微膨胀混凝土在工程中的应用

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微膨胀混凝土在工程中的应用

山东茂隆新材料科技有限公司 2020-11-18 2120


简介:近年来,随着建筑、水利、交通行业的迅速发展,大面积、大体积的混凝土在施工中的应用,在混凝土拌合物中掺加适量的膨胀剂来补偿其收缩,已成为防止或减小混凝土产生裂缝的有效方法之一。

关键词:微膨胀混凝土,膨胀剂,配合比,施工措施

一、膨胀混凝土简述

膨胀混凝土是通过膨胀剂在混凝土或砂浆中引起的膨胀,依靠膨胀剂本身的化学反应或与水泥其它成分反应,在水化期产生一定的限制膨胀,以补偿混凝土的收缩。膨胀剂的种类主要有:硫铝酸钙类、氧化钙类、氧化钙-硫铝酸钙类、氧化镁类。

根据其用途不同,可分为:

1、补偿收缩混凝土(砂浆):其使用目的主要为减少混凝土(砂浆)干缩裂缝,提高抗裂性和抗渗性。适用范围主要为屋面防水、地下防水、基础后浇带(宽缝)及洞塞回填等。

2、填充用膨胀混凝土(砂浆):其使用目的主要为提高机械设备和构件的安装质量,加快安装速度。适用范围主要为机械设备的底座灌浆、地脚螺栓的固定、防水堵漏等。

3、自应力混凝土(砂浆):提高抗裂和抗渗性。仅用于常温下使用的自应力钢筋混凝土压力管。

二、配合比设计

1.膨胀剂的选用及检测

根据资料介绍,中国建材科研院研制开发的U型膨胀剂效果较好,其掺量按工程具体要求而定:U型膨胀剂掺量占水泥质量的10%~14%时,能获得较好的膨胀性,适用于以抗裂为主的工程。此种掺量下的混凝土膨胀在非受限状态下自由膨胀的强度与普通混凝土相比,其自由强度降低约5%~10%,一般可不考虑其影响。因在具体工程中混凝土均不可避免地处于受限状态,在受限状态下膨胀混凝土的强度同普通混凝土相比提高10%~30%—当然与受限状态的强弱及掺量有关。在受限状态下当掺量为10%~14%,一般受限状态的混凝土膨胀后的实际强度多高于相同强度等级的普通自由混凝土的强度。但是,当掺量大于14%且结构处于非强化受限状态时,上述产生的不利因素不应忽视。当U型膨胀剂掺量在8%~10%时,膨胀率偏低,但混凝土强度有所提高,具有一定的抗渗性能,此掺量适用于以抗渗为主的承重结构。如同时又需提高混凝土的抗裂性时,膨胀剂掺量应增加至14%,并适当提高混凝土的强度等级。当膨胀剂掺量在14%~16%时,膨胀率显著提高,但混凝土自由状态下的强度下降幅度会达10%,不应忽视这一问题。取大掺量仅适用于大体积并处于较强受限制状态下的填充混凝土——由于受限状态强度高,混凝土的实际强度也会有较大的提高,以补偿在自由状态时强度的损失。

地处季节性冻胀地区对抗裂、抗渗工程中膨胀剂的掺用,可考虑同早强剂及抗冻剂一并复合使用,一般不会出现不相容变化,但必须经设计试配,取得必要数据后再用为妥。工程中采用微膨胀混凝土技术在理论与实践方面还需深入探讨,使之更先进完善。

2、微膨胀混凝土配合比的确定

根据本工程的特点,依据GB119-88《混凝土外加剂应用技术规范》对涵身主体混凝土配合比以0%、9%、11%、13%四个不同掺量掺用浙江力顿特种水泥公司生产的UEA-Y膨胀剂。试验采用外掺法,主要考核:1、按填充用膨胀混凝土配制,考核其不同龄期竖向自由膨胀率及3d、28d抗压强度;2、按补偿收缩混凝土配制,考核其在水中及空气中的限制膨胀率、28d极限拉伸值和抗压强度。

按上述试验安排,以各种不同配合比和不同膨胀剂掺量对试件进行成型试验。对试验成果进行多方面的比较,最终确定膨胀剂的掺量为11%。其相应施工配合比详见下表:

微膨胀混凝土配合比

每立方米混凝土各材料用量(kg)

水泥

煤灰

小石

中石

JM-Ⅱ

UEA-Y

鉴于复合土工膜部分现场观测成果合成材料在工程应用中具有一定的抗老化能力,故有些国家的某些文件中对其使用年限作了较为宽限的规定,如前苏联BCH07-74《土石坝应用聚乙烯防渗结构须知》中规定,聚乙烯土工膜可用于使用年限不超过50年的建筑物。奥地利林茨公司发表的“聚丙烯复合土工膜土工合成材料的长期性状”一文中的结论写道:“对聚丙烯的15年以上的现场应用经验表明,它们的化学和生物稳定性高;织物的最大损坏是在施工中;铺设以后没有大变化;……可预期超过100年的稳定性。

135

240

60

577

673

677

2.70

33.0

三、微膨胀混凝土施工

本工程后浇带施工在工期安排方面主要有两种形式:一种是为了使后浇带浇筑不占用直线工期而单独填筑,另一种是墩墙后浇带与涵顶板同时浇筑。两种形式在施工工艺上完全相同,只是后者在浇筑完后浇带仓内微膨胀混凝土后,其上部立即覆盖涵顶板常态混凝土,而前者在浇筑完后浇带仓内微膨胀混凝土后,要待顶板仓号准备好后再覆盖常态混凝土。

后浇带微膨胀混凝土浇筑前,先将先浇块与后浇带的结合面凿毛,并将后浇带仓内杂物清洗干净,然后铺上一层2cm左右的微膨胀砂浆以利新老混凝土结合,最后进行微膨胀混凝土的浇筑。微膨胀混凝土分层厚度40cm左右。微膨胀砂浆和微膨胀混凝土均采用ROTEC胎带机实行低坍落度运输入仓,浇筑完后采用上部覆盖聚氯乙烯薄膜一层,加盖草袋两层的蓄热养护方法。

四、膨胀剂使用中存在的误区

1、不要存在膨胀剂“一掺就灵”的盲目思想。根据GBJ11988规范,掺膨胀剂的补偿收缩混凝土的特性指标是:水中养护14d的限制膨胀率≥0.015%。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、侧墙、后浇带或膨胀加强带混凝土的限制膨胀率在一定范围内为宜。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。由于膨胀剂与水泥及减水剂(泵送剂)之间存在适应性的问题,在同一配合比下,使用不同的水泥及减水剂(泵送剂),混凝土产生的膨胀率也不同。必要根据工地原材料进行补偿收缩混凝土的试配。

2、不必担心掺膨胀剂的混凝土强度下降。不能以7d自由强度作判断,应以28d强度是否达到试配强度为准。

3、不要有意和无意的少掺膨胀剂掺量。

4、不要拘泥于膨胀剂的推荐掺量,应根据不同结构部位,科学地掺入不同数量的膨胀剂,才能达到补偿收缩的要求。

五、施工中注意的问题

施工单位对建筑结构的裂缝十分头疼,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。

(一)工地或搅拌站不按混凝土配合比掺入足够量的膨胀剂是普遍存在的现象,由此造成浇筑的混凝土膨胀效应极低,何以补偿收缩?因此,确保膨胀剂掺量的准确性极为重要。

(二)现场拌制混凝土的拌和时间要比普通混凝土延长30s,以保证膨胀剂和水泥、减水剂(泵送剂)拌合均匀,提高其匀质性。

(三)混凝土布料,震捣应按施工规范进行。

(四)膨胀混凝土要有充分湿养护才能更好的发挥其膨胀效应,对掺膨胀剂的混凝土提出更严格的养护要求,养护期不小于14d。

(五)边墙出现裂缝是个难题,施工中应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12d内就拆模板,其实这时混凝土的水化热升温最高,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制模,混凝土浇完后,在顶部设水管慢淋养护,墙体宜在第5d拆模,然后尽快用麻包片贴墙并喷水养护,保湿养护1014d。

(六)即使用补偿收缩混凝土浇筑墙体,也要以30-40m分段浇筑。每段之间设2m宽膨胀加强带,并设钢板止水片,可在28d后用大膨胀混凝土回填,养护不小于14d。

(七)底板宜用蓄水养护,冬季施工要用塑料薄膜和保温材料进行保温保湿养护;楼板宜用湿麻袋覆盖养护。

(八)即使采取各种措施,尤其C40以上混凝土,墙体也难免不出现裂缝,有的12d拆模板后就发现有裂缝,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。

(九)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,屋面要尽快作做防水保温层。

五、结束语

近年来,混凝土膨胀剂得到了广泛应用,膨胀剂在各种抗裂防渗透工程应用方面取得了良好的经济和社会效果。通过我们的科学管理、精心施工,让其在我们的生产、生活中发挥更大的效益。


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