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探析膨脹劑在防水混凝土中的正確應(yīng)用
摘要：從膨脹劑的選擇應(yīng)用，以及防水混凝土設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)和維護(hù)等諸多方面對(duì)膨脹劑在防水混凝土中的應(yīng)用進(jìn)行了闡述。關(guān)鍵詞：膨脹劑；防水混凝土；限制膨脹率；摻量
隨著膨脹劑在防水混凝土中的廣泛應(yīng)用，因膨脹劑應(yīng)用不當(dāng)而引起的質(zhì)量事故不斷發(fā)生，以致有人誤認(rèn)為：不摻膨脹劑不裂，摻了反而會(huì)裂。膨脹劑在實(shí)際工程中的應(yīng)用效果波動(dòng)很大，同一種膨脹劑在一個(gè)工程中防水抗裂效果顯著，用于另外類似的工程中卻失敗。摻了膨脹劑并非萬(wàn)無(wú)一失，不正確的應(yīng)用甚至適得其反。膨脹劑的應(yīng)用技術(shù)愈來(lái)愈引起人們的重視�；炷林腥魏尾牧系膽�(yīng)用離不開(kāi)其綜合使用環(huán)境，本文著重介紹膨脹劑在防水混凝土中的正確應(yīng)用。
1、膨脹劑在防水混凝土中的作用機(jī)理
水泥水化發(fā)生體積收縮，混凝土中的水分蒸發(fā)產(chǎn)生干燥收縮，水泥水化產(chǎn)生大量水化熱和結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差變化引起收縮，這些收縮都會(huì)導(dǎo)致混凝土的裂縫，對(duì)結(jié)構(gòu)的剛性自防水是十分不利的。膨脹劑的主要功能是補(bǔ)償混凝土硬化過(guò)程中的早期干縮裂縫和中期水化熱引起的溫差收縮裂縫，減少收縮開(kāi)裂，尤其適用于地下、水工、海工、地鐵等防水混凝土結(jié)構(gòu)工程。
如目前國(guó)內(nèi)廣泛應(yīng)用的硫酸鈣類膨脹劑、若以適宜的摻量摻入混凝土中，可減少混凝土的裂縫。其作用機(jī)理為：硫酸鈣類膨脹劑與水泥反應(yīng)形成鈣礬石（C3A.CaSO4.32H2），并產(chǎn)生體積膨脹，在鋼筋和鄰位的約束限制條件下，可在混凝土中建立一定的預(yù)壓應(yīng)力（0.2～0.7MPa），改善混凝土的應(yīng)力狀態(tài)，提高抗裂性能，補(bǔ)償混凝土的收縮拉應(yīng)力，減少裂縫，從而提高防水性能。同時(shí)，由于鈣礬石具有填充、堵塞毛細(xì)孔縫的作用，改善了混凝土的孔結(jié)構(gòu)，降低總孔隙率，從而提高了混凝土的抗?jié)B性能。
然而，膨脹劑并非萬(wàn)能、一摻就靈的，只有科學(xué)使用膨脹劑，才能收到理想效果，否則會(huì)適得其反。
2、膨脹劑的選用和摻量
2.1結(jié)合工程實(shí)際選用合適類型的膨脹劑
《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》GBJ50119—2003中規(guī)定，硫鋁酸鈣類、氧化鈣一硫鋁酸鈣類膨脹劑不能用于長(zhǎng)期處于環(huán)境溫度為80℃以上的工程。雖然規(guī)范沒(méi)有限制長(zhǎng)期的時(shí)間，但考慮到安全，如果沒(méi)有足夠的降溫措施，在厚度2m以上的混凝土結(jié)構(gòu)和厚度1m以上的基礎(chǔ)底板等厚大結(jié)構(gòu)中應(yīng)慎重使用膨脹劑。因?yàn)榕蛎泟┰诤翊蠼Y(jié)構(gòu)內(nèi)，水化程度降低，膨脹能減小，甚至鈣礬石分解，達(dá)不到預(yù)期的補(bǔ)償收縮作用。為防止和減少混凝土溫度裂縫，其內(nèi)外溫差一般宜小于25℃。
應(yīng)用氧化鈣類膨脹劑時(shí)，由于CaO水化生成Ca（OH）2，而Ca（OH）2化學(xué)穩(wěn)定性差和膠凝性較差，它與CL-、SO42-、Na 、Mg2 等離子進(jìn)行置換反應(yīng)，形成膨脹結(jié)晶體或被溶析出來(lái)，因此從耐久性角度考慮，該類膨脹劑不得用于海水和有侵蝕性介質(zhì)的工程。
采用復(fù)合型膨脹劑，如緩凝型復(fù)合膨脹劑，有利于商品混凝土的遠(yuǎn)距離運(yùn)輸和泵送；抗凍型復(fù)合膨脹劑則適用于冬期施工的膨脹混凝土。
2.2選用經(jīng)過(guò)嚴(yán)格檢測(cè)的膨脹劑
面對(duì)市場(chǎng)上種類繁多、良莠不齊的膨脹劑，選用時(shí)，最重要的是要看其是否符合《混凝土膨脹劑》JIC475—2001）標(biāo)準(zhǔn)。其中，應(yīng)特別注意21d空氣中限制膨脹率值是否合格。測(cè)定限制膨脹率時(shí)，對(duì)儀器、檢驗(yàn)環(huán)境等要求非常嚴(yán)格。膨脹劑進(jìn)入工程現(xiàn)場(chǎng)后，必須經(jīng)檢測(cè)合格后才能入庫(kù)、使用。劣質(zhì)膨脹劑經(jīng)常摻加粉煤灰，不能形成足夠的膨脹源，限制膨脹率不合格，因而不能很好地起補(bǔ)償收縮作用。
2.3混凝土限制膨脹率和限制干縮率的檢測(cè)
2.4確定膨脹劑的合適摻量
膨脹劑的主要功能是補(bǔ)償收縮，大量工程實(shí)踐表明，基于不同結(jié)構(gòu)部位的收縮變形值不同，各部位的防水混凝土的限制膨脹率和膨脹劑摻量也應(yīng)不同。
此外，膨脹劑與不同的水泥和減水劑的適應(yīng)性不同，在同一配合比下，也會(huì)產(chǎn)生不同的限制膨脹率。因此必須根據(jù)工程原材料試配補(bǔ)償收縮混凝土，配比除滿足混凝土坍落度、強(qiáng)度、抗?jié)B等級(jí)外，還應(yīng)滿足限制膨脹率的性能要求。膨脹劑只有摻量適宜，才能達(dá)到設(shè)計(jì)要求的限制膨脹率。
設(shè)計(jì)摻膨脹劑的防水混凝土配合比應(yīng)符合下列規(guī)定：
1）水膠比不宜大于0.5.
2）用于補(bǔ)償收縮混凝土的水泥用量應(yīng)不小于320kg／m3；當(dāng)摻入摻合料時(shí)，水泥用量不應(yīng)小于280kg／m3；用于填充的膨脹混凝土膠凝材料用量應(yīng)不小于350kg／m3 3）膨脹劑摻量按等量取代膠凝材料的內(nèi)摻法
4）膨脹劑與其它外加劑復(fù)合使用要注意相容性。經(jīng)試驗(yàn)確定種類和摻量
3、防水混凝土設(shè)計(jì)
建筑結(jié)構(gòu)的抗裂防滲控制是系統(tǒng)工程，作為設(shè)計(jì)單位，設(shè)計(jì)選用摻膨脹劑的補(bǔ)償收縮混凝土作為防滲方案時(shí)也應(yīng)注意正確應(yīng)用膨脹劑。
3.1應(yīng)注明限制膨脹率
首先，設(shè)計(jì)圖上指明生產(chǎn)廠家是違規(guī)的，但可推薦品牌種類。其次，不應(yīng)指定摻量，而應(yīng)標(biāo)明強(qiáng)度、抗?jié)B等級(jí)、限制膨脹率和限制干縮率，由用戶根據(jù)這些設(shè)計(jì)指標(biāo)要求通過(guò)試配確定適宜的膨脹劑摻量。
3.2采取必要的構(gòu)造措施
摻膨脹劑的混凝土是通過(guò)鋼筋和鄰位的約束在結(jié)構(gòu)中建立預(yù)壓應(yīng)力的，所以設(shè)計(jì)應(yīng)采用細(xì)而密的配筋原則，同時(shí)在結(jié)構(gòu)開(kāi)口部位、變截面部位和出入口部位適量增加附加筋。
墻體由于施工困難、養(yǎng)護(hù)差、受外界溫差影響大，易出現(xiàn)縱向收縮裂縫，其水平構(gòu)造筋的配筋率宜大于0.4％，水平筋的間距一般宜小于150mm，墻體中部或頂端300～400mm范圍內(nèi)宜為50～100mm.
地下室和水工構(gòu)筑物的底板和邊墻的后澆縫最大間距不宜超過(guò)60m.對(duì)于強(qiáng)度等級(jí)C50～C60的墻體，單獨(dú)摻膨脹劑難以補(bǔ)償收縮應(yīng)力，設(shè)計(jì)可采用復(fù)合摻入膨脹劑和纖維的抗裂混凝土。
4、防水混凝土施工
4.1膨脹劑的計(jì)量
膨脹劑的摻加一定要保證計(jì)量準(zhǔn)確，摻量誤差應(yīng)小于±2％。膨脹劑摻少了，不能形成足夠的膨脹能，不能完全補(bǔ)償混凝土的收縮；摻多了，膨脹能太大，會(huì)導(dǎo)致膨脹開(kāi)裂。
4.2防水混凝土的攪拌
現(xiàn)場(chǎng)拌制混凝土的拌和時(shí)間要比普通混凝土延長(zhǎng)30s，以保證膨脹劑在混凝土中均勻分散。
4.3防水混凝土的澆筑
摻膨脹劑的混凝土澆筑方法和技術(shù)要求與普通混凝土基本相同：振搗必須密實(shí)，不得漏振、欠振和過(guò)振。在混凝土終凝之前，采用機(jī)械或人工多次抹壓，防止表面沉縮裂縫的產(chǎn)生。
4.4防水混凝土的養(yǎng)護(hù)
試驗(yàn)表明，潮濕養(yǎng)護(hù)條件是確保摻膨脹劑混凝土膨脹性能的關(guān)鍵因素。因?yàn)樵诔睗癍h(huán)境下，水分不會(huì)很快蒸發(fā)，鈣礬石等膨脹源可以不斷生成，從而使水泥石結(jié)構(gòu)逐漸致密，不斷補(bǔ)償混凝土的收縮。因此施工中必須采取相應(yīng)措施，保證混凝土潮濕養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14d.
基礎(chǔ)底板易養(yǎng)護(hù)，一般用麻袋或草席覆蓋，定期澆水養(yǎng)護(hù)；能蓄水養(yǎng)護(hù)最好。
墻體等立面結(jié)構(gòu)，受外界溫度、濕度影響較大，易發(fā)生縱向裂縫。實(shí)踐表明，混凝土澆筑完后3～4d水化溫升最高，而抗拉強(qiáng)度很低，因此不宜早拆模板，應(yīng)采用保溫性能較好的膠合板，減少墻內(nèi)外的溫差應(yīng)力，從而減少裂縫。墻體澆筑完后，從頂部設(shè)水管慢慢
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