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【摘 要】 本文研究掺加膨胀剂混凝土的配制、生产、浇灌、养护，着重阐述了微膨胀混凝土施工过程中的质量控制。
【关键词】 微膨胀混凝土；原材料；配合比；生产运输；成型养护
随着我国基础设施建设市场经济的发展，混凝土已经成为建筑用的主要材料。该建筑材料和槽钢、钢管、先浇块混凝土等材料或结构相结合具有强度高、刚度大，稳定性好、可塑性强、成本低廉、施工简便的特点。但是，在混凝土的生产、浇筑、成型、养护等方面的质量控制依然是施工技术难点。特别是混凝土结构物的裂缝问题。混凝土的裂缝直接影响结构物耐久性、实用性、安全性，致使缩短了建筑物的使用寿命。中国建筑材料科学研究总院席耀忠教授在《关于膨胀混凝土若干问题的讨论》一文中科学的阐述了膨胀剂降低混凝土的水化热和峰温的机理，成功的说明了微膨胀混凝土的合理应用能有效的降低了混凝土裂缝产生的几率。下面就针对微膨胀混凝土施工过程中的质量控制做以下阐述：
一、微膨胀混凝土原材料的选型与配合比控制
膨胀剂的作用，在混凝土中掺有胶凝材料质量比率的膨胀剂，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，在混凝土细集料水化期产生一定的限制膨胀，补偿混凝土硬化过程中的干缩和冷缩变形，抑制了混凝土硬化后因其引起的变形裂缝。目前我国膨胀剂大约可分三类：硫铝酸钙类，是指与水泥、水拌合后经水化反应生成钙矾石的混凝土膨胀剂，如UEA、AEA、PNC、FS、PPT等；硫铝酸钙-氧化钙类，是指与水泥、水拌合后经水化反应生成钙矾石和氢氧化钙的混凝土膨胀剂，如CEA；氧化钙类，是指与水泥、水拌合后经水化反应生成氢氧化钙的混凝土膨胀剂，由于钙矾石（C3A·3CaSO4·32H2O）的化学稳定性和耐水性好，国内外绝大多数生产硫铝酸钙类膨胀剂。CaO水化生成Ca（OH）2可以产生膨胀，但Ca（OH）2在压力水下易溶解，所以《混凝土外加剂应用技术规范》规范中规定，含CaO膨胀剂不得使用在地下，海工等防水工程中。
在微膨胀混凝土配合比的研制前，应做好膨胀剂的选用及检测。首先检验它是否达到《混凝土膨胀剂》标准。主要看三项：一是总碱含量≤0.75%，二是水中7d限制膨胀率≥0.025%，三是混凝土膨胀剂检验时的掺量为12%，但允许<12%。为了保证膨胀剂的氯离子含量、细度、凝结时间、抗压强度、抗折强度也应符合规范要求，核查产品生产许可证，产品合格证，质量检测报告。根据工程特点和建设方要求，应到膨胀剂生产厂家考察其生产工艺线和化验仪器设备是否先进、齐全。在库房随机取样抽验，防止假冒伪劣膨胀剂流入市场。现场复检，合格者才能列为潜在的合同签订单位。
补偿收缩混凝土的配合比试作阶段应遵循《普通混凝土配合比设计规程》标准。下面以华电临沂项目部1#水塔内水槽壁的施工为例，简单介绍补偿收缩混凝土的配合比试作过程。参照《混凝土质量控制标准》对原材料符合要求拌合用水：符合饮用标准的饮用水。
混凝土配合比以3%、5%、8%、10%四个不同掺量掺用青州大明混凝土外加剂有限公司UEA型膨胀剂。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5%。其相应施工配合比详见下表：
微膨胀混凝土配合比
现在发现不少用户对膨胀剂的使用理解不深入。
1.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？当有粉煤灰和矿粉等掺合料时，又如何设计？对有抗冻、抗渗、抗硫酸盐等特殊要求的混凝土应该怎样试作？在配制补偿收缩混凝土的配合比时，按《混凝土外加剂应用技术规范》规定：首先确定膨胀剂与其它外加剂的混用的适应性，其他外加剂复合使用，应有较好的适应性，不应产生絮凝或沉淀等现象，否则应分别配制溶液并分别加入搅拌机内。膨胀剂不宜与氯盐类外加剂复合使用，与防冻剂复合使用时应慎重，外加剂品种和掺量应通过试验确定。其次确定水泥用量、其它掺合料的比例。以此为基准计算基准混凝土配合比。
2.误认为基准配合比和施工配合比没有区别，大多数施工单位和搅拌站不进行砂石含水率的转换，没有减水加砂的概念，只测掺膨胀剂混凝土的坍落度、强度，不测混凝土的限制膨胀率和耐久性，存在“掺就灵”的盲目思想，这是使用膨胀剂的最大误区。实施后的ISO水泥标准，各厂为了达到ISO水泥，一般都把水泥熟料中C3S和C3A提高，水泥比表面积提高到（350-400）m2/kg，水泥收缩率会增大。所以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、强度和耐久性的情况下，必须做膨胀剂掺量和强度的对比试验，熟悉掌握两者的线性关系。必须指出，确保原材料质量的稳定性，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，我们定期要检测膨胀剂与混凝土的适应性、限制膨胀率，并以此作为调整施工配合比的主要依据。
3.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（1-7）d，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7d抗压强度比空白混凝土下降10%左右属正常现象，而28d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（10-15）%。所以，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强度是否达到试验强度为准。把膨胀剂视为早强剂是错误的，以7d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7d抗压强度达到28d试配强度的50%～75%便是正常的。 根据工程实践和试验证明，UEA型膨胀剂效果较好，其掺量按工程具体要求而定：UEA型膨胀剂掺量占水泥质量的4%～6%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3%～5%，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约为5%，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8%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4%已下时，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6%～8%，并适当提高混凝土的强度等级。当膨胀剂掺量在8%～10%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约达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。
二、微膨胀混凝土的生产及运输
微膨胀混凝土在生产前要进行原材料计量，计量宜采用电子计量设备。计量设备的精度应符合现行国家标准且应具有法定计量部门签发的有效检定证书，并应定期校验。微膨胀混凝土生产单位每月应自检1次；每一工作班开始前应对计量设备进行零点校准。每盘混凝土原材料计量的允许偏差应符合规范规定。根据粗、细骨料含水率的变化及时调整粗、细骨料和拌合用水的称量，这就是施工配合比执行关键所在。
混凝土搅拌机应符合现行国家标准《混凝土搅拌机》的有关规定。混凝土搅拌宜采用强制式搅拌机。原材料投料方式应满足混凝土搅拌技术要求和混凝土拌合物质量要求。微膨胀混凝土在运输中，应控制混凝土不离析、不分层，并应控制混凝土拌合物性能满足施工要求并应符合现行行业标准《混凝土泵送施工技术规程》的有关规定。混凝土拌合物从搅拌机卸出至施工现场接收的时间间隔不宜大于90min。
三、微膨胀混凝土成型养护
当混凝土自由倾落高度大于3.0m时，宜采用串筒、溜管或振动溜管等辅助设备；浇筑竖向尺寸较大的结构物时，应分层浇筑，每层浇筑厚度宜控制在200mm～350mm；大体积混凝土宜采用分层浇筑方法，可利用自然流淌形成斜坡沿高度均匀上升，分层厚度不应大于500mm，可多安排振捣棒，应边浇筑混凝土边振捣，宜连续成型。混凝土振捣宜采用机械振捣，控制在10s～30s内，当混凝土拌合物表面出现泛浆，基本无气泡逸出，可视为捣实。
生产和施工单位应根据结构、构件、制品、环境条件、原材料情况以及对混凝土性能的要求等，提出施工养护方案或生产养护制度，并应严格执行。混凝土施工可采用浇水、覆盖保湿、喷涂养护剂、冬季蓄热养护等方法进行养护。选择的养护方法应满足施工养护方案或生产养护制度的要求，采用塑料薄膜覆盖养护时，混凝土全部表面应覆盖严密，并应保持膜内有凝结水。采用养护剂养护时，应通过试验检验养护剂的保湿效果。
对于混凝土浇筑面，尤其是平面结构，宜边浇筑成型边采用塑料薄膜覆盖保湿，混凝土施工养护时间应符合养护方案或生产养护制度的要求。当夏季天气炎热时，混凝土拌合物人模温度不应高于35℃。现场温度高于35℃时，宜采取遮挡措施避。
当冬期施工时，混凝土拌合物人模温度不应低于5℃，并应有保温措施。在浇筑过程中，应有效控制混凝土的均匀性、密实性和整体性。
参考文献：
[1]冯乃谦，马政，王哲，王晓梅.微膨胀高性能混凝土的试验研究[J].混凝土.2010（03）
[2]黄凯健，邓敏，郝成伟，张建亮，白洪涛.纤维混杂微膨胀混凝土力学性能及其工程应用[J].混凝土.2009（10）
【关键词】 微膨胀混凝土；原材料；配合比；生产运输；成型养护
随着我国基础设施建设市场经济的发展，混凝土已经成为建筑用的主要材料。该建筑材料和槽钢、钢管、先浇块混凝土等材料或结构相结合具有强度高、刚度大，稳定性好、可塑性强、成本低廉、施工简便的特点。但是，在混凝土的生产、浇筑、成型、养护等方面的质量控制依然是施工技术难点。特别是混凝土结构物的裂缝问题。混凝土的裂缝直接影响结构物耐久性、实用性、安全性，致使缩短了建筑物的使用寿命。中国建筑材料科学研究总院席耀忠教授在《关于膨胀混凝土若干问题的讨论》一文中科学的阐述了膨胀剂降低混凝土的水化热和峰温的机理，成功的说明了微膨胀混凝土的合理应用能有效的降低了混凝土裂缝产生的几率。下面就针对微膨胀混凝土施工过程中的质量控制做以下阐述：
一、微膨胀混凝土原材料的选型与配合比控制
膨胀剂的作用，在混凝土中掺有胶凝材料质量比率的膨胀剂，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，在混凝土细集料水化期产生一定的限制膨胀，补偿混凝土硬化过程中的干缩和冷缩变形，抑制了混凝土硬化后因其引起的变形裂缝。目前我国膨胀剂大约可分三类：硫铝酸钙类，是指与水泥、水拌合后经水化反应生成钙矾石的混凝土膨胀剂，如UEA、AEA、PNC、FS、PPT等；硫铝酸钙-氧化钙类，是指与水泥、水拌合后经水化反应生成钙矾石和氢氧化钙的混凝土膨胀剂，如CEA；氧化钙类，是指与水泥、水拌合后经水化反应生成氢氧化钙的混凝土膨胀剂，由于钙矾石（C3A·3CaSO4·32H2O）的化学稳定性和耐水性好，国内外绝大多数生产硫铝酸钙类膨胀剂。CaO水化生成Ca（OH）2可以产生膨胀，但Ca（OH）2在压力水下易溶解，所以《混凝土外加剂应用技术规范》规范中规定，含CaO膨胀剂不得使用在地下，海工等防水工程中。
在微膨胀混凝土配合比的研制前，应做好膨胀剂的选用及检测。首先检验它是否达到《混凝土膨胀剂》标准。主要看三项：一是总碱含量≤0.75%，二是水中7d限制膨胀率≥0.025%，三是混凝土膨胀剂检验时的掺量为12%，但允许<12%。为了保证膨胀剂的氯离子含量、细度、凝结时间、抗压强度、抗折强度也应符合规范要求，核查产品生产许可证，产品合格证，质量检测报告。根据工程特点和建设方要求，应到膨胀剂生产厂家考察其生产工艺线和化验仪器设备是否先进、齐全。在库房随机取样抽验，防止假冒伪劣膨胀剂流入市场。现场复检，合格者才能列为潜在的合同签订单位。
补偿收缩混凝土的配合比试作阶段应遵循《普通混凝土配合比设计规程》标准。下面以华电临沂项目部1#水塔内水槽壁的施工为例，简单介绍补偿收缩混凝土的配合比试作过程。参照《混凝土质量控制标准》对原材料符合要求拌合用水：符合饮用标准的饮用水。
混凝土配合比以3%、5%、8%、10%四个不同掺量掺用青州大明混凝土外加剂有限公司UEA型膨胀剂。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5%。其相应施工配合比详见下表：
微膨胀混凝土配合比
现在发现不少用户对膨胀剂的使用理解不深入。
1.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？当有粉煤灰和矿粉等掺合料时，又如何设计？对有抗冻、抗渗、抗硫酸盐等特殊要求的混凝土应该怎样试作？在配制补偿收缩混凝土的配合比时，按《混凝土外加剂应用技术规范》规定：首先确定膨胀剂与其它外加剂的混用的适应性，其他外加剂复合使用，应有较好的适应性，不应产生絮凝或沉淀等现象，否则应分别配制溶液并分别加入搅拌机内。膨胀剂不宜与氯盐类外加剂复合使用，与防冻剂复合使用时应慎重，外加剂品种和掺量应通过试验确定。其次确定水泥用量、其它掺合料的比例。以此为基准计算基准混凝土配合比。
2.误认为基准配合比和施工配合比没有区别，大多数施工单位和搅拌站不进行砂石含水率的转换，没有减水加砂的概念，只测掺膨胀剂混凝土的坍落度、强度，不测混凝土的限制膨胀率和耐久性，存在“掺就灵”的盲目思想，这是使用膨胀剂的最大误区。实施后的ISO水泥标准，各厂为了达到ISO水泥，一般都把水泥熟料中C3S和C3A提高，水泥比表面积提高到（350-400）m2/kg，水泥收缩率会增大。所以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、强度和耐久性的情况下，必须做膨胀剂掺量和强度的对比试验，熟悉掌握两者的线性关系。必须指出，确保原材料质量的稳定性，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，我们定期要检测膨胀剂与混凝土的适应性、限制膨胀率，并以此作为调整施工配合比的主要依据。
3.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（1-7）d，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7d抗压强度比空白混凝土下降10%左右属正常现象，而28d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（10-15）%。所以，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强度是否达到试验强度为准。把膨胀剂视为早强剂是错误的，以7d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7d抗压强度达到28d试配强度的50%～75%便是正常的。 根据工程实践和试验证明，UEA型膨胀剂效果较好，其掺量按工程具体要求而定：UEA型膨胀剂掺量占水泥质量的4%～6%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3%～5%，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约为5%，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8%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4%已下时，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6%～8%，并适当提高混凝土的强度等级。当膨胀剂掺量在8%～10%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约达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。
二、微膨胀混凝土的生产及运输
微膨胀混凝土在生产前要进行原材料计量，计量宜采用电子计量设备。计量设备的精度应符合现行国家标准且应具有法定计量部门签发的有效检定证书，并应定期校验。微膨胀混凝土生产单位每月应自检1次；每一工作班开始前应对计量设备进行零点校准。每盘混凝土原材料计量的允许偏差应符合规范规定。根据粗、细骨料含水率的变化及时调整粗、细骨料和拌合用水的称量，这就是施工配合比执行关键所在。
混凝土搅拌机应符合现行国家标准《混凝土搅拌机》的有关规定。混凝土搅拌宜采用强制式搅拌机。原材料投料方式应满足混凝土搅拌技术要求和混凝土拌合物质量要求。微膨胀混凝土在运输中，应控制混凝土不离析、不分层，并应控制混凝土拌合物性能满足施工要求并应符合现行行业标准《混凝土泵送施工技术规程》的有关规定。混凝土拌合物从搅拌机卸出至施工现场接收的时间间隔不宜大于90min。
三、微膨胀混凝土成型养护
当混凝土自由倾落高度大于3.0m时，宜采用串筒、溜管或振动溜管等辅助设备；浇筑竖向尺寸较大的结构物时，应分层浇筑，每层浇筑厚度宜控制在200mm～350mm；大体积混凝土宜采用分层浇筑方法，可利用自然流淌形成斜坡沿高度均匀上升，分层厚度不应大于500mm，可多安排振捣棒，应边浇筑混凝土边振捣，宜连续成型。混凝土振捣宜采用机械振捣，控制在10s～30s内，当混凝土拌合物表面出现泛浆，基本无气泡逸出，可视为捣实。
生产和施工单位应根据结构、构件、制品、环境条件、原材料情况以及对混凝土性能的要求等，提出施工养护方案或生产养护制度，并应严格执行。混凝土施工可采用浇水、覆盖保湿、喷涂养护剂、冬季蓄热养护等方法进行养护。选择的养护方法应满足施工养护方案或生产养护制度的要求，采用塑料薄膜覆盖养护时，混凝土全部表面应覆盖严密，并应保持膜内有凝结水。采用养护剂养护时，应通过试验检验养护剂的保湿效果。
对于混凝土浇筑面，尤其是平面结构，宜边浇筑成型边采用塑料薄膜覆盖保湿，混凝土施工养护时间应符合养护方案或生产养护制度的要求。当夏季天气炎热时，混凝土拌合物人模温度不应高于35℃。现场温度高于35℃时，宜采取遮挡措施避。
当冬期施工时，混凝土拌合物人模温度不应低于5℃，并应有保温措施。在浇筑过程中，应有效控制混凝土的均匀性、密实性和整体性。
参考文献：
[1]冯乃谦，马政，王哲，王晓梅.微膨胀高性能混凝土的试验研究[J].混凝土.2010（03）
[2]黄凯健，邓敏，郝成伟，张建亮，白洪涛.纤维混杂微膨胀混凝土力学性能及其工程应用[J].混凝土.2009（10）