对工艺要求也十分严格，需要在施工前期优化和完善相关工艺， 并为建筑主体结构施工做好工艺技术的准备工作， 以全面提高施工效率， 在确保质量和安全的基础上缩短工期，为企业体质增效。

1 膨胀混凝土特点

1.1 膨胀混凝土技术定义

膨胀混凝土是添加了专用膨胀剂的混凝土， 或其他膨胀水泥材料。 根据膨胀混凝土的特性可大致分为自应力混凝与和应力收缩后的补偿应力混凝土两种。 其中自应力混凝土是指在一定的应力条件下[1]， 通过填料膨胀混合剂或者填料膨胀水泥的作用使混凝土的最大自应力范围保持在2.0 ～8.0 MPa范围内的混凝土。 应力收缩后的补偿应力混凝土是利用膨胀膨凝剂或其他膨胀水泥的作用， 在有限的应力条件下将最大应力强度控制在合理的小范围内的混凝土。 两种类型的混凝土均有较明显的耐磷酸盐特性， 且实践证明其后期施工的强度较高， 渗透性理想。

我国建筑行业使用较多的膨胀混凝土类型有自应力混凝土、 应力收缩后的补偿应力混凝土、 铝酸盐膨胀混凝土和石膏膨胀混凝土等。 添加在混凝土里的膨胀剂按照其类型的不同， 可大致分为复合膨胀剂、 氧化碳类膨胀剂和硫铝酸钙类膨胀剂等数种，膨胀剂填充和堵塞了混凝土的毛细空间， 有效提升了混凝土的抗渗透性能。

1.2 膨胀混凝土材料特点

以目前常用的膨胀剂ZY膨胀剂为例， 该膨胀剂性能良好、 定价立项、 适用范围较广、 含碱量低并且膨胀效果显著， 在膨胀混凝土施工中得到了广泛的应用。 对比类似的UEA膨胀剂而言， ZY膨胀剂的膨胀效果更佳， 但是在实际应用中， 除了考量膨胀效果以外， 还需要考虑力学性能、 材料特性和建筑物设计要求等各因素。 如在添加膨胀剂时忽略了碱的添加量， 则极易导致混凝土出现骨料反应， 从而极大地降低混凝土的力学性能和使用效果， 最终对建筑物的质量和安全有较大的隐患[2]。

目前的相关研究成果和大量的实践均表明， 混凝土预压应力和混凝土限制膨胀率之间存在正向关系， 即增加膨胀剂量， 则混凝土预压应力也会增加，二者呈正比关系。 由此可见， 在实际项目施工作业中， 要根据建筑物需求和设计要求合理调整混凝土中膨胀剂的计量， 以满足力学要求。

1.3 ZY膨账剂的特点与功能PH

1） 性能高使得掺量低， 利于控制成本。 ZY膨胀剂的性能十分理想， 含量有6% ZY的膨胀剂相比市面上含量12%的EA膨胀剂的限制膨胀率更加明显， 性能更高， 能够满足大部分建筑结构施工中对膨胀混凝土的性能要求。 在实际使用中对原有设计混凝配合比的影响更小。 并且由于性能高， 掺加量相对于其他膨胀剂而言更小， 对控制成本投入十分有利。

2） 碱性低， ZY膨胀剂原料中的K＋和Na＋离子的含量少， 故而膨胀剂中碱的含量也较低， 一般低于0.30%。 在这种低含量的碱环境中， 碱—骨料反映的可能性降低， 进而保障了混凝土的性能。

3） 施工性能良好， ZY膨胀剂不会影响坍落度。此外对外加剂适应性较强， 在实际工作中， 预拌混凝土阶段和泵送混凝土过程中也为发现ZY膨胀剂对混凝土的不良影响。

4） 活性较高， ZY膨胀剂水化反应的参与度明显， 甚至于在活性度方面可以替代部分水泥， 在实际应用中可适当减少水泥的使用量。

5） 增强型理想， 一般膨胀剂添加后会在混凝土凝结的初期降低混凝土强度， 只有度过稳定期后，混凝土的强度才逐渐增加并稳定。 而ZY膨胀剂的稳定期短， 对后期混凝土强度的增加有明显促进[3]。

1.4 膨胀混凝土技术施工的作用

众所周知， 出现裂缝特别是贯通裂缝的混凝土对建筑的安全稳定影响极大， 是质量安全的风险隐患。 为了避免混凝土裂缝问题的发生， 在实际项目中会在混凝土中添加膨胀剂， 填充混凝土空隙以增加混凝土的质量， 保障建筑物质量和安全。 现场操作人员要严格控制膨胀剂的添加量， 过少的膨胀剂不能起到确保混凝土质量的作用， 而过多的膨胀剂又会使混凝土质量骤减， 合适的膨胀剂添加量是根据混凝土重量并以一定的比例添加。 加入适当比例膨胀剂的混凝土不仅能够提高自身强度， 也能在一定程度上增加钢筋的受拉强度， 减少混凝土裂缝发生的可能。 此外， 膨胀混凝土技术的突出作用还体现在提升企业的施工效率方面。 建筑企业在施工时使用膨胀混凝土能够有效缩短工期， 进而提高施工速度和效率， 缩短施工总进度， 为企业提质增效。

2 膨胀混凝土施工技术在建筑结构施工中的应用

2.1 科学设置膨胀带

实际在设置膨胀带的工序中要注意在膨胀带两侧设置铁丝网， 并绑扎固定。 设置铁网能够有效提高膨胀带的稳定。 可见， 混凝土配合比对膨胀的稳定性有直接影响， 由此可知在膨胀混凝土搅拌时必须科学地严格控制混凝土浓度。 一般在外部混凝土中掺入7% 的膨胀剂， 在膨胀带混凝土中掺入9%的膨胀剂以确保膨胀受力带的受力均匀一致， 减少混凝土裂缝发生的可能。 在浇筑混凝土时根据建筑物的总体结构设计科学施工， 现场工作人员要重视对膨胀带稳定性的认识和理解， 提高施工技术水平。现场工作人员要始终对设计图上的混凝土强度、 膨胀剂添加量仔细核对， 以确保施工的连续性和良好的施工质量[4]。

2.2 设置补偿钢筋

现场施工人员通过控制加强带温度的方式， 严格把控膨胀带施工的质量。 膨胀带的温度应力可通过调整钢筋数量进行控制， 但需要注意的是， 过度密集的钢筋排布会影响后续混凝土的振捣， 容易因为振捣不充分而导致的蜂窝、 麻面等情况； 也会因为钢筋排布密集， 受振捣力的影响， 导致钢筋绑扎松动、 不牢固， 甚至发生位移。 要注意补偿钢筋直径必须小于构造钢筋的直径； 在设计钢筋排布位置时， 注意补偿钢筋与加强带夹角。 当补偿钢筋位处顶板， 现场施工人员要通过绑扎补偿钢筋对面的钢筋， 以稳固补偿钢筋， 确保绑扎质量和强度。 绑扎作业的优劣对混凝土受力性能有影响， 优质的绑扎作业质量不仅能够降低混凝土裂缝发生的可能。

2.3 膨胀混凝土过的搅拌和浇筑

膨胀混凝土的质量涉及配比、 添加剂的计量、搅拌时间和养护时间等多个方面。 在搅拌时间的控制方面， 适当延长搅拌时间能够在一定程度上提高拌制效果并对提升混凝土质量有利。

建筑膨胀混凝土前要先将模板清理干净， 确保模板无裂缝、 无毛边、 表面光洁无杂物， 在均匀涂抹脱模剂后方可进行浇筑作业。 混凝土浇灌作业开始时， 可先用振捣棒在出料口振捣， 形成成稳定的流淌的斜坡， 以免流速不均影响浇筑作业。 需要注意的是， 振捣棒的振捣深度、 强度和移动范围等都是影响浇筑质量的因素， 为此要注意振捣深度、 速度和移动范围等。 若在混凝土养护初期发现了混凝土裂缝， 现场作业人员必须及时对浇筑带使用混凝土的数量进行调整， 以弥补混凝土裂缝的问题[5]。

2.4 对膨胀混凝土进行抹面养护

为了避免膨胀混凝土出现龟裂或贯通裂缝以影响混凝土性能和质量， 需要在浇筑作业完成后开展抹面作业工作， 合格且高质量的抹面作业是混凝土养护的关键步骤， 当外部空气环境和湿度理想时，浇筑完毕后的10h 以内开始抹面养护作业。 当初凝阶段完成， 现场作业人员还要进行二次抹面作业，即对混凝土进行抹压操作， 以确保表面平整美观且无裂缝、 龟裂情况发生。

需要注意的是， 混凝土的养护效果也对混凝土质量和建筑物的质量、 使用年限等有直接影响， 因此必须重视混凝土养护作业的操作和质量。 一般情况下， 养护工作需要维持2 周左右， 此过程中需要避免阳光暴晒并注意湿度和覆盖。 若发现龟裂需要及时补救。

3 膨胀混凝土施工技术在建筑结构施工中的质量控制措施

3.1 严格把控各施工环节质量

工程项目管理人员、 现场施工人员和监理各方必须重视施工质量， 严格按照相关规范、 规定和作业文件规范施工顺序、 把控施工质量。 当出现搭接工序时， 要确保工序搭接的正确顺序， 交叉作业时保证安全， 以项目整体的安全和质量为基本目标。

其施工过程主要作业如下: 一是膨胀混凝土的配合， 水泥、 石、 砂、 水和添加剂等必须经过严格的计算后方可投入搅拌机， 虽然计算误差不可避免，但也要控制在合理范围以内。 二是搅拌膨胀混凝土的时间控制， 一方面要适当搅拌时间， 另一方面也要确保搅拌均匀， 不能因为搅拌时间过长而逐渐凝结硬化， 影响使用。 三是浇筑前的施工准备工作，要清理模板、 钢筋间杂物。 四是浇筑时的振捣， 目前常设置两道振捣， 一道布置于卸料点， 振实上部；另一道布置于坡角， 避免出现分层的现象而产生贯通裂缝。 在振捣方式的选择上， 通常以伞面振捣方式放置出料口堆积。 四是浇筑带宽度的控制， 大体量的建筑物在浇筑混凝土时要先计算浇筑带宽度，计算依据是混凝土方量、 供料速度、 结构物尺寸、泵送能力等。 合理的浇筑带宽度不仅能够提升工作效率， 而且能够有效防止出现冷缝。 五是振捣作业质量控制， 严禁出现漏振、 过振、 欠振。 控制振捣时间， 当出现混凝土泛浆、 不冒气泡时方可移动振捣棒至其他位置。 且需时刻注意振捣棒不能碰触模板、 止水带和钢筋。 六是控制抹面处理的时间点，抹面处理后及时覆盖塑料膜进行养护。 七是严控养护作业质量， 膨胀混凝土的养护需水量较大， 其原因是混凝土内部的膨胀结晶钙钒石亲水。 混凝土硬化3 ～4h 后要在顶板要筑堰蓄水， 此外还要设置防水层与保温层。

3.2 严格把控膨胀混凝土的使用标准

施工时要严格把控膨胀混凝土的使用标准， 对提高施工质量和规范施工都有推动作用。 在使用膨胀混凝土的大型建筑物施工时， 要注意膨胀剂的添加量是否符合设计要求， 能否满足物建筑物的使用需求。 参建各方都要对国家建筑土木结构工程施工现场的技术要求烂熟于心， 严格按照相关规范和标准开展施工工作。

3.3 严格控制混凝土的实施技术

对没有膨胀带的混凝土施工技术及相关施工技术进行有效管控， 对改进和完善施工技术， 推动技术进步和更广泛的使用有极大的帮助。 一方面受到高压膨胀后的混凝土遇到焊接施工作业， 应精良采用无缝焊接工艺。 为此要全面并仔细分析建筑主体结构对膨胀混凝土和钢筋的挤压应力。 另一方面，要以需求和实际为导向合理配置和使用拌和膨胀改性混凝土， 以充分发挥混凝土的能效作用[6]。

3.4 强化抹面养护工作质量

为了有效避免混凝土出现龟裂， 威胁混凝土和建筑物的质量， 在完成膨胀混凝土浇筑作业后要开展抹面作业。 质量合格的抹面作业是混凝土质量的有效保障之一。 抹面作业在混凝土初凝时开展， 初凝后还需要进行人工二次抹面以保证混凝土表面的平整。 需要注意的是， 混凝土的抹面作业对混凝土质量和建筑物整体质量直接相关， 因此现场作业人员、 管理人员和监理等各方均要对抹面养护作业引起足够的重视， 规范施工， 提升作业质量。

3.5 提升接槎处处理技术

除了要严格把控上述的各施工环节质量、 膨胀混凝土的使用标准、 合理的浇筑方法和强化抹面养护工作质量以外， 还要注意接槎处的处理。 如上述所言， 混凝土浇筑作业方法有连续浇筑方法和间歇性浇筑方法两种。 在两次浇筑作业之间， 除了要保证浇筑的有效衔接和浇筑面整洁、 无杂物以外， 做好凿毛湿润的相关工作， 以提升混凝土两次浇筑的咬合。

4 结语

综上所述， 我国经济和技术的飞速发展加速了城市化的进程， 而我国基础建设的兴起和打新城市中新建建构筑物的大量需求， 为膨胀混凝土施工技术在建筑结构施工中的应用提供了良好的客观条件。我国建筑行业若想在激烈的国际竞争中脱颖而出，建筑企业若想在建筑行业成为领军人物， 均需在实际操作中为此项技术提供改进、 完善和创新的条件，培养高端技术人才， 并带领其他人员培养和提高此项技术水平。