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      1. 關于混凝土膨脹劑應用的討論

        2016-03-10 10:00:32 107

        引言

        我國混凝土膨脹劑的應用已有20多年的歷史?;炷僚蛎泟┦窃谂蛎浰嗷A上發展而來的一種混凝土外加劑,在現場摻入硅酸鹽水泥可拌制成膨脹混凝土。膨脹劑的主要用途是補償收縮。

        我國膨脹劑的應用量很大,據不完全統計,至2008年,全國混凝土膨脹劑累計應用量達950萬t,居世界之首。筆者通過多年觀察,感到無論是摻膨脹劑的混凝土還是膨脹劑,量可喜,但質憂。在某些地方,只要是抗滲混凝土結構,幾乎達到了必摻的程度;有些工程施工圖直接注明了膨脹劑的型號,而且屋面防水層也要求摻,甚至出現個別民用建筑工程整個主體結構都摻的笑事。值得一提的是,工程界有不少人士認為,抗滲混凝土必須摻膨脹劑,不摻就不行,這種思維定式是否正確、合情合理,筆者就膨脹劑應用的實際情況討論一下,供工程界參考,不妥之處請指正。

        1膨脹劑生產廠家

        目前,全國膨脹劑生產廠有100多家,多為小生產企業。有的小膨脹劑生產廠技術落后,產品質量難以保證。同一廠家生產的同一型號膨脹劑,在不同使用單位可賣出不同的價格,今天只賣1000元/t,明天卻能賣出3000元/t的高價;有一些不法商以次充好,出現高效低摻量假冒偽劣產品的現象;還有一些不法商為了便于銷售,采取各種手段,成功地在工程施工圖中標明了自家的膨脹劑型號。出現這種問題,往往跟膨脹劑好與不好沒什么關系。同時,他們這種不顧膨脹劑是否與使用單位的水泥相適應的做法,是欠妥的。

        2使用單位

        有些使用單位不具備膨脹劑的試驗條件,很難發現膨脹劑存在的質量問題,往往按生產廠家推薦摻量或規范要求的摻量使用,有的按等量取代水泥的方式使用,這是很危險的。如果膨脹劑與水泥的適應性不良,對限制膨脹率和混凝土坍落度影響較大,在達到設計要求的限制膨脹率情況下,摻膨脹劑的混凝土比不摻的強度下降10%左右屬正?,F象。因此,為確保摻膨脹劑的混凝土滿足設計和施工要求,防止假冒偽劣產品的流入使用,使用單位應配備相應的檢測儀器設備,盡量做到先試驗后使用。

        某些地區預拌混凝土生產企業為了成功簽下混凝土供應合同,抗滲混凝土價格僅在同等級混凝土的基礎上增加15~25元/m3膨脹費,或承諾P6的抗滲混凝土免費摻加。對于防水工程混凝土的限制膨脹率:底板0.015%~0.025%,側墻0.030%~0.035%,后澆帶或膨脹加強帶0.030%~0.045%為宜。以目前國內的膨脹劑技術水平,要實現補償收縮的目的,膨脹劑在混凝土中的摻量不低于30kg/m3,以鋁酸鈣、硫鋁酸鈣熟料為主要礦物的膨脹劑,其摻量約為40kg/m3,以煅燒高嶺土、煅燒明礬石等為主要礦物的膨脹劑,其摻量不低于50kg/m3。如果使用合格的膨脹劑并按此摻量,膨脹劑應用到混凝土中的成本是多少?因此不得不說,膨脹劑的銷與用已成為建筑行業的混亂問題。

        3膨脹劑的適用條件

        膨脹劑并不適合所有環境的混凝土結構,特別是暴露于大氣中溫差較大的混凝土結構,而且對摻膨脹劑的混凝土結構鋼筋的配筋率要求也高,否則也很容易開裂。

        《混凝土外加劑應用技術規范》(GB50119)條文中也指出,膨脹劑要解決早期的干縮裂縫和中期水化熱引起的溫差裂縫,對后期天氣變化產生的溫差收縮是難以解決的,只能通過配筋和構造措施加以控制。由于水化硫鋁酸鈣(鈣礬石)在80℃以上會分解,導致強度下降,故硫鋁酸鈣類、硫鋁酸鈣-氧化鈣類膨脹劑,不得用于長期處于環境溫度為80℃以上的工程。另外,膨脹劑的摻入會使混凝土的早期水化熱提高,為防止或減少混凝土溫度裂縫,其內外溫差宜小于25℃。

        有的膨脹劑對水泥依賴性很強,如以生成鈣礬石為膨脹源的膨脹劑,其膨脹受制于水泥水化形成的液相Ca(OH)2濃度和Ca(OH)2生成時機,而且,初期的一大部分膨脹尚需依賴水泥所提供的C3A,為此要求摻此類膨脹劑的混凝土的硅酸鹽水泥用量不少于300kg/m3。

        由此可知,應用膨脹劑必須具備一定的條件,且更需要水分,因為水分是其產生膨脹的必要因素,否則膨脹劑無法正常發揮作用,可能還會起反作用。

        4膨脹劑的試驗條件與結構實體養護的差異

        有關現行標準規定,膨脹劑的限制膨脹率試驗試件是先放在(20±2)℃的水中養護,到規定齡期測量其長度;然后轉移到溫度為(20±2)℃、濕度為(60±5)%的恒溫恒濕養護箱中(即所謂的空氣中養護),再按規定齡期測量其長度。然而,大多數業主、施工單位只重視工程進度,并沒有嚴格按有關規范要求對混凝土澆筑體進行養護,甚至根本就不對混凝土澆筑體進行養護,待混凝土終凝后就迫不及待地進行下一道工序的施工。因此,限制膨脹率僅是在特定條件下測試的結果,與實際工程施工兩者養護條件差異太大,在這種條件下,膨脹劑到底能發揮多大的作用?有文章介紹說摻膨脹劑的混凝土裂縫比不摻的還要多,這是否與施工、工程設計、膨脹劑的質量和摻量,以及膨脹劑與水泥的適應性等有關呢?

        5關于混凝土抗水滲透性能

        采用預拌混凝土時,不摻加膨脹劑的C30混凝土也能達到P12級。因為現在的預拌混凝土普遍使用高效減水劑和礦物活性材料,混凝土的水膠比多低于0.50,粗骨料最大粒徑一般不大于25mm,C30混凝土膠凝材料總量在360kg/m3以上,為保證混凝土的可泵性,砂率自然滿足防水混凝土技術要求。

        因此,這樣的混凝土比過去四組分的混凝土抗水滲透性能好,不摻加膨脹劑也能滿足設計抗滲等級要求很正常。實踐證明,混凝土的滲水主要是裂縫引起的,不裂就不滲。所以,采取裂縫控制技術措施才是混凝土抗水滲透的關鍵工作。

        6不摻膨脹劑,采取哪些裂縫控制技術措施

        裂縫控制技術措施不是指在混凝土中摻加膨脹劑。由于施工現場很難達到使膨脹劑產生效果的養護條件,因此摻膨脹劑的混凝土收縮將會比不摻的大,其裂縫控制風險遠遠大于不摻膨脹劑的混凝土。

        大量工程實踐證明,底板由于便于保溫保濕,很少出現有害裂縫。而地下室外墻等立面結構,受外界溫度、濕度影響較大,容易發生豎向裂縫,其原因大多數是收縮造成的,但只要認真做好以下工作,裂縫基本能夠控制在設計規范要求范圍內:

        水平鋼筋的配筋率宜在0.4%~0.6%,采用小直徑(?10~16)mm,其間距不宜超過150mm,以100mm~120mm為宜,并宜在墻的中部適當加密水平筋;

        每澆筑不超過25m應設置伸縮縫;

        不宜過早拆模(最好3~5d后拆模),拆模后應立即對混凝土澆筑體進行保溫保濕養護;

        使用符合有關規范規定要求的原材料;

        確定合理的配合比,包括膠凝材料用量、用水量、水膠比、砂率等,并應摻入優質礦物摻合料和高效減水劑,在保證質量的前提下盡量降低水泥用量;

        嚴格控制混凝土入模坍落度。采用預拌混凝土時,坍落度宜控制在(120~160)mm范圍內,坍落度過大將影響混凝土的勻質性和體積穩定性,容易引發裂縫問題;

        設計強度等級不宜超過C40。有的工程地下室外墻設計強度等級為C60,并規定了使用膨脹劑的型號,這就增加了產生貫穿豎向裂縫的幾率。前面提到,達到設計要求的限制膨脹率,摻膨脹劑的混凝土比不摻的強度低,那么,在抗壓強度與限制膨脹率都滿足設計要求的條件下,膠凝材料用量和水膠比是多少?膠凝材料用量大或水膠比較?。?.35以下)的混凝土,其收縮也大,這個問題可能有些設計單位根本沒有認真考慮。業內專家一再強調:“混凝土高強不一定耐久,也不一定安全,抗壓強度高其它性能未必也高。好的混凝土應是滿足工程的各項性能要求和具有最大勻質性、體積穩定而無有害裂縫、便于施工的高性能混凝土。要轉變‘強度第一’的觀念,充分認識到混凝土質量的靈魂是耐久性”。地下室外墻的主要功能應是抗水滲透性能,假如混凝土結構實體到處出現有害裂縫,強度再高也是枉然。

        7結語

        水是生命之源?;炷僚c動植物一樣,是具有生命的一種非勻質性特殊建筑材料,水對它的壽命起著重要作用。如果混凝土缺水,水泥無法正常水化,強度不能正常發展,甚至倒縮,且很容易產生收縮并出現有害裂縫,從而影響結構安全或使用功能;如果養護環境濕度達到100%,混凝土就不會產生收縮裂縫;如果結構鋼筋的配筋率少或混凝土澆筑體的養護連水的供給都不能滿足其需要,那么摻膨脹劑是毫無意義的。因此,以水和膨脹劑這兩種材料相比,水的作用遠遠大于膨脹劑。明確地說,如果設計和施工條件不能滿足應用膨脹劑的適用條件,最好不摻,希望那些“膨脹戀”者高度重視,膨脹劑并非“一摻就靈”。也許浪費點資金不算什么,但畢竟資源和能源是有限的。

        應用膨脹劑存在諸多問題,不一定具有普適性,筆者僅此拋磚引玉,供同仁們討論,以促進資源的合理利用和混凝土工程質量的健康發展。(來源:《商品混凝土》2010.12)


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