使用膨胀剂防治混凝土开裂的关键技术

王雪峰，罗 梅

1 开封盛和建筑安装有限公司（475000） 2 开封市建筑工程质量监督站（475004）

随着《通用硅酸盐水泥》（GB 175-2007）标准的实施，水泥的细度和早期强度大大提高，加之高砂率、高流动性的预拌混凝土的大量应用,混凝土结构物的裂缝比以往更加严重。如何对结构物裂缝采取有效的控制已成为所有混凝土工作者必须面对的问题。根据施工经验，在混凝土中掺加适当的UEA膨胀剂制成补偿收缩混凝土，同时对混凝土进行合理的配比设计，采取关键的施工技术和充分的保湿养护,可对混凝土的裂缝进行有效的控制。我国从80年代中期就开始进行混凝土膨胀剂的研制与工程应用，但是长期以来,由于设计和施工单位对膨胀剂的片面认识,这项技术在控制混凝土结构裂缝方面没有取得应有的效果。鉴于此，笔者从膨胀剂的膨胀机理来探讨膨胀剂控制混凝土裂缝的技术要点。

1 膨胀机理分析

补偿收缩混凝土配比设计时,依据生产厂家使用说明书中推荐的掺量，采用内掺法（UEA等量取代水泥）将UEA掺入混凝土中,在混凝土凝结硬化的初期1～14 d龄期可生成大量膨胀结晶水化物—三硫型水化硫铝酸钙即钙矾石,使混凝土产生适当体积膨胀用以补偿混凝土的收缩,在钢筋、邻位等的约束下,可在混凝土中建立0.2～0.7MPa的预压应力,抵消混凝土干缩时产生的拉应力,也推迟混凝土的收缩过程，使其抗拉强度得到较大增加，当混凝土开始收缩时，足以抵消混凝土收缩应力的作用,从而防止或减少混凝土收缩裂缝。

UEA在水化生成钙矾石过程中需要大量的水,钙矾石分子中有32个结晶水，更需要大湿度的环境，尤其是在混凝土浇筑早期，如果湿度不够，即使是延长养护时间也难以达到其应有的极限膨胀值。可见，对补偿收缩混凝土进行保湿养护是保证其充分水化的必要条件。

膨胀剂的膨胀作用除了有大小不同之外,更重要的是应合理的发挥其作用的时间。膨胀作用应当在混凝土具有一定强度的一段时间内以一定的速率增长,才能发挥其最佳效果。如果太早则因强度不够或是混凝土尚有一定塑性时膨胀能力被吸收而发挥不出来。如果膨胀太迟则又会因混凝土已具备较高强度,膨胀作用又可能破坏已形成的水泥石结构。只有全面了解膨胀剂的作用机理，并合理控制影响膨胀作用的各个因素,才能使补偿收缩混凝土的使用取得理想效果。膨胀剂的膨胀作用主要发生在混凝土浇筑的初期1～4 d，一般在14 d以后其膨胀率就趋于稳定。这期间也是水泥水化的重要阶段。如果在混凝土浇筑后没有进行保湿养护,混凝土会大量脱水，由于水化反应的停止,会加大混凝土的收缩，使得混凝土的裂缝提前出现，同时由于水化所需求的水供应缺乏,或者由于硫铝酸钙水化不充分形不成足够的膨胀值,或者膨胀率大于水泥水化速度而影响了强度的发展，甚至膨胀能力被尚有塑性的混凝土“吸收”，掺加UEA后不仅没有对控制裂缝起到效果,反而会加剧混凝土的开裂。

2 UEA混凝土配比设计要点

所选用的水泥、砂、石、掺合料、外加剂等各类原材料质量均应符合相应标准的要求。配比设计应按《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ 55-2000）并结合《混凝土外加剂应用技术规程》（GB 50119-2003）进行。胶凝材料最少用量（水泥、膨胀剂和掺合料的总量）应满足:补偿收缩混凝土300 kg/m3，填充用膨胀混凝土350 kg/m3,自应力混凝土500 kg/m3，水胶比不宜大于0.5。用于有抗渗要求的补偿收缩混凝土的水泥用量应不小于320 kg/m3，当掺入掺合料时，其水泥用量不应小于280 kg/m3。补偿收缩混凝土的膨胀剂掺量不宜大于12%，不宜小于6%;填充用膨胀混凝土的膨胀剂掺量不宜大于15%，不宜小于10%。其掺入量的计算方法属于内掺法。

3 施工控制

尽管补偿收缩混凝土的使用已有多年，但由于目前建筑工程中裂缝的普遍出现,对补偿收缩混凝土的防裂机理及施工技术做更加深刻的研究,可以使这项技术在建筑工程中发挥有效的作用。

膨胀剂防止裂缝必须与诸多条件配合起来才能有效，其中养护不好是在施工中最容易出现的问题,尤其是在炎热或者大风干燥的天气。掺加UEA的补偿收缩混凝土需要有比普通混凝土更加严格的养护措施才能发挥其膨胀作用，保湿养护是补偿收缩混凝土施工中最重要的环节。

掺有UEA的混凝土必须加强养护,在混凝土浇筑后的1～14 d必须采取湿养护,以保证早期膨胀量得以充分发挥，避免后期膨胀过大。考虑到施工进度的影响，如果无法采用覆盖草帘的办法,则在混凝土终凝后开始进行浇水养护，浇水次数以能保持混凝土表面湿润为宜，养护天数不少于14 d。

4 结语

使用UEA配制的补偿收缩混凝土应通过合理的设计，并对混凝土进行充分的保湿养护,才能对控制混凝土裂缝有显著效果。