論補償收縮混凝土在控制建筑裂縫中的應用

趙靜

摘要:補償收縮混凝土是近年來針對超長現澆混凝土結構發展起來的一種新的混凝土品種,通過在普通混凝土中摻入一定數量的膨脹劑,水化后產生一定量的體積膨脹,在鋼筋和鄰位的約束下,在結構中建立0.2MPa～0.8MPa預壓應力,這一壓應力可抵消混凝土在硬化過程中產生的收縮拉應力,從而使混凝土不裂不滲,實現混凝土結構的超長無縫施工。這種材料的運用,為施工單位提供了控制房屋質量的有效保證。為此,本文結合一些實踐經驗,總結了補償收縮混凝土控制裂縫的原理,并論述了補償收縮混凝土的具體施工技術。

關鍵詞:補償收縮混凝土;裂縫;養護

中圖分類號： TV543 文獻標識碼： A 文章編號：

影響混凝土裂縫的因素錯綜復雜,為解決混凝土裂縫問題,設計、施工、材料等方面都采取了種種措施;但裂縫還是經常產生;雖然細小的裂縫不會對結構的安全性帶來嚴重影響,面且規范中也允許構筑物有一定范圍的裂縫,但是,如能控制混凝土不產生裂縫,也會大大提高混凝土工程的耐久性和抗滲漏水或抗腐蝕性介質對鋼筋的銹能力。因此,對混凝土的裂縫進行控制日益受到工程界的重視。

一、補償收縮混凝土控制裂縫的原理

現時市場上的膨脹劑大部分都是硫鋁酸鹽型膨脹劑, 其膨脹源是鈣礬石(C3A.3CaSO4.32H2O)。為配制補償收縮混凝土。最常用的方法是在混凝土中摻加膨脹劑。摻加膨脹劑配制的補償收縮混凝土與普通混凝土一樣,必須循設計、施工、材料三者緊密結合的方式來解決混凝土的裂縫問題。而認為只要摻加了膨脹劑,就能控制混凝土不產生裂縫的概念是錯誤的。因為,在設計配筋和施工合理的條件下,衡量補償收縮混凝土補償收縮能力的最重要的指標是混凝土的限制膨脹率。在應用中,必須根據采用的水泥、外加劑等原材料情況,以及設計上的配筋分布和配筋率情況、工程部位的約束狀態、構件的尺寸、混凝土的標號、施工面積、混凝土的塌落度、是否摻加粉煤灰、膨脹劑的質量等進行合理的抗裂混凝土配合比設計。在設計和試配補償收縮混凝土配合比時,除對混凝土的強度、抗滲等指標進行檢驗外,最重要的是進行混凝土限制膨脹率的測試,根據工程不同部位約束的大小,來設計混凝土限制膨脹率的大小,從而確定膨脹劑的合理摻量。

當混凝土膨脹時受到鋼筋或其他限制物的限制,鋼筋則因混凝土的膨脹而伸長,此時在鋼筋中產生拉應力,在混凝土中相應產生壓應力,這種壓應力能夠抵消導致混凝土開裂的全部或部分拉應力,在混凝土中產生0.2MPa～0.8MPa預壓應力,能有效地補償混凝土的干縮和冷縮,從而避免混凝土的開裂。同時,大量的鈣礬石晶體填充了混凝土的毛細孔縫,改善了混凝土的孔結構,使毛細孔變細、減小,增加了致密性,顯著提高了混凝土的抗裂防滲性能及耐久性和抵抗周圍環境介質侵蝕的能力。適用于結構自防水、抗裂防水混凝土和超長混凝土結構的無縫施工等場合。

二、補償收縮混凝土的配合比設計

在進行補償收縮混凝土的配合比設計時,除應進行常規的試驗外,還應增加對混凝土的限制膨脹率的設計、測試內容。

1、膨脹劑的選擇

目前市場上膨脹劑的品種很多,質量存在參差不齊,甚至還存在不合格、假冒、偽劣的產品。在合格的膨脹劑中,產品的性能也不盡相同,其膨脹率的大小存在高低之別。有的膨脹劑雖然膨脹率高,但干空的收縮率很大,存在膨脹與收縮“落差”太大的現象。因而在選擇膨脹劑時,必須檢驗膨脹劑的膨脹率。只有對膨脹劑的質量有了充分的了解,才能選擇適宜的膨脹劑。

2、補償收縮混凝土配合比設計原則

研究表明,在固定膨脹劑摻量的情況下,混凝土的限制膨脹率遠小于砂漿的限制膨脹率,而砂漿的限制膨脹率又遠小于凈漿的限制膨脹率,這是因為影響混凝土的限制膨脹率的因素遠多于砂漿凈漿,除砂、石、水泥品種、水灰比、砂率等對混凝土的限制膨脹率有影響外,以下因素對混凝土的限制膨脹率起著顯著的作用,如膨脹劑的摻量、外加劑、混凝土塌落度、混凝土凝結時間、混凝土標號及每立方米混凝土中水泥的用量、粉煤灰摻量等。

1)、膨脹劑的摻量

有些觀點認為,只要摻加了膨脹劑,配制的混凝土就是微膨脹混凝土。這是一個錯誤的觀點。因為膨脹劑摻量不足或膨脹劑的膨脹率偏低時,其所產生的少量的鈣礬石晶體僅起填充混凝土的毛細孔的作用,即提高了混凝土的抗滲性,所產生的微膨脹非常小,補償收縮混凝土收縮的能力遠遠不夠,混凝土剩余的收縮變形遠大于混凝土的極限延伸率。只有生成較多的鈣礬石晶體產物時,混凝土才會產生良好的微膨脹性。膨脹劑摻量越低,混凝土的限制膨脹率越小。提高膨脹劑的摻量能顯著提高餛凝土的膨脹率。因而,應根據所配制的混凝土的限制膨脹率的大小來確定膨脹劑的摻量。

2)、外加劑

混凝土外加劑標準中規定,一等品外加劑28天的混凝土收縮率比不大于125%,合格率28天的混凝土收縮率比不大于135%。一般在推薦摻量下,28天摻外加劑的混凝土與空白混凝土的收縮率比在115—129%的范圍內。從以上可知,外加劑是增大混凝土收縮的,并且,摻量越大,混疑土的收縮越大。目前,大多數工程采用泵送混凝土施工,外加劑已成為混凝土的第五組分。因而在配制泵送補償收縮混凝土時,應適當提高膨脹劑的摻量。

3)、混凝土塌落度

混凝土的塌落度越大,在同一膨脹摻量下,混凝土的限制膨脹越小。故采用泵送混凝土時,要配制抗裂性好的補償收縮混凝土,必須提高膨脹的摻量。

4)、混凝土凝結時間

混凝土的凝結時間太短,水泥的水化反應較快,混凝土的早期收縮現象較大,混凝土的凝結時間太長,膨脹劑的膨脹能大都分消耗在塑性階段。膨脹劑的混凝土的凝結時間宜控制在l0—20小時的范圍內,一般厚度的構件采用下限,大體積混凝土采用上限。

5)、混凝土標號和每方混凝土中的水泥用量

縱觀混凝土的裂縫情況,低標號的混凝土開裂較輕,高標號的混凝土開裂較重?；炷翗颂栐礁?每方混凝土中的水泥用量越大,混凝土的收縮越大,因此,必須相應提高膨脹劑的摻量。

6)、粉煤灰

在混凝土中摻加適量的粉煤灰,可明顯改善混凝土的和易性,降低大體積混凝土的水化熱,控制混凝土的溫差收縮應力。但粉煤灰對混凝土干縮率的影響目前還沒有統一的觀點,有的人認為粉煤灰增大混凝土的干縮率,有的人認為基本無影響。不管粉焊灰是增大還足不影響混凝土的干縮率,它對摻膨脹劑的混凝土的膨脹率是有影響的。在配制補償收縮混凝土時,必須把粉煤灰的量計入到膠凝材料中,即計算膨脹劑摻量時,應把粉煤灰的量一并加到水泥中計算。否則,混凝土的限制膨脹率明顯偏低。

因此,在配制補償收縮混凝土配合比時,應增加混凝土限制膨脹率的檢測項目,對混凝土是否確實具有微膨脹性進行實際檢測。只有這樣,才能更好地或用補償收縮混凝土來控制混凝土的裂縫。同時,在進行補償收縮混凝土配合比設計時,膨脹劑的摻量要根據所要求的限制膨脹率進行確定。

補償收縮混凝土的養護工作很重要。特別是一些大體積混凝土,摻加膨脹劑后.必須嚴格控制混凝土的降溫速率和混凝土的內外溫差,做好養護工作。如果養護不好,補償收縮混凝土會與普通混凝土一樣,也會產生裂縫。水平和混凝土構件采用灑水、覆蓋的養護方法均可,但墻體灑水養護不好做,也不好覆蓋。為此,可采用延長模板的留置時間、在水平施工縫上澆水的養護方法進行混凝土的養護工作,模板的留置時間一般要求不得低于7天。采用這種養護方式,即能減少混凝土本身的水分的散失速度,又保證了墻體混凝土在早期處于—個相對地較穩定的溫度、濕度環境,避免了風速、太陽暴曬等引起混凝土急劇干縮的因素,有效地控制長墻結構混凝土易產生豎向裂縫的現象。

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