补偿收缩混凝土
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补偿收缩混凝土范文第1篇
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.23.088
1 引言
通过建筑学者的研究和工程师对大量混凝土工程的工程实践，结合混凝土结构的材料性能，在钢筋混凝土结构中，裂缝问题是不可避免的。而混凝土结构构件中出现的裂缝在一定的范围内也是可以接受的，只要采取有效的措施来控制裂缝的的危害。钢筋混凝土规范也明确规定[1]：在不同环境条件下，允许钢筋混凝土结构存在一定宽度的裂缝。引起钢筋混凝土结构出现裂缝的原因很复杂，是由设计、施工、材料、环境及管理等众多因素相互影响的综合性问题，控制裂缝的产生要采取综合的办法，从设计方面、材料方面、施工方面的措施等综合研究，相互配合，从而采取有效的措施来控制裂缝的产生，使钢筋混凝土结构在使用过程中尽可能的不出现裂缝，或裂缝的数量和宽度在规范允许的范围内，避免有害裂缝的产生，确保工程质量。
随着城镇化建设的加速，超长混凝土结构在现代工程建设中的应用越来越广泛，平面尺寸超长，宽度超宽，面积超大的建筑迅速出现，特别是一些大城市随着交通问题和停车问题的日趋严重，地铁的建设和地下停车场的建设逐渐增多，超长混凝土地下结构对裂缝的控制更加严格。超长混凝土结构为了防止裂缝的产生，更好的适用于地下建筑，一般采取不设缝或少设缝的无缝施工技术措施。在超长混凝土结构应用方面我国已经有大量的工程实践案例，中国建筑材料科学研究院发明的《超长钢筋混凝土结构无缝设计与施工方法》（专利号931171126）提出了用补偿收缩混凝土代替后浇带的无缝施工技术。
用补偿收缩混凝土代替后浇带的无缝施工技术设计思路是“抗放兼施，以抗为主”，通过补偿收缩混凝土中的膨胀剂产生的膨胀作用，使得混凝土受到钢筋和邻位外界的约束，产生一定的预压应力，该预应力可以抵消由于混凝土收缩产生的拉应力，防止混凝土构件产生裂缝。“无缝”只是相对的，是指结构的少缝或无缝，如钢筋混凝土构件设置的后浇带。
2 补偿收缩混凝土膨胀加强带
通过对超长钢筋混凝土结构无缝施工技术的研究我们发现在众多超长混凝土结构施工方式中采取无缝施工技术是最为广泛的一种方法，无缝施工技术采取的是用掺加适量膨胀剂的混凝土膨胀加强带代替后浇带，来达到预防混凝土开裂的目的。膨胀加强带是指通过在钢筋混凝土结构预设的后浇带部位浇筑由膨胀剂或膨胀水泥拌制的补偿收缩混凝土，来达到延长构件连续浇筑长度，防止混凝土构件出现裂缝。通过国内外学者的大量研究和试验，补偿收缩混凝土能够避免或者大大减少混凝土构件的开裂，并具有良好抗渗性能的特点。掺加在补偿收缩混凝土中的混凝土膨胀剂是在膨胀水泥的基础上发展而来的一种混凝土外加剂，在施工现场中直接掺加在硅酸盐水泥中即可拌制成膨胀混凝土。补偿收缩混凝土在膨胀加强带中的使用重点要注意其膨胀剂的掺量和限制膨胀率，在实践工程中，超长混凝土结构设计人员和施工人员通过大量试验并结合具体工程来配制补偿收缩混凝土。
2.1 混凝土膨胀剂
混凝土膨胀剂在超长混凝土结构中的使用起到了至关重要的作用，混凝土膨胀剂的类型较多，我国使用比较广泛。混凝土膨胀剂按化学成分可以分为五类：氧化钙类、硫铝酸钙类、硫铝酸钙-氧化钙类、氧化镁类、氧化铁类。国内外绝大多数生产硫铝酸钙类膨胀剂，它以8%～12%掺入水泥中（等量取代水泥），形成钙矾石（C3A・3CaSO4・32H2O）膨胀结晶。我国主要生产和使用的也是硫铝酸钙类膨胀剂。该膨胀剂在掺加过程中它等量取代水泥进行混凝土的搅拌，一般情况下的掺量以8%～12%掺入水泥中，形成钙矾石膨胀结晶。通过与水泥其他成分反应，而生产钙矾石晶体，钙矾石的最大特点是会产生体积膨胀。该膨胀会全部抵消或部分抵消混凝土硬化过程中的收缩，同时混凝土膨胀受到钢筋的约束，对钢筋产生拉应力，在混凝土中产生压应力，相当于预应力混凝土的特性，可以很好的防止钢筋混凝土构件的开裂。
将膨胀剂按内掺法（替代等量胶凝材料）掺入混凝土或水泥砂浆中，由膨胀能建立起的预压应力可大致抵消混凝土在硬化过程中产生的收缩拉应力，使混凝土趋于致密及不裂或少裂，达到防渗漏目的。
2.2 补偿收缩混凝土
补偿收缩混凝土是指在施工现场掺加了各种膨胀剂拌制的混凝土，通过在混凝土水化过程中膨胀剂发生膨胀来抵抗混凝土的收缩，达到防止混凝土开裂的目的。用来补偿混凝土的收缩而拌制的补偿收缩混凝土的自应力值较小，其自应力值大小一般有两种情况：一用于补偿因混凝土收缩产生的拉应力时，为0.2～0.7MPa；二用于后浇带、膨胀加强带和接缝工程的填充时，为0.5～1.0MPa。在这两种情况下使用的补偿收缩混凝土混凝土，由于自应力很小，故在结构设计中一般不考虑自应力的影响。为了使得补偿收缩混凝土发挥补偿收缩的性能，在膨胀剂的选择上和膨胀剂的掺加量上要根据工程结构特点和膨胀剂的相应标准规范来综合考虑，同时也要根据具体工程来确定混凝土的限制膨胀率，确保补偿收缩混凝土的补偿收缩性能，保证工程质量。
补偿收缩混凝土对于提高能混凝土构件的防水抗渗性能，应用非常广泛，一般情况下宜用于混凝土结构自防水工程，混凝土结构接缝的填充，采取连续施工的超长混凝土结构，和易产生裂缝的大体积混凝土结构等工程中。
补偿收缩混凝土的质量除应符合现行国家标准《混凝土质量控制标准》GB50164的规定外，还应符合设计所要求的混凝土的强度等级要求、以及满足膨胀要求的限制膨胀率、膨胀剂的掺量的要求，和符合结构使用要求的抗渗等级和耐久性等技术指标。
3 补偿收缩混凝土在超长结构中的应用
3.1 超长混凝土结构无缝施工的意义
超长混凝土无缝施工技术是在混凝土中掺加一定量的膨胀剂补偿收缩混凝土作为结构材料，通过其在水硬化过程中产生膨胀作用，该膨胀由于受到结构钢筋等的约束，而产生一定的预压应力，来抵抗混凝土由于温度和收缩变形产生的拉应力，防止混凝土结构的收缩裂缝或把裂缝控制在无害裂缝的范围内。其特点是
（1）以“膨胀加强带”而取消后浇带与伸缩缝，补偿收缩混凝土能连续浇筑施工，提高混凝土结构的整体性，对有整体防水要求的地下混凝土结构，提高了其防水性能。
（2）后浇带一般需经过42d以后才能进行混凝土浇筑，采用补偿收缩混凝土无缝施工技术，减少了施工中对后浇带的处理这一繁琐的施工环节，减化了施工程序，加快模板周转，缩短了建设工期，降低了工程造价。
（3）通过大量的实践研究，采用补偿收缩混凝土膨胀加强带，
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可以很好的防止混凝土结构的温度裂缝和收缩裂缝，增强了混凝土结构的耐久性和使用年限。
3.2 超长混凝土结构无缝施工应用
超长混凝土无缝施工技术是用膨胀加强带代替后浇带，预防混凝土的开裂。在广大建筑学者的共同努力和施工技术人员的不断探索中，无缝施工技术越来越多的成功应用到各建筑工程中。无缝施工技术的成功使用可以有效地避免按结构设计规范设置的伸缩缝，提高超长混凝土结构的整体性、耐久性、防水防渗性及抗震性，同时也可以缩短工期，降低工程造价。
国内对超长混凝土结构的分析研究从王铁梦在20世纪50年代提出了有条件取消伸缩缝，以及“抗放兼施，以抗为主”的设计原则，到吴中伟、游宝坤等研制了一系列混凝土膨胀剂，成功的应用到工程实际，并取得了良好的效果。这一阶段超长混凝土结构无缝施工技术的施工，主要依靠对混凝土材料和施工技术的研究分析，采取一定的措施进行控制。随着计算机技术的发展，超长混凝土结构收缩模型的建立，大型结构有限元程序的应用，超长混凝土结构在收缩和温度作用下的受力特点的分析计算，设计者可以有的放矢的进行结构设计和配筋。从而使超长混凝土结构的使用更加广泛。
海南省政府办公大楼为超长混凝土结构，主体结构轴线总长度158m、总宽度38m，地下室底板轴线总长度158m、总宽度41m，地下建筑面积5866m2，在施工过程中采取总长度方向上无缝施工和预应力混凝土技术，有效地控制了裂缝的产生。
合肥“新地中心”建筑面积约70万m2，地下室单层面积约6万m2，长278m，宽213m，整个地下室采用补偿收缩混凝土无缝施工技术，不设置永久伸缩缝。在超长地下室设计过程中，考虑大体积混凝土水化热的影响，降低地下室地板和外墙厚度；在施工过程中，综合考虑混凝土原材料、环境温差及膨胀剂的所产生的收缩变形、温度变形和徐变的影响，计算分析了膨胀加强带的设置间距和限制膨胀率的取值。通过合理的设置膨胀加强带，结合有效的结构措施和施工措施，成功的实现了该超长地下室的无缝设计。
4 小结
通过大量工程实践，补偿收缩混凝土在超长混凝土结构的有效使用，超长构件不设置施工缝，提高了混凝土结构的整体性和耐久性，缩短了建设工期，降低了工程造价。在施工过程中应根据规范要求来配置补偿收缩混凝土，强化施工环节，保证超长混凝土结构施工质量。
参考文献：
补偿收缩混凝土范文第2篇
【关键词】补偿；收缩混凝土；应用；控制；措施
自20世纪80年代开始，混凝土膨胀剂在国内的一些工程中得到了使用，对于膨胀剂的认识也在不断的加深中。利用膨胀剂水化产生的化学预应力与机械预应力相结合的需要，能较好地解决大面积和特殊混凝土结构的裂缝问题。进入21世纪以来，国内大面积混凝土梁板结构和高强度混凝土结构采用膨胀技术已有了较大的使用和发展。尽管是这样的，补偿收缩混凝土在各地的使用中还是出现了各种质量问题。由于混凝土裂缝控制是综合性的系统工程，处理必须从设计、施二、材料等方面都要采取相应解决措施。现就目前国内比较成熟的利用膨胀剂配制的补偿收缩混凝土控制裂缝的方法，结合工程实践提出一些措施供参考。
1 混凝土收缩的必然性与裂缝的可控性
控制混凝土结构的裂缝，有许多工程和成功经验的介绍，其中王铁梦教授提出的“抗与放”的技术措施是应用较多有效的实用技术，该技术允许增加变形的能力，以减小收缩应力，“放”其变形。增加允许应力变化的能力，“抗”其变形。在大多数情况下，应用抗放结合理论是建立在混凝土的开裂必然出现的基础上的。
混凝土膨胀剂及应用的实践及发展，为混凝土结构裂缝的控制增加了新的活力。建材研究院游宝坤教授指出：“应该用系统的观点解决混凝土工程裂缝问题”的见解是有独特意义的。
塑性收缩出现在浇筑后终凝之前，这时混凝土泌水减少，表面蒸发的水分不能得到及时的补充，而混凝土尚处在塑性状态，略微受一点拉力表面就会出现分布不规则不均匀的――龟裂。产生裂缝以后混凝土表面及体内水分蒸发进一步加快，于是裂缝迅速发展扩大，混凝土由于环境温差收缩也容易引起开裂。当温度上升时混凝土的弹性模量还很小，只有一小部分热膨胀转化成压应力，而这个时期混凝土还有很大的松弛应力使压应力减小。
干燥收缩最容易体现到，水泥加水凝结后，水分消耗蒸发后，形成孔隙。研究表明：这部分绝对体积大约占混凝土总量的8％左右，如混凝土单位用量350ks／m3，则形成孔隙体积约25L／m3之火。而混凝土的自收缩与干燥收缩一样，是由于水分的迁移引起的。但它不是由于水分向外界蒸发散失，而是因为水泥水化时消耗水分造成凝胶孔内水分的减少。产生其自身的干燥作用，混凝土内部的湿度相对降低，体积则减小。
混凝土构造进入使用期间，上述几种收缩变形巳基本完成。混凝土结构的变形还是要受到环境温度和湿度的影响，主要构造钢筋和混凝土后期的强度来抵抗结构的胀缩变形。同时混凝土的收缩与胶凝材料的物理化学反应和环境的温度湿度有关，有阶段性和叠加的效应。
2 掺合料对补偿混凝土的影响
在混凝土中掺入适量的外掺合料，可显著的改善混凝土的和易性，降低混凝土的内部水化热，控制混凝土的温差效应。就目前使用最广泛的粉煤灰而言，尽管在混凝土中有很多的优越性能，但对于补偿收缩混凝土来说，粉煤灰会降低膨胀率，随着粉煤灰掺量的增加，膨胀率降低的幅度也会增大。
粉煤灰本身是没有活性的，其活性的激发需要消耗水泥水化过程中产生的Ca(OH)2。这可以降低混凝土中的碱度，对抗蚀和抗碳化蚀有利。然而在补偿收缩混凝土中，有利的同时也产生了弊端。目前大多数膨胀剂是硫铝酸钙类，膨胀剂产生膨胀的原因在于形成钙矾石晶体，填充、堵塞混凝土中的空隙，进而产生膨胀。
3 切实重视加强对膨胀混凝土的养护
补偿收缩混凝土养护的重要性是不容置疑的。从以上的水化热反应式中就可直观了解到膨胀剂的膨胀性能发挥需要大量的水。对于水平构件的养护，无论是浇水、覆盖还是蓄水养护都能达到较好的效果，养护方法已得到普遍的采用和认可。但对于竖向如墙体或梁柱侧面，何时拆模并用什么样的方式养护，多年来一直有些争论。但争论的意见主要是：(1)浇筑后1d松开模板，从顶端浇淋水，4～5d后再拆模，拆除模板后再养护至14d。此种观点认为如果1～2d拆模，这时混凝土的水化热温度开始上升，拆模后造成大的散热面，加剧内外温差。因此在4～5d后混凝土高温已过拆模养护合适。(2)模板置留时间不得低于7d，7d后养护至14d。此观点为：采用这种养护方法，既能减少混凝土本身水分散失，又能保证混凝土在早期处于一个相对比较稳定的温度。避免了风和太阳暴晒等外界因素影响。(3)模校48h后拆除，淋水养护14d。此种意见认为：在混凝土温升最高前拆除模板，淋水养护既能保证膨胀剂水化所需水分，又能降低混凝土中心最高温度，减弱温度应力。
以上几种养护方式都选择避开混凝土水化温度的最高时期(3～4d)，这是正确的，避免在混凝土内外温差最大时期拆模。经过大量工程实践，笔者还发现意见(1)理论上最可行，但施工中很难做到，模板紧贴墙体，以上面淋水难以渗透进去。
在北方冬季，如果过早拆模，内外温差较大，浇水又可能导致混凝土遭受冻害，因此需要对混凝土保温养护，即可按意见(2)进行养护。虽然这样做会因水分不足导致膨胀效果降低，但由于冬季混凝土水分蒸发量少，冷缩也小，与高温季节相比，所需要的膨胀也较小。
夏季或南方气候，混凝土及空气温度都高，水分蒸发加快，若不及时浇水及散热，不但膨胀剂因缺水无法发挥膨胀效果，混凝土在干缩、自收缩和随后的冷缩作用下，必然会出现开裂。在许多工程也曾经多次见过，掺有膨胀剂的地下墙体或钢筋混凝土水池拆模后就已看到大量裂缝的现实。因此，在夏天混凝土需在升温峰值前拆模，然后淋水养护，既保证提供充足的补充用水，这层水膜能以稳定的速度及时散热，降低混凝土整体温度，同时也阻挡了阳光、风对表面水分的影响。上述意见(3)的养护方法较好。
结语
综上所述，混凝土结构的裂缝是诸多因素导致的，在各种尝试防裂的措施中，膨胀剂及钢筋混凝土超长无缝设计控制裂缝的技术，通过在许多工程实践应用中，证明是行之有效的。但在具体采用中还是存在许多问题，以上从混凝土的收缩、掺合料、强度、养护几方面结合工程实践应用探讨了膨胀剂的具体问题，期望提高补偿收缩混凝土的应用水平，促进混凝土膨胀剂行业有新的更好的发展。
参考文献
补偿收缩混凝土范文第3篇
关键词：混凝土；膨胀剂；收缩混凝土；
Abstract: ordinary concrete is a very useful building materials, because of its lower limit elongation, in under the action of dry shrinkage, creep, temperature, etc is easy cause craze, leading to concrete engineering, reinforcement corrosion, leakage, affect the use function and service life. Think in terms of the raw materials of concrete, the reasonable use of expansive agent is one of the key to solve the problem. This article describes the concrete expansion agent, this paper analyzes the compensation shrinkage concrete expansion agent preparation and use of the limit, and puts forward appropriate right problems that should be paid attention to the use of concrete expansion agent and shrinkage of concrete cracks in the solution of the problem, for the design, construction and concrete mixing plant technical staff reference.
Key words: reinforced concrete; Expansive agent; Shrinkage of concrete;
中图分类号：TU528.042文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
一、混凝土膨胀剂
（一）混凝土膨胀剂及其分类
膨胀剂是在砂浆和混凝土中能通过化学反应产生膨胀的外加剂。混凝土膨胀剂的主要功能是补偿混凝土硬化过程中产生的干缩和冷缩。混凝土膨胀剂有以下类型：
1、硫铝酸钙类
与水和水泥通过水化反应而生成的钙矾石混凝土膨胀剂。如明矾石膨胀剂，PPT、UEA、FS、AEA等。
2、氧化钙类
与水和水泥通过水化反应而生成的氢氧化钙混凝土膨胀剂。如石灰膨胀剂。
3、硫铝酸钙-氧化钙类
与水和水泥通过水化反应而生成的钙矾石和氢氧化钙的混凝土膨胀剂。如CEA。
（二）混凝土膨胀剂作用原理
在自由条件下，将膨胀剂掺入混凝土中，使其与水泥产生水化反应，能产生一定量的膨胀。在限制条件下，使膨胀能力转变为压应力，相当于提高混凝土的抗拉强度，改善了内部应力状态，从而推迟收缩的产生，较好地防止和减少收缩裂缝的出现。
（三）混凝土膨胀剂的适用范围
1、补偿收缩混凝土：地下、水中、海中、隧道等构筑物，大体积混凝土（除大坝外），配筋路面合板、屋面与浴室厕所防水、构建补强、渗漏修补、预应力钢筋混凝土、回填槽等。
2、填充用膨胀混凝土：结构后浇缝、隧道堵头、钢筋与隧道之间的填充等。
3、填充用膨胀砂浆：机械设备的底座灌浆、地脚螺旋的固定、梁柱接头、构建补强、加固。
4、自应力混凝土：仅用于常温下使用的自应力钢筋混凝土压力管。
5、混凝土膨胀剂的适用还应特别注意：
含硫铝酸钙类、硫铝酸钙－氧化钙类膨胀剂配制的膨胀混凝土（砂浆）不得用于长期环境温度为80℃以上的工程。 含氧化钙类膨胀剂配制的膨胀混凝土（砂浆）不得用于海水或有侵蚀性水的工程。
掺膨胀剂的混凝土只适用于钢筋混凝土工程和填充性混凝土工程。掺膨胀剂的大体积混凝土，其内部最高温度控制应参照有关规范，混凝土内外温差宜小于25℃。掺膨胀剂的补偿收缩混凝土刚性屋面宜用于南方地区，其设计、施工应按GB50207《屋面工程质量验收规范》进行。
二、膨胀剂的补偿收缩混凝土的配制和使用限制
膨胀剂的补偿收缩混凝土的配制和使用受许多内在与外在条件的限制，如果不能满足使它发生作用的前提条件，就不能很好的发挥其作用。一般情况下的条件有：(1)约束条件(2)混凝土膨胀率(3)施工条件和技术(4)外加剂的种类和性质(5)水泥和粗细骨料的情况等等。就混凝土本身的一些化学反应过程而言，一直存有一些无法解释或一些混凝土专家各有各的理论的情况。如有一方面或是几方面考虑不周，都有可能导致开裂或是渗漏。
1、混凝土的约束分为内部和外部约束,内部主要指混凝土内部变形受到内部钢筋的限制力；外部指混凝土的变形受到外部的模板、相邻部位或构件的阻挡与限制，以及各种情况产生和内应力和外应力。在混凝土膨胀剂符合要求的情况下，如果约束力过小，而膨胀率过大会产生变形增大，使混凝土结构疏松、强度降低，最终可能会引起开裂；所以相对而言混凝土膨胀率也不能太大。如果约束过大而混凝土膨胀率过小，则最终膨胀不足以补偿干燥、冷缩、碳化等原因造成的收缩，同样也有可能出现开裂现象。
2、由于我们使用的水泥品种不同大多掺入混合材，活性不尽相同，膨胀剂掺入后水泥的膨胀率也不相同，其掺量应根据实际水泥的情况来试配决定，而不能一味的按照厂家的说明统一掺入8%或是12%。一般膨胀剂应用在混凝土中，都会与减水剂一起掺合使用，我们必须要考虑到减水剂与水泥是否适应，所以在使用前一定要根据设计中的混凝土膨胀率要求、混凝土的施工坍落度要求进行试配，并测定混凝土的限制膨胀率，确定合理的膨胀剂掺量值、减水剂的掺量和品种。当然如果实际膨胀剂的膨胀率不够、减水剂的减水率不能满足要求，在试验室就很难配出合适的配比更不要说在施工现场了。
3、膨胀混凝土在正常工作中，是在有内部和外部约束限制条件下使用的，除设计中应符合《混凝土结构设计规范》规定，在墙体易出现收缩裂缝部位，其水平构造的配筋率宜大于0.4%,水平间距宜小于150mm, 墙体的中部或顶端的300-400mm范围内水平筋间距宜为50-100mm。墙体与柱子连接部位宜插入长度￠8-10mm、1500-2000mm的加强钢筋，插入柱子200-300mm，插入边墙1200-1600mm，其配筋率应提高到10%-12%。结构开口部位和变形出入口部位应增加配筋。施工中要注意养护，不要为了施工方便加大用水量，更不要赶进度未等混凝土强度稳定就进行拆模，至使混凝土早期因应力集中出现细小裂缝，成为潜在的危害。
4、前面提过膨胀剂和减水剂的选择的重要性，膨胀剂品种很多，目前市场上用的最多的是钙钒系列膨胀剂。实际工程存在很多问题，首先在膨胀剂的掺量上，配比报告中虽然明确了用量，但一些单位为节约成本原要掺11%，实际配比中掺6%或7%；甚至有的单位使用质量差的品种或伪劣产品，这样不光是混凝土膨胀率打折扣的问题，一定程度上这种配比或是材料就变得没有任何意义了。在现场取样时，我们见到了一个非常严重的问题，工人为了操作方便向搅拌车中加水，出料的坍落度至少在190mm，和泵送的自流平混凝土没有什么区别。像这样的混凝土加入再多的膨胀剂都于事无补，无法阻止的裂缝和质量问题。这种现像很多施工现场都存在，只是后期好多实物填埋了看不到，所以就会出现开裂，渗漏等一系列的工程质量问题。
5、膨胀剂的掺入会使混凝土的水化热提高，容易产生温度裂缝，所以在配制补偿收缩混凝土时，水泥的用量不宜过大，选择水泥时不得选用硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥和高铝水泥。在粗细骨料的选择上更要注意，粗骨料粒径不宜大于30mm，减少细骨料作为填充料的量；要严格控制含泥量，因泥或泥块中往往含有伊利石、蒙脱石、硅藻土等杂质，这些物质吸水后会大于原物质的体积膨胀的几倍，干燥后失水收缩就很容易产生裂缝现象。要严格控制云母含量、硫化物等。细度模数宜选用2.5以上的中砂，砂的细度对膨胀率的影响很大，砂过细比表面积增大，表面吸水率就会大幅提升，同样重量的砂吸水量就会加大，因水泥化学反应只需要12%-25%的用水量，多余的水份干燥后蒸发，就会在混凝土内形成孔隙，失水收缩很容易产生裂缝。
三、补偿收缩混凝土设计与施工
（一）膨胀率的限制
混凝土的限制膨胀率ε2在施工过程的质量控制中起着重要作用。它与混凝土的强度成正相关关系。混凝土强度提高限制膨胀率也随之提高。ε2数值越大,自应力值越高,它的补偿收缩、防裂抗渗的能力就越强，反之，则正好相反。因此,限制膨胀率ε2是施工过程中工程防裂抗渗的重要参数。
建筑结构不同部位混凝土的抗裂规范也不尽相同。实践发现防水工程的混凝土最佳限制膨胀率如下：底板的混凝土限制膨胀率ε2=0.02%～0.025%,侧墙的限制膨胀率ε2=0.03%～0.035%,后浇带的限制膨胀率ε2=0.035%～0.045%。
（二）膨胀剂掺量控制
膨胀剂作为水泥的一部分其掺量的计算方法是按照等量替代胶凝材料的内掺法。为达到补偿收缩规定，在实际施工中,是根据不同的部位来确定掺入膨胀剂的数量的。掺量过少起不到作用，掺量过多不一定作用更好，反而可能会造成材料浪费、增加成本，降低效益。例如：对于后浇带或膨胀加强带,需要用大膨胀混凝土填充,且需掺14%～15%的膨胀剂才能达到设计要求,如果掺入12%的膨胀剂就肯定不能满足设计要求,还会引起混凝土开裂。
（三）配合比的控制
在实际的施工操作中，许多施工单位或搅拌站不根据混凝土配合比来掺入膨胀剂。虽然在试验室中的混凝土配合比是正确的，但许多施工单位和搅拌站专业的设备如膨胀剂计量装置，施工人员就用斗代秤加料，凭自己的感觉掺入膨胀剂，这样往往就造成了实际的配合比与实验室不符。例如实验室掺入UEA12%，实际施工中却只掺10％，膨胀剂起不到应有的作用，混凝土不能实现补偿收缩的效果，最终造成开裂。因此在实际施工中必须加强膨胀剂掺入比例的监理控制工作，使得配合达合乎施工规范。
（四）延长拌合的时间
实际施工中补偿混凝土的拌合时间应当比普通混泥土时间要长，大约要多40秒钟。这么做是为了使膨胀剂和水泥更好的融合，提高它的均质性，保证混凝土和工程的质量。不掺膨胀剂时,混凝土是否均匀在表面上看不出,但掺膨胀剂后,由于膨胀剂在混凝土中分布不均匀,必然会因膨胀不均匀而引起开裂。有的工地预留掺膨胀剂的混凝土试块在养护过程中有的发生开裂,显然是因该部分拌和物含有过多膨胀剂。
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益。但随着用量的增大，补偿收缩混凝土工程裂渗事故有随用量激增而增多之势，这是由于部分施工与技术人员对膨胀剂及其使用不够了解，思想上存在一定的误区造成的。因此要解决补偿混凝土裂缝问题，就要工作人员了解膨胀剂，同时做好补偿收缩混凝土的设计与施工管理。
参考文献
补偿收缩混凝土范文第4篇
关键词:地下室底板;超长结构;加强带;补偿收缩混凝土;抗裂
中图分类号:TU92
文献标识码:B
文章编号:1008-0422(2009)12-0120-02
1引言
现代建筑物正朝着大底盘、超长超高、结构更复杂的方向发展,施工技术也在不断地发展,如以膨胀加强带取代后浇带以实现超长结构的无缝施工是一项近年来兴起且广泛应用的建筑施工新技术,它在预防地下室渗漏、减少施工工期、降低造价等方面作用明显,因此,对加强带补偿收缩混凝土设计与施工技术进行分析探讨具有极强的理论和现实指导意义。
2工程概况
湖南永泰房地产开发有限公司开发的山水庭院一期工程项目,框剪结构,地上11层(共分六栋),地下2层,总建筑面积63391.91m2,其中地下室负2层长155.5m,宽58.2m,底板厚50cm,负一层长133.5m,宽68.6m,底板厚45cm,设计混凝土强度等级为C30,抗渗等级为P6。
由于考虑楼盘交付时间的要求,施工工期较短,按原设计底板留置后浇带的施工方案会增加施工成本及延长工期,经开发商、设计、监理、施工四方研究论证,在保证工程质量的前提下,决定采用“间歇式”无缝施工的技术方案。
3取消后浇带的理论依据分析
根据原设计意图,此后浇带设置是为了释放部分混凝土的收缩和变形,属于伸缩后浇带。根据《建筑物裂缝控制》中提出的混凝土裂缝间距计算公式:
式中,H――板或墙的计算厚度或高度(mm);
――混凝土的极限拉伸(×10-4);
E――混凝土的弹性模量(×104MPa);
C――地基对混凝土的约束系数(N/mm);
α――混凝土的热膨胀系数(1×10-5/℃);
T――综合温差(℃);
arcch――双曲余弦的反函数。
由上式可知:伸缩缝间距设计的重要影响因素是混凝土的温差和收缩值变形。一般总是αT大于,如果我们采取措施,使趋近于
,则式中arcch值∞,可无需设置伸缩缝,这就要降低混凝土温差和收缩值,或提高混凝土的极限拉伸。于是,采用微膨胀混凝土是一种有效的技术途径。
研究表明:膨胀混凝土的主要变形有冷缩率St、干缩率Sd、受拉徐变率Ct、极限延伸率Sk、混凝土的限制膨胀率,其中,St及Sd是有害变形,Ct及是有益变形,当D=-(St+Sd-Ct)≤Sk时,混凝土处于受压状态不会产生裂缝。
掺有UEA-y的钢筋混凝土在硬化过程中混凝土产生一定的膨胀,钢筋约束混凝土的膨胀而受拉,而混凝土未充分膨胀受压,钢筋拉力与混凝土的压力相互平衡。
设为混凝土预压应力(MPa)、As为钢筋截面积、μ――配筋率(%)、Ae为混凝土截面积、Es为钢筋弹性模量(MPa)、为混凝土膨胀率,则有Ae・ =As・ = As・Es・
,即=μ・Es・ 。
可见在配筋率和钢筋弹性模量确定的情况下,膨胀混凝土自应力与膨胀率成正比。这样膨胀加强带的自应力增大,对温度收缩应力补偿能力也增大,从而防止了超长结构的开裂。限制膨胀率随着UEA-y掺量的增加而增加,可以通过调整UEA-y的掺量使混凝土获得不同的预压应力。
4补偿收缩混凝土抗裂计算
4.1混凝土中心最高温度计算
Tmax=(W1Ql+W2Q2+ W3Q3)/rhC(2)
式中:W1、W2、W3分别为单方混凝土、水、UEA-y、粉煤灰用量,见表1。
Q1、Q2、Q3分别为上述材料的水化热,相应取值为320、300、150kJ/kg。
rh――混凝土容重,取2400kg/m3;
C――混凝土比热容,取0.96kJ/kg℃。
计算Tmax =(288×320+35×300+50×150)/2400÷0.96=47.8(℃)
混凝土底板沿长度方向的散热可以忽略,只考虑沿高度方向一维散热,散热系数取0.6,则水泥水化热引起的温升值T1=47.8×0.6=28.7℃,混凝土的平均入模温度T2=22℃,预计混凝土中心最高温度T3= T1+ T2=28.7+22=50.7℃。
4.2混凝土极限拉伸率计算
C30混凝土Rt=2.0MPa,配筋率μ=0.56%,钢筋直径d=16mm
=0.5Rf(1+ /d)×10-4
=0.5×2.0×(1+0.56/1.6)×10-4
=1.35×10-4
徐变使混凝土极限拉伸增加,提高了混凝土的极限变形能力。计算混凝土的实际极限拉伸率Sk= (1+0.5)=2.03×10-4。
4.3温差变形率计算
施工期间预计环境温度平均为T4=20℃
混凝土结构在升温时内部产生压力,而降温过程中产生拉应力,由于混凝土受到钢筋和基础约束,取约束系数R=0.6。最不利的情况是,设混凝土中心最高温度降至环境温度时,产生冷缩最大值为:
St=1.0×10-5×(T3- T4)×R=1.84×10-4
4.4计算干燥收缩率
Sd(t)=3.24×10-4 (1-e-0.01t)m1m2…mn
式中的m1m2…mn为影响因素,t为时间。
水泥品种:m1=1.00;水泥细度:m2=1.20;骨料:m3=1.00;水灰比:m4=1.10;
水泥浆量:m5=1.20;养护时间:m6=1.10;环境湿度:m7=0.90;约束:m8=0.6
代入公式得:Sd(28)=0.75×10-4。
4.5混凝土的限制膨胀率
考虑试验室与施工现场养护条件的差别,本工程混凝土的限制膨胀率设计值 =2.9×10-4。
4.6混凝土最终变形值
补偿收缩混凝土最终收缩变形D=- St- Sd =2.9×10-4-1.84×10-4-0.75×10-4=0.31×10-4
由于混凝土最终变形为正,混凝土呈受压状态,所以混凝土不会开裂。
5地下室底板超长结构加强带设置
加强带设计原理是在结构收缩应力最大的地方给予相应的膨胀应力补偿。本工程具体做法,UEA-y加强带底宽2m,上宽2.4m,带的一侧为台阶型,带之间增加1/3的水平构造钢筋,带的两侧分别铺设密孔铁丝网,防止小膨胀混凝土流入加强带。加强带的混凝土采用C35/P8,施工缝应凿毛清冼干净,用掺UEA-y=13%的混凝土浇入加强带,随后用小膨胀混凝土浇注带外地段,见图1、图2。
6补偿收缩混凝土混凝土配合设计
本工程地下室有汽车停车场、配电房,且面积较大,绝对不能有漏水。混凝土应有足够的补偿收缩性能,故选用三掺技术来设计该工程混凝土配合比。
6.1原材料选用
(1)水泥:采用散装32.5级普通硅酸盐水泥,水泥7d水化热不大于270kJ/kg,C3A含量在8%以下,3d强度19.2MPa,28d强度39.2MPa。
(2)砂:采用本地质地坚硬,级配良好的天然河砂,细度模数为2.6~2.8,含泥量不大于l%,能有效地减少用水量,水泥用量也可相应减少,降低了混凝土温升并减少了混凝土的收缩。
(3)石子:采用本地5~40mm连续级配的机制碎石,含泥量不大于1%,针片状含量不大于10%,空隙率少于40%。
(4)UEA-y高效膨胀剂:可在结构中建立 σc=0.2~0.7MPa的预压应力,来补偿混凝土在硬化过程中产生的收缩引起的拉应力。
(5)粉煤灰:选用I级灰,细度为10%,烧失量2.5%,28d抗压强度比78%,由于粉煤灰的火山灰活性作用,孔的细化作用,内核作用和、吸附作用,可以提高混凝土的力学性能与耐久性,并改善混凝土的和易性。
(6)木质素磺酸钙:降低单方混凝土的用水量,减少混凝土干缩量,轻微引气能提高混凝土的抗渗性能,对耐久性有利。在木质素磺酸钙溶液中加入硫酸盐活性激发剂,能加速粉煤灰的火山灰反应。
6.2施工配合比的确定
混凝土单方水泥用量越大,用水量越多,则收缩变形越大。掺人微引气的减水剂不仅使混凝土的和易性明显改善,同时又减少了约8%左右的拌合用水,减水后使混凝土回缩量减小。
混凝土骨料中的砂采用中砂,根据有关资料及试验表明:当采用细度模数为2.8、平均粒径为0.381的中砂,比采用细度模数为2.1、平均粒径为0.336的细砂,每1m混凝土可减少用水量20~25kg,水泥用量可相应减少25~35kg。
在配合比设计时,考虑掺加适量的I级粉煤灰及高效膨胀剂,用适量I级粉煤灰取代水泥,可使水泥的颗粒级配更加合理化。在I级粉煤灰的微填充效应和形貌效应作用下,能使混凝土水单方用量适当减少,加上I级粉煤灰的自生收缩是膨胀变形,这对混凝土抗裂是有利的;掺加一定量的高效膨胀剂来补偿混凝土收缩引起的拉应力。
通过试验室六个配合比各项性能的综合评价,确定了施工配合比,见表1、表2。
混凝土拌合物和易性好,不离析,不泌水,混凝土强度、膨胀率均达到试配要求。
7地下室底板超长结构加强带混凝土施工工艺
7.1混凝土搅拌及运输
施工现场采用750自落式搅拌机一台,砂、石、水、减水剂电子计量,水泥、UEA-y、粉煤灰由专人计量投放,混凝土搅拌采用减水剂后掺法,搅拌时间为2min,坍落度严格按设计要求控制在4.0~6.0cm,定时检测混凝土坍落度,间接控制水灰比。当砂、石含水率发生变化时,及时调整施工配合比,使混凝土的工作性能达到最佳状态。
混凝土运输采用拖拉机水平运输、塔吊垂直运输相结合。
7.2混凝土浇筑及养护
由于南边围护发生问题,I加强带改为“Z”字型。底板浇筑后进行两次压面再进行表面拉毛,以消除混凝土沉降裂缝及表面塑性收缩微裂缝。
混凝土表面具体处理程序:初凝前一次抹压临时覆盖保湿养护混凝土终凝前1～2h掀膜两次抹压覆盖保湿养护。混凝土终凝后设专人浇水养护,保证混凝土表面潮湿状态,养护时间10~14d。
7.3混凝土施工质量评价
由于各部门积极配合,工程进展顺利,底板混凝土浇筑完成至今已有3年多,未发现裂缝和渗漏现象,底板试块留置41组,平均强度34.8MPa,最小值为30.2MPa,混凝土立方体抗压强度的标准差Sfcu=2.86。
8结语
通过以上工程实践表明,地下室底板超长结构不设后浇带采用补偿收缩混凝土加强带是可行的,补偿收缩混凝土配合比应综合考虑混凝土的强度及限制膨胀率两个指标,以满足工程要求。加强带处应考虑结构收缩应力的构造筋,利用三掺技术,可明显改善混凝土的性能,提高混凝土早期抗裂能力,加快施工速度,缩短工期,降低造价。
参考文献:
[1]王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京:中国建筑丁业出版社,2002.
[2]中国建筑材料科学研究院.超长钢筋混凝土结构无缝设计与施工.1999.
[3]混凝土结构设计规范.GB 50010-2002.中国建筑工业出版社,2002.
补偿收缩混凝土范文第5篇
【关键词】无缝施工；补偿收缩混凝土；膨胀加强带
中图分类号：TU528文献标识码： A
1、无缝施工设计
1.1、补偿收缩混凝土
补偿收缩混凝土[2]是解决混凝土开裂比较理想的材料，在混凝土中掺加适量的膨胀剂，在钢筋和邻位等约束限制下，产生0.2～0.7MPa的预压应力，可大致抵消混凝土收缩拉应力，从而防止混凝土开裂。
1.2、膨胀加强带工作原理
补偿收缩混凝土因膨胀剂的作用产生膨胀，使钢筋受拉，而钢筋对混凝土的限制使混凝土内部产生预压应力，当钢筋的拉应力与混凝土的压应力平衡时，则有：
Ac・σc＝As・σs＝As・Es・ε2
设μ＝A s／Ac
则σc＝μ・Es・ε2（1）
式中：σc―混凝土预压应力(MPa)
Ac―混凝土截面积
As―钢筋截面积
σs―钢筋拉应力(MPa)
μ―混凝土配筋率（％）
Es―钢筋弹性模量（MPa）
ε2―补偿收缩混凝土的限制膨胀率，即：钢筋伸长率（％）
由式（1）可见，在配筋率和钢筋弹性模量确定的情况下，σc与ε2成正比关系，而限制膨胀率ε2随膨胀剂的掺量增加而增加，所以通过调整膨胀剂掺量，可使混凝土获得不同的预压应力。设想在σmax地方给与较大的膨胀应力，而在两侧给与较小的膨胀应力，全面地补偿结构的收缩应力，起到了补偿作用[3]，从而控制了有序裂缝的出现。
1.3、膨胀加强带布置原则
（1）间距必须根据公式计算；
（2）宽度不宜太窄，宜控制在2m，并应在两侧用钢丝网将带内和带外混凝土分开；
（3）位置宜布置在拉应力较大、配筋变化及截面突变的部位及应力集中部位。
1.4、膨胀加强带的构造形式
（1）连续式构造形式，施工时先浇筑加强带左侧的微膨胀混凝土，再浇筑加强带膨胀，最后浇筑加强带右侧微膨胀混凝土，如此循环下去，可连续浇筑60m～120m的超长混凝土结构。
（2）间歇式构造形式，当混凝土供应量或施工力量达不到连续作业要求而无法连续施工时，可采用间歇式膨胀加强带做法。
（3）后浇带式构造形式，当混凝土无法连续施工时，也可以先浇筑加强带两侧的补偿收缩混凝土，再浇筑加强带混凝土。
2、工程实例
2.1工程概况
以某综合水池基础底板为例；水池底板长88.9m，宽41.8m，厚0.7m，混凝土强度C30/C35,抗渗等级P8，浇筑量约为2600m3。
2.2补偿收缩混凝土的配制
水泥采用P・O42.5型水泥，其用量[4]不宜小于260kg/m3，C3A含量≤6%，C3S含量≤55%，碱含量≤0.7%；细骨料采用中砂，细度模数为2.3～3.0，含泥量≤0.2%；粗骨料采用碎石，连续级配5～31.5mm，含泥量≤1%。
混凝土配合比实配由预拌混凝土搅拌站进行试配，见下表2.2；
名称 水泥 细骨料 粗骨料 水 膨胀剂 防水剂 掺合料
微膨胀区域
C30,P8 P・O42.5 中砂 5～31.5 饮用水 BM低碱 BM多功能 II级粉煤灰
每m3用量 277 637 1184 176 34 25.1 84
膨胀加强带区域
C35,P8 P・O42.5 中砂 5～31.5 饮用水 BM低碱 BM多功能 II级粉煤灰
每m3用量 266 651 1210 170 55 31.3 39
2.3膨胀加强带的设置
所谓的无缝设计是个相对的概念，根据结构情况，可无缝或少缝，以掺加BM低碱膨胀剂的补偿收缩混凝土为基本材料，以加强带取代伸缩后浇带连续浇筑超长混凝土结构；
（1）混凝土的绝热温升可简化下式计算，
Th= （2）
式中： Th―混凝土最高绝热温升（℃）
W―每m3混凝土胶凝材料用量（kg/ m3），由表2.2得：420.1 kg/ m3
Q―胶凝材料的水化热总量（kJ/kg）
大体积混凝土施工时所用水泥其3d水化热宜小于240 kJ/kg,7d水化热宜小于270 kJ/kg；故取Q3天=240kJ/kg，Q7天=270kJ/kg 代入下式，
（3）
可得Q0=298 kJ/kg，胶凝材料水化热总量当无实验依据时，可下式计算：Q=kQ0（4）
式中： Q――胶凝材料水化热总量(kJ/kg)
k――不同掺量掺合料水化热调整系数，参照GB50496-2009表B.1.3取值；
调整系数可按下式进行计算：k = k1＋k2－1
综上，由表2.2中相关数据可得粉煤灰掺量为20%，矿渣粉为0，代入k =0.95，代入式（4）得Q=283.1 kJ/kg。
C―混凝土的比热取值范围0.92～1.0（kJ/kg・℃），取0.95；
ρ―混凝土容重取值范围2400～2500（kg/m3），取2400；
将各数值代入公式（2）后计算可得：Th=52.2℃
（2）混凝土内部实际最高温度
Tmt=Tf+R・Th （5）
式中：
Tmt―混凝土内部实际最高温度（℃）
Tf―混凝土入模温度（℃），依据本地区同期经验取25℃
R―混凝散热系数;散热系数0.5～0.6，取0.6
代入式（5）后得：Tmt=56.32℃
（3）混凝土综合温差
混凝土综合温差=结构实际温差+砼收缩当量温差
T=（Tmt-T0）+Ty = （Tmt- T0）+εy（t）/α（6）
（7）
式中：―龄期为t时，混凝土的收缩当量温度；
T0―环境平均温度，取15℃；
―龄期为t时混凝土收缩引起的相对变形值，t取30；
α―混凝土的线膨胀系数，取 1.0×10-5/℃；
―在标准试验状态下混凝土最终收缩的相对变形值，取3.24×10-4
M1、M2……M11―考虑各种非标准条件的修正系数，可按GB50496表B.2.1取用
M1=1.0,M2=1.0,M3=1.0,M4=1.1，M5=0.93，M6=0.77，M7=0.54,M8=0.55,M9=1，
M10=0.86,M11=1。
代入式（7）得εy（30）=1.7×10-5
代入式（6）得：T=43.02℃
(4)膨胀加强带间距
（8）
其中Es―钢筋弹性模量，取2.0×105MPa
ε2―限制膨胀率，取1.5×10-4
E―混凝土的弹性模量，C30混凝土取3.0×104MPa
T―总降温温差（℃），以负值代入，即-43.02℃
H―基础底板厚度，取700mm
Cx―地基水平阻力系数（N/mm3），取5×10-2N/mm3
α―混凝土的线膨胀系数，取 1.0×10-5
μ―配筋率（%），取值时不加百分数，取0.25
Rf―混凝土极限抗拉强度（MPa），C30混凝土取1.43 MPa
代入式（8）后，L=56.87m；符合膨胀加强带间距宜为30m～60m的规范JGJ/T178要求。
本工程底板长度88.9m大于最大整浇长度56.87m，浇筑宽度41.5m小于最大整体浇筑长度56.87m；故只需在基础长度方向中间设置膨胀加强带。
（5）补偿混凝土的抗裂验算
补偿混凝土的最终变形：
∆ε=εy（t）+ε1-ε2 （9）
式中：―混凝土收缩的相对变形值；εy（30）=1.7×10-5；
ε2―限制膨胀率，取1.5×10-4；
ε1―混凝土温度收缩，ε1=αTjR=2.48×10-4；
α―混凝土的线膨胀系数，取 1.0×10-5；
Tj―混凝土降温温差（℃），Tj= Tmt- T0=56.32-15=41.32℃；
T0―环境平均温度，取15℃；
R―约束系数，地下底板取0.6。
数值代入式（9），得∆ε=1.15×10-4
钢筋混凝土的最终极限拉伸可采用经验公式：
εp=0.5Rf×（1+μ/d）×10-4×（1+0.5）=1.22×10-4
显然，∆ε＜εp，不会开裂。
3、结束语
工程实践表明以膨胀加强带替代伸缩缝，可实现超长结构的连续施工，同时简化了施工工序、缩短了施工工期，降低了工程成本。
参考文献
1王铁梦 工程结构裂缝控制的综合方法 施工技术 2000（3）：46
2游宝坤、李乃珍 膨胀剂及其补偿收缩混凝土 中国建材工业出版社2005
