补偿收缩混凝土的开发应用.doc

补偿收缩混凝土的开发应用年以前我国补偿收缩砼主要以膨胀水泥作为胶凝材料年以后则以砼膨胀剂为主其原因是膨胀剂使用灵活方便价格较低可调节膨胀剂的掺量获得不同膨胀系数的补偿收缩砼然而工程界对这个材料有个认识过程据统计在年间膨胀剂的年销量约吨年以作者为首研制成功膨胀剂狠抓了生产与技术的研究带动了我国膨胀剂的开发应用年销量突破万吨大关年为万吨年为万吨年为万吨年为万吨年为万吨年来累计销售量达万吨折合补偿收缩砼达万其中膨胀剂占全国总销量的成功地应用于上千个大中型抗裂防渗工程可以说我国膨胀剂年销量局世界第一比首先开发膨胀剂的日本多倍现简介这些应用技术成果如下结构自防水技术钢筋砼结构既能承重又能防水称之为结构自防水在年以前结构防水原理都是通过某种手段去减少砼的空隙和毛细孔缝以提高砼的抗渗性能然而工程实践表明这些防水技术往往得不到令人满意的效果这是由于人们忽视了水泥砼收缩的致命弱点尽管砼很密实但砼干缩和冷缩会使结构产生裂缝从而破坏了结构的整体防水功能膨胀剂以内掺替代水泥率水泥中可拌成补偿收缩砼通过大量的试验表明它具有良好的抗裂性抗渗标号大于对强度无影响后期强度增长率高于不掺的砼强度对钢筋无腐蚀对水质无影响它是一种优质的抗裂防渗新材料为结构自防水砼较理想的特种外加剂补偿收缩砼首用于亚运工程的奥体中心田径场和曲棍球场看台游泳管体博管地下室康乐宫游戏乐园获得大面积成功随后在天津第一中心医院大连港指挥中心青岛王朝大酒店等高层建筑的地下室取消外防水卷材靠砼自防水获得成功现在砼已在数千座高层建筑地下室水厂和电厂的水工结构地铁和隧道等防水结构中应用大部分是自防水对于特别重要的建筑物如北京西客站首都国际机场新航站楼则采取砼与卷材两道防水措施起到双保险作用我们认为不论何种情况结构自防水是根本防裂比抗渗更重要要防裂就要补偿砼的收缩要补偿砼收缩最好的途径就是加入膨胀剂经过上千个防水工程实践和专家考察论证年建设部施工管理司把补偿收缩砼防水工法列入国家级工法这是我国结构自防水技术的重大突破已在全国推广无缝设计施工新技术考虑砼收缩变形设计规范规定每设一道后浇缝后再用膨胀剂填缝这样施工麻烦延长工期且易留下渗水隐患设计院提出能否把它取消我们通过理论计算和工程实践提出以膨胀剂加强带取代后浇缝沉降缝除外实现砼连续浇注超长结构的设计施工新方法该方法的原理是在结构收缩应力最大的地方给予较大的膨胀应力具体做法加强带一般设在后浇缝处带宽带的两侧分别架设密孔铁丝网目的是防止不同配比的砼流入加强带内施工时现浇带外小膨胀砼掺入浇到加强带时改用大膨胀砼掺入该处砼强度等级比两侧砼高个等级如此连续浇注下去实现无缝施工超长钢筋砼结构无缝设计与施工方法专利申请号已应用于北京十三陵水库九龙游乐宫北京当代商城北京西客站主楼东西楼广州天汇大厦钓鱼台国宾馆酒店福州长乐机场航站楼等上百座超长地下建筑获得圆满成功补偿收缩砼这一新的应用技术在世界独创该方法已引起我国设计施工界的巨大关注正在全国推广大体积结构砼裂缝控制新方法为控制大体积砼温差裂缝在设计和施工方面已有许多成功经验措施如掺入缓凝剂粉煤灰降低砂石温度和埋设冷水管等但代价较大近年来我国有些高层建筑底版设计厚度达砼等级边墙砼对于以上砼水泥用量约即使粉煤灰替代部分水泥砼的水泥热仍相当高可使砼内部温度高达当砼内外温差超过时有可能导致砼结构出现贯穿性裂缝根据吴中伟院士提出的砼干缩和冷缩联合补偿的理论在水泥中掺加膨胀剂粉煤灰和缓凝减水剂的三掺技术在降低水化热的同时通过产生的前期膨胀以补偿砼干缩后期微膨胀以补偿冷缩这种抗的方法较好地解决了大体积砼尤其以上大体积砼的温差裂缝的控制问题在北京高层建筑又厚又大的底板几乎都采用补偿收缩砼又如广州天汇大厦为砼青岛中银大厦为砼上海世界贸易商城为砼等为控制温差裂缝采用砼均获得成功在我国的防原子辐射和卫星发射井等大体积特种砼结构也采用砼获得成功刚性屋面防水技术采用补偿收缩砼做刚性屋面比普通细石防水砼更好其原由是提高了砼的抗裂性以柔性分隔缝缓解屋面的温差裂缝这种在预制板或保温层上做厚配以双向钢筋补偿收缩砼屋面已在江苏浙江江西安徽福建广西乌鲁木齐等省区和城市推广应用万获得良好效果近年来南方多采用现浇防水屋面厚度配以双向钢筋砼等级大于为解决屋面裂渗难题在水泥中掺加拌成补偿收缩砼浇注屋面可连续浇注不留逢类似这种防水屋面的体育场看台应用十分成功例如北京奥体中心田径场看台厦门体育中心看台深圳体育中心看台绵阳市和沈阳市及天津市和平区体育场看台非洲吉布提共和国体育中心看台等累计面积约万使用时间最长达年之久至今防水效果甚佳补偿收缩砼防水屋面以列入我国屋面防水技术工程正在全国推广混凝土膨胀剂是指其在混凝土拌制过程中与水泥水拌和后经水化反应生成钙矾石或氢氧化钙使混凝土产生体积膨胀的外加剂它是一种矿物外加剂具有抗裂防渗的作用用它配制的混凝土称为膨胀混凝土目前在国内应用非常广泛对提高混凝土建筑的质量起到了积极的作用使用混凝土膨胀剂可以配制补偿收缩混凝土填充混凝土填充砂浆和自应力混凝土目前市场上许多防水剂也是用膨胀剂与化学外加剂复合而成在我国膨胀剂被大量用于补偿收缩混凝土补偿收缩混凝土是由水泥水化产生体积膨胀通过膨胀能对限制力作功产生的限制膨胀抵消混凝土干燥降温以及荷载等作用引起的限制收缩一般在所使用的配筋条件下能使混凝土内部建立兆帕的压应力主要是对干燥收缩进行补偿补偿收缩混凝土与普通混凝土的主要区别在于由于限制膨胀的作用改善了混凝土的应力状态由于膨胀性晶体的填充作用使水泥石中的大孔变小总孔隙率下降改善了混凝土的孔结构从而提高了混凝土的抗渗性它具有一般防水混凝土无法相比的抗裂能力混凝土科学是一门实验科学补偿收缩混凝土作为一种特种混凝土埠必项遵循这个规律在傅用前一定要进行试验结果符合设计要求才能施工不能仅给一个或的建议掺量而不进行膨胀性能试验鉴于很多工程是由于使用方法不当导致没有达到预期目的因此在今后要加强补偿收缩混凝土应用技术的推广普及工作制定相应的应用指南和规范研究适合补偿收缩混凝土的裂缝发展趋势测试评价方法在膨胀剂产品方面要加快研究可调控膨胀能和膨胀速率的高性能膨胀剂有效的补偿高性能混凝土收缩提高膨胀剂对混凝土发展的适应性使用补偿收缩混凝土技术可以简化施工提高工效和工程质量降低工程造价是增加设计可靠性的理想手段但在一些应用环节要注重应用条件客观看待它对各种收缩的补偿能力做到科学合理安全使用尤其在超长结构中使用时要明确它只能对干缩进行补偿避免不必要的工程质量事故使混凝土膨胀剂和补偿收缩混凝土健康发展如何正确使用混凝土膨胀剂一怎样选用膨胀剂膨胀剂主要功能是补偿混凝土硬化过程中的干缩和冷缩为减免收缩开裂它可以应用于各种抗裂防渗混凝土尤其适用于与防水有关的地下水工海工地铁隧道和水电等钢筋混凝土结构工程选用膨胀剂时首先检验它是否达到混凝土膨胀剂建材行业标准主要看三项一是碱含量二是水中限制膨胀剂三是掺量北京市建委规定掺量才能入市我国膨胀剂有三种类型硫铝酸钙类如等氧化钙硫铝酸钙类如和氧化钙类由于钙矾石的化学稳定性和耐水性优良国内外绝大多数生产硫铝酸钙类膨胀剂水化生成可以产生膨胀但在压力水下易溶解所以规范中规定含膨胀剂不得使用在地下海工等防水工程中目前只有北京市有两家生产用户应根据不同性质的工程选用恰当类型的膨胀剂有些厂家以高额回扣手段或者以贬低人家抬高自己的手段推销自己的膨胀剂有的厂搞伪宣传把膨胀剂吹成万能之药遇到这些情况请您提高警惕不管怎样用户都应随机抽样按厂家推荐的掺量检验其膨胀剂是否达标才能决定取舍凡膨胀剂中碱含量超过掺量超过者均属淘汰产品不得使用二如何确定补偿收缩混凝土的配合比现在发现不少用户在使用膨胀剂时有些误区主要有掺膨胀剂的补偿收缩混凝土配合比设计不明晰膨胀剂是内掺还是外掺当有粉煤灰等掺合料时又如何设计按混凝土外加剂应用技术规范规定膨胀剂掺量是按等量取代胶凝材料的内掺法当基准混凝土的水泥用量为膨胀剂掺量为时膨胀剂水泥当混凝土中掺入粉煤灰等掺合料时则膨胀剂分别取代水泥和粉煤灰即膨胀剂粉煤灰水泥在配制防渗混凝土时按规范规定水泥用量不得小于如掺入粉煤灰等则水泥用量不得小于以此为基准设计掺膨胀剂的混凝土配合比由于各厂的水泥和粉煤灰活性不同各地砂石质量差异较大施工选用混凝土的坍落度也不同因此试验室应根据以往的经验确定基准混凝土的水泥和粉煤灰单方用量再按上式计算膨胀剂的掺量大多数施工单位和搅拌站只测掺膨胀剂混凝土的坍落度强度和抗渗标号不测混凝土的限制膨胀率存在一掺就灵的盲目思想这是使用膨胀剂最大误区根据规范掺膨胀剂的补偿收缩混凝土的特性指标是水中养护的限制膨胀率测定方法是用试件中间预埋入限制钢筋骨架当混凝土强度达到时脱模用千分表测长仪测定初始长度然后放入水中测定其伸长率测长仪和钢筋骨架可以从中国建材院水泥所或辽宁省瓦房店市仪器厂购进膨胀剂主要用途是补偿收缩根据大量工程实践表明防水工程的底板混凝土的限制膨胀率侧墙后浇带或膨胀加强带为宜不同的结构部位的抗裂要求不同因此膨胀剂掺量是不同的由于膨胀剂与水泥和减水剂的应用性不同试验表明在同一配合比下用冀东水泥的混凝土膨胀率较小而用琉璃河邯郸水泥的混凝土膨胀率较大另外实施后的水泥标准各厂为了达到水泥标号一般都把水泥熟料中和提高水泥比表面积提高到水泥收缩率会增大这就说明必须根据工地原材料试配补偿收缩混凝土在满足混凝土坍落度强度和抗渗标号情况下必须达到限制膨胀率的设计要求否则要调整膨胀剂掺量有些单位把膨胀剂当防水剂使用这是可以的但一般防水剂只能提高混凝土抗渗性能但不能抗裂而膨胀剂首要解决混凝土结构的抗裂不裂就不渗而达到补偿收缩的抗裂作用关键是混凝土膨胀率能否满足不同结构的补偿收缩要求必须指出厂家推荐的膨胀剂掺量只能作参考据我们知道有些厂家的膨胀剂质量波动较大有的甚至是调包的伪劣产品因此我们要检测混凝土的限制膨胀率并以此作为配合比的主要依据这就要求各单位混凝土试验室配备测限制膨胀率的仪器设备和检测人员许多单位反映膨胀剂替代水泥后混凝土强度下降因而认为少掺膨胀剂有保险这也是个误区研究表明膨胀剂发生膨胀使用主要在而强度试件是自由状态钙矾石膨胀对水泥结构有微小破坏所以抗压强度比空白混凝土下降左右属正常现象而强度完全可以达到设计标号在实际工程中混凝土结构都受到钢筋和邻位的约束我们试验表明带模养护的膨胀混凝土试件的限制强度比自由强度高所以不必担心掺膨胀剂的混凝土强度下降不能以自由强度作判断应以强度是否达到试验强度为准把膨胀剂视为早强剂是错误的以强度降低为理由而少掺膨胀剂也是错误的试验表明掺膨胀剂混凝土抗压强度达到试配强度的便可达标膨胀剂掺量有意和无意少掺又是使用补偿收缩混凝土的大误区我们发现试验室的混凝土配合比是正确的但实际作掌握在民工的手中由于许多工地和搅拌站没有专门的膨胀剂计量装置靠民工以斗代秤加料由于监督不严或马虎民工加料有随意性大多是少掺更甚者有的承包人为了多赚钱故意让民工少掺向业主多要钱有些工程用了膨胀剂混凝土仍开裂我们曾多次实地调查按混凝土总量计少用膨胀剂原设计掺实际只掺这样混凝土那能补偿收缩开裂就不足为怪了我们认为工地和搅拌站要加强管理排除不正之风必须按混凝土配合比加足膨胀剂是保证工程质量的重要措施有的用户拘泥于膨胀剂的推荐掺量如为不敢超过这也是使用的误区实际工程中如后浇带或膨胀加强带要用大膨胀混凝土填充要求混凝土膨胀率达到标号提高要掺入膨胀剂才能达到如只限于掺就不能满足设计要求有可能开裂所以应根据不同结构部位科学地掺入不同数量膨胀剂才能达到补偿收缩的要求有些推销员不负责任地进行误导把本厂膨胀剂的标准掺量故意降低本来是说成也可以有的把膨胀剂神化胡说掺入后保证混凝土不裂这些误导会使用户不能正确使用膨胀剂容易出现工程裂渗事故三设计中注意问题建筑结构裂渗控制是个系统工程许多设计单位推荐使用掺膨胀剂的补偿收缩混凝土作为一个防裂措施但他们对膨胀剂正确使用不了解也存在一些误区应以纠正在设计图纸上指明厂家是违规的可推荐膨胀剂品牌但不应指定掺量合理的说明是采用掺膨胀剂的补偿收缩混凝土强度等级抗渗标号混凝土水中限制膨胀率大于或者根据不同结构部位提出更高的膨胀率这样可由用户选择膨胀剂品牌及其合理掺量达到设计要求混凝土变形膨胀和收缩与限制是个矛盾的统一体膨胀要通过钢筋和邻位约束才能在结构中建立预压应力所以要求设计者采用细而密的配筋原则个别开口部和墙柱连接处由于应力集中易开裂应增添附加钢筋由于墙体难施工养护差受外界温差影响大易出现纵向裂缝要求墙体的水平构造筋的间距小于配筋率在左右在墙中部范围内水平筋的间距加密至形成一道暗梁以平衡收缩应力水平筋应放在受力竖筋外侧确保混凝土保护层厚度掺膨胀剂混凝土的后浇缝间距可延长至超过的超长结构可用宽的膨胀加强带代替后浇缝采用连续式或间歇式的无缝设计和施工方法这是中国建材院的专利技术鉴于该技术尚未列入规范因此设计院应在图纸上注明请中国建材院提供技术咨询服务否则技术风险责任自负四施工中注意问题施工单位对建筑结构的裂缝十分头痛认为混凝土中加入膨胀剂就能迎刃解决这也是个误区除了设计上保证合理配筋和补偿收缩混凝土的配合比保证足够的限制膨胀率外施工管理则是关键工地或搅拌站不按混凝土配合比掺入足够膨胀剂是普遍存在的现象造成浇筑的混凝土的膨胀效应极低何能补偿收缩这是首要一关必须加强管理确保膨胀剂掺量的准确性现场拌制的混凝土的拌合时间要比普通混凝土延长以保证膨胀剂和水泥减水剂拌合均匀提高其匀质性混凝土布料震捣要按施工规范进行膨胀混凝土要有充分湿养护才能更好地发挥其膨胀效应必须重视养护工作有的单位宣传掺膨胀剂的混凝土养护可以不严格这是十分错误的即使普通混凝土也要按规范充分养护只不过对膨胀混凝土提出更严格的养护要求养护期不小于边墙出现裂缝是个难题要求混凝土震捣密实匀质有的单位为加快施工进度浇筑混凝土内就拆模板其实这时混凝土的水化热温升最高早拆模板造成散热快增加了墙内外温差易于出现温差裂缝施工实践证明墙体宜用保湿较好的胶合板支模混凝土浇完后在顶部设水管慢淋养护墙体宜在第拆模板然后尽快用麻包片贴墙并喷水养护保湿养护即使用补偿收缩混凝土浇筑墙体也要以分段浇筑每段之间设宽膨胀加强带并设钢板止水片可在后用大膨胀混凝土回填养护不小于底板宜用蓄水养护冬施要用塑料薄膜和保温材料进行保温保湿养护楼板宜用湿麻袋复盖养护即使采取各种措施尤其以上混凝土墙体也难免不出现裂缝有的拆模板就发现有裂缝这是混凝土内外温差引起的要设法降低水泥用量减少混凝土早期水化热由于膨胀剂在的膨胀还没充分发挥出来有时难以完全补偿温差收缩但是膨胀剂可以防止和减少裂缝数量减小裂缝宽度裂缝修补原则小于裂缝不用修补大于非贯穿裂缝可以凿开用掺膨胀剂水泥砂浆修补对于贯穿裂缝可用化学灌浆修补为防止地下水有害离子对墙体的侵蚀并弥补缺陷我们建议在侧墙外壁用可湿作业的聚合物水泥基防水涂料作一层防水保护层混凝土浇筑完后建筑物进入使用阶段有些单位不注意维护保养在竣工之前就出现裂缝这是气温和湿度变化引起的因此地下室完成后要及时复土楼层尽快做墙体维护结构屋面要尽快作防水保温层