关于补偿收缩混凝土施工技术应用的探讨

摘要：通过补偿收缩混凝土施工技术应用的探讨，以提高超长混凝土结构、大体积混凝土底板的防裂抗渗能力。

关键词：补偿收缩混凝土 限制膨胀率 超长结构无缝施工 大体积混凝土施工 防裂抗渗

普通水泥混凝土是重要的建筑材料，然而干缩开裂是其主要的缺陷，往往因此造成渗漏，钢筋锈蚀，导致建筑物的使用寿命降低，为此研制了各种各样的膨胀剂，用于制备膨胀混凝土，其主要特点是在潮湿条下能产生适度的体积膨胀，借助钢筋及其它约束条件产生一定的化学预应力（自应力）以抵消由于收缩所产生的拉应力，从而起到补偿收缩、防止开裂，提高抗渗能力的目的。一般情况下，产生1.0Mpa以下自应力的混凝土为补偿收缩混凝土，1.0Mpa以上自应力的混凝土为自应为混凝土。

1、补偿收缩、防止开裂的概念

普通水泥砼的干缩率一般在0.04%左右，当其干缩应力大于混凝土的抗拉强度时，混凝土构件即会开裂；混凝土的极限延伸值为-0.02%，当其干缩率超过-0.02%时，混凝土构件也会开裂。在制备混凝土时加入适量的膨胀剂，可补偿收缩、防止开裂。（如图所示）

由上图可知，曲线1的膨胀率大于0.04%，在空气中放置1年仍能保持0.8×10-4的膨胀值。曲线2的膨胀率为0.02%，经1年的自然养护，其干缩率未超过-0.02%，而曲线3的膨胀率为0.01%，经1年得自然养护其干缩率即超过-0.02%，造成混凝土开裂，因此关键是要有合适的膨胀率。

2、限制膨胀率ε2指标的确定

限制膨胀率ε2的大小在工程应用中非常重要。ε2数值大，自应力值高，其补偿收缩、防裂抗渗的能力就强；ε2数值小，其补偿收缩防裂抗渗的能力就弱。因此限制膨胀率ε2是建筑结构防裂抗渗的重要参数。

在工程应用中，为配制补偿收缩混凝土，最常用的方法是在混凝土中参加膨胀剂（UEA和HEA）。而认为只要掺加了膨胀剂，就能控制混凝土不产生裂缝的概念是错误的，因为在设计配筋和施工合理的条件下，衡量补偿收缩混凝土补偿收缩能力最重要的指标是混凝土的限制膨胀率ε2。在应用中，必须事先进行补偿收缩混凝土配合比设计，在设计和试配补偿收缩混凝土时，除对混凝土的强度、抗渗等指标进行检测外，最重要的是进行混凝土限制膨胀率的测试，根据工程不同部位约束的大小来设计混凝土限制膨胀率的大小，从而确定膨胀剂的合理掺量。经查相关资料，混凝土的限制膨胀率以0.03%～0.05%之间为宜。

3、补偿收缩混凝土的强度情况

混凝土的强度通常是指自由状态下的强度。膨胀率与自由状态下的强度是矛盾的，膨胀率大，在自由状态下（无限制），由于膨胀结晶物的生成，孔隙多，故强度稍有降低。但在限制状态下（钢筋或邻位限制），混凝土结构密实，不但不会降低强度，还可提高20%的强度。上述事实说明膨胀稍大并不影响限制条件下（实际结构）的强度。考虑到这个因素在设计补偿收缩混凝土时，要求的强度（自由状态下的强度）可稍低些，从而达到经济节约的目的。

4、混凝土结构无缝设计

混凝土结构无缝设计是以掺膨胀剂的补偿收缩混凝土为结构材料，以加强带代替后浇带连续浇筑超长混凝土结构的一种新技术，加强带宽2m，加强带两侧架设密孔铁丝网，用主筋加固防止混凝土流入加强带内。适当增加带内温度钢筋（10%～15%）施工时先浇带外混凝土，浇到加强带时改用大掺量膨胀剂的混凝土，考虑到膨胀作用会使强度降低，混凝土等级要比两侧提高5Mpa，加强带浇筑后要特别注意加强养护。如此循环施工可连续浇筑100m～200m的超长结构。

但是，无缝设计必须慎重实施，其条件是：

（1）、基础要牢固。

（2）、同一工程中有塔楼和裙房时，由于对地基的压力不同，必须留沉降缝。

（3）、需采用膨胀率较大的膨胀剂。

（4）、混凝土收浆后或凝结前用抹子搓压3遍，以消除混凝土表面裂缝。

（5）、加强养护、保持混凝土潮湿。

通常认为缝间距为60m，每60m设一个后浇加强带，带宽2m，带两侧设密孔铁丝网，并用主筋加固。先浇带外混凝土7～140d后，再浇带内混凝土，增加带内混凝土膨胀剂的掺量，强度提高5Mpa，并加强浇水养护。对于侧墙，由于其暴露面积大，水分蒸发快，养护困难，容易开裂，宜采用后浇带方案，28d后再浇后浇带砼。

5、大体积砼温差裂缝控制

为避免大体积混凝土开裂，可采用补偿收缩混凝土。设混凝土的综合温差T=T1+T2（其中T1为混凝土的中心温度与环境平均温度之差，T2为当量温差），根据规范要求：T1≤25℃，按T2=ε/a，收缩时ε为正值，膨胀时ε为负值。设混凝土的膨胀系数ε=1×10-4、a =1×10-5，代入上式则T2=-10℃设ε=2×10-4则T2= -20℃故T= T1-10℃或T= T1-20℃。即每产生1×10-4膨胀时，可降低中心温度10℃，因此采用膨胀混凝土可降低综合温差，防止开裂。

另外为避免大体积混凝土开裂，要尽量降低水泥用量，采用低水化热水泥。掺加粉煤灰降低水化热温度，引进缓凝剂，通过缓凝作用推迟水化热放热峰值，以减少集中放热量。并加强大体积混凝土的保温保湿养护，以减少综合温差。当混凝土冷缩时，混凝土发挥膨胀性能可起补偿冷缩，防止开裂的作用。