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摘要：本文以某某地下车库为例,阐述了膨胀混凝土施工应注意的事项,为以后类似工程的实施提供了参考。
关键词：膨胀剂；混凝土；工程施工
现今随着城市建设的飞速发展,高层大跨度建筑也日益增多,有些
建筑物的地下防水工程、超长结构工程、大体积混凝土工程都期望使用混凝土膨胀剂达到抗裂、防水的目的,这一状况造成膨胀剂的需求大增。据不完全统计,我国混凝土膨胀剂的生产厂家已逾千家,累计总产量达到500万吨。但从实际应用情况看,有些工程并未达到事前所预想的效果,膨胀混凝土开裂、渗漏现象时有发生。该工程建筑面积28380平方米,地下一层框架结构,整个建筑物呈“凹”字型,总长为588米,设计采用17条后浇带把建筑物分成18块,每个板块长度为21. 3~38米,宽度为30.9~50.7米。基础采用预应力管桩,地下室底板厚400mm,四周侧墙及顶板厚300mm,混凝土工程属于大体积超长混凝土。混凝土标号C30,抗渗等级S8,设计要求在混凝土中加入适量的膨胀剂,且膨胀混凝土的膨胀率应满足国家规范(《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119-2003)要求,即混凝土限制膨胀率不低于1. 5×10-4。
一、混凝土膨胀剂的选取
选用膨胀剂,首先要确定该产品是否达到《混凝土膨胀剂》(JC476
-2001)标准。主要是三项指标:一是碱含量不高于0. 75%,二是水中7天限制膨胀率不低于2. 5×10-4,三是掺量不大于12%。我国目前生产的膨胀剂有三类:硫铝类酸钙(如ZY、UEA、AEA等)、硫铝酸钙-氧化钙类(如CSA)和氧化钙类(如CEA)。硫铝酸钙类:由于钙矾石的化学稳定性和耐水性优良,绝大多数厂家都生产硫铝酸钙类膨胀剂。氧化钙类:CaO水化生成Ca(OH)2可发生膨胀,但其化学稳定性和胶凝性较差,在压力水下易融解,所以《混凝土外加剂应用技术规范》中规定,含氧化钙类膨胀剂配置的混凝土不得使用在海水或有侵蚀性水的防水工程中。另氧化钙类膨胀剂的稳定性受到生产工艺的制约,且北京市个别工程因使用氧化钙类膨胀剂后出现了混凝土胀裂事故, 2004年1月北京市建委正式下文禁止使用氧化钙类膨胀剂。而硫铝酸钙类膨胀剂在工程中使用较多,有大量的成功应用实例,其膨胀率可达到3.5×10-4。主体结构配筋率在0. 2~0. 8情况下使用膨胀混凝土,可在结构中生产0. 2~0. 7Mpa预应力,这一项预应力大致可补偿混凝土硬化过程中产生温差和干缩的拉应力,从而防止混凝土产生裂缝或把裂缝限制在无害裂缝范围内(裂缝宽度小于0.1mm)。UEA型膨胀剂对钢筋无腐蚀,对水质无污染,且能提高混凝土的抗折强度和抗硫酸盐侵蚀能力。
二、膨胀混凝土配合比的确定
该工程设计要求在混凝土内掺入一定数量的粉煤灰。由于粉煤灰具有一定的活性,不但可替代部分水泥,且粉煤灰颗粒呈球型,具有“滚珠效应”而起润滑作用,能改善混凝土的粘聚性,并增加泵送混凝土要求的0. 315mm以下细粒含量,改善混凝土可泵性,降低混凝土水化热。《混凝土外加剂应用技术规范》规定,膨胀剂用量是按等量取代胶凝材料的内掺法。设基准混凝土配合比中水泥用量为m CO,膨胀剂取代水泥率为K,则
膨胀剂用量m E=m CO×K (Kg/m3)
水泥用量m C= m CO—m E (Kg/m3)
当混凝土中还需掺入粉煤灰时,设膨胀剂取代胶凝材料率为K、设基准混凝土配合比中水泥用量为m CO,粉媒灰用量为m FO,则膨胀剂分别取代水泥m CO和粉煤灰mF。
膨胀剂用量m E=(m CO +m FO)×K (Kg/m3)
粉煤灰用量mF=×m FO (1-K) (Kg/m3)
水泥用量m C=×m CO (1-K) (Kg/m3)
在配制防渗混凝土时,按《地下工程防水技术规范》GB50108-2001
规定水泥用量不得少于300KG /m3。如混凝土中加入粉煤灰等活性粉细料,水泥用量不得少于280Kg/m3。
三、施工中应注意的其它事项
有些施工单位认为在混凝土中加入膨胀剂,所有问题就都解决了,
这是一个误区。实际上除了选择好膨胀剂和设计好混凝土配合比外,施工阶段的整个过程控制也是关键,尤其是注意以下几个方面:
1.混凝土搅拌站必须保证入库膨胀剂合格,并且严格按配合比下料,重量误差小于±2%,不得少掺或多掺。有些混凝土搅拌站没有按配合比加入適量的膨胀剂,造成浇注的混凝土膨胀效果不能达到预期效果。必须加强管理,确保膨胀剂合格及掺量的准确性。
2.膨胀混凝土的搅拌时间较普通混凝土延长30~60秒,以保证各种材料拌合均匀,提高混凝土的匀质性。
3.在计划浇筑区段内需连续浇筑,不得中断。
4.混凝土布料、振捣要按施工规范进行,必须采用高频机械振捣密实,振捣时间宜为10~30秒,以混凝土泛浆和不冒气泡为准,要避免漏振、欠振和过振,不得出现蜂窝麻面现象。
5.在混凝土终凝前,应采用机械抹面或人工多次抹压,防止混凝土表面沉缩裂缝的产生,以免影响外观质量。
6.膨胀混凝土的养护要求比普通混凝土更高,且不得少于14天。膨胀混凝土浇筑后1~7天湿养护,才能发挥混凝土的膨胀效应,如不养护或养护马虎,就难以发挥膨胀剂的补偿收缩作用。在气温较高的条件下施工,开始养护的时间应提前,这也可以防止混凝土表面发生龟裂。有条件的工地可采用蓄水养护或湿麻袋覆盖养护。
7.防止侧墙出现裂缝是一个难题。除要求混凝土振捣密实、均匀外,还应根据情况合理控制拆模时间,一般墙体模板拆除时间宜不少于3天,模板拆除后继续养护至14天,未拆模前应在侧墙顶设水管慢淋养护。气温较高时,受阳光直射的墙面,宜用塑料布遮挡。
关键词：膨胀剂；混凝土；工程施工
现今随着城市建设的飞速发展,高层大跨度建筑也日益增多,有些
建筑物的地下防水工程、超长结构工程、大体积混凝土工程都期望使用混凝土膨胀剂达到抗裂、防水的目的,这一状况造成膨胀剂的需求大增。据不完全统计,我国混凝土膨胀剂的生产厂家已逾千家,累计总产量达到500万吨。但从实际应用情况看,有些工程并未达到事前所预想的效果,膨胀混凝土开裂、渗漏现象时有发生。该工程建筑面积28380平方米,地下一层框架结构,整个建筑物呈“凹”字型,总长为588米,设计采用17条后浇带把建筑物分成18块,每个板块长度为21. 3~38米,宽度为30.9~50.7米。基础采用预应力管桩,地下室底板厚400mm,四周侧墙及顶板厚300mm,混凝土工程属于大体积超长混凝土。混凝土标号C30,抗渗等级S8,设计要求在混凝土中加入适量的膨胀剂,且膨胀混凝土的膨胀率应满足国家规范(《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119-2003)要求,即混凝土限制膨胀率不低于1. 5×10-4。
一、混凝土膨胀剂的选取
选用膨胀剂,首先要确定该产品是否达到《混凝土膨胀剂》(JC476
-2001)标准。主要是三项指标:一是碱含量不高于0. 75%,二是水中7天限制膨胀率不低于2. 5×10-4,三是掺量不大于12%。我国目前生产的膨胀剂有三类:硫铝类酸钙(如ZY、UEA、AEA等)、硫铝酸钙-氧化钙类(如CSA)和氧化钙类(如CEA)。硫铝酸钙类:由于钙矾石的化学稳定性和耐水性优良,绝大多数厂家都生产硫铝酸钙类膨胀剂。氧化钙类:CaO水化生成Ca(OH)2可发生膨胀,但其化学稳定性和胶凝性较差,在压力水下易融解,所以《混凝土外加剂应用技术规范》中规定,含氧化钙类膨胀剂配置的混凝土不得使用在海水或有侵蚀性水的防水工程中。另氧化钙类膨胀剂的稳定性受到生产工艺的制约,且北京市个别工程因使用氧化钙类膨胀剂后出现了混凝土胀裂事故, 2004年1月北京市建委正式下文禁止使用氧化钙类膨胀剂。而硫铝酸钙类膨胀剂在工程中使用较多,有大量的成功应用实例,其膨胀率可达到3.5×10-4。主体结构配筋率在0. 2~0. 8情况下使用膨胀混凝土,可在结构中生产0. 2~0. 7Mpa预应力,这一项预应力大致可补偿混凝土硬化过程中产生温差和干缩的拉应力,从而防止混凝土产生裂缝或把裂缝限制在无害裂缝范围内(裂缝宽度小于0.1mm)。UEA型膨胀剂对钢筋无腐蚀,对水质无污染,且能提高混凝土的抗折强度和抗硫酸盐侵蚀能力。
二、膨胀混凝土配合比的确定
该工程设计要求在混凝土内掺入一定数量的粉煤灰。由于粉煤灰具有一定的活性,不但可替代部分水泥,且粉煤灰颗粒呈球型,具有“滚珠效应”而起润滑作用,能改善混凝土的粘聚性,并增加泵送混凝土要求的0. 315mm以下细粒含量,改善混凝土可泵性,降低混凝土水化热。《混凝土外加剂应用技术规范》规定,膨胀剂用量是按等量取代胶凝材料的内掺法。设基准混凝土配合比中水泥用量为m CO,膨胀剂取代水泥率为K,则
膨胀剂用量m E=m CO×K (Kg/m3)
水泥用量m C= m CO—m E (Kg/m3)
当混凝土中还需掺入粉煤灰时,设膨胀剂取代胶凝材料率为K、设基准混凝土配合比中水泥用量为m CO,粉媒灰用量为m FO,则膨胀剂分别取代水泥m CO和粉煤灰mF。
膨胀剂用量m E=(m CO +m FO)×K (Kg/m3)
粉煤灰用量mF=×m FO (1-K) (Kg/m3)
水泥用量m C=×m CO (1-K) (Kg/m3)
在配制防渗混凝土时,按《地下工程防水技术规范》GB50108-2001
规定水泥用量不得少于300KG /m3。如混凝土中加入粉煤灰等活性粉细料,水泥用量不得少于280Kg/m3。
三、施工中应注意的其它事项
有些施工单位认为在混凝土中加入膨胀剂,所有问题就都解决了,
这是一个误区。实际上除了选择好膨胀剂和设计好混凝土配合比外,施工阶段的整个过程控制也是关键,尤其是注意以下几个方面:
1.混凝土搅拌站必须保证入库膨胀剂合格,并且严格按配合比下料,重量误差小于±2%,不得少掺或多掺。有些混凝土搅拌站没有按配合比加入適量的膨胀剂,造成浇注的混凝土膨胀效果不能达到预期效果。必须加强管理,确保膨胀剂合格及掺量的准确性。
2.膨胀混凝土的搅拌时间较普通混凝土延长30~60秒,以保证各种材料拌合均匀,提高混凝土的匀质性。
3.在计划浇筑区段内需连续浇筑,不得中断。
4.混凝土布料、振捣要按施工规范进行,必须采用高频机械振捣密实,振捣时间宜为10~30秒,以混凝土泛浆和不冒气泡为准,要避免漏振、欠振和过振,不得出现蜂窝麻面现象。
5.在混凝土终凝前,应采用机械抹面或人工多次抹压,防止混凝土表面沉缩裂缝的产生,以免影响外观质量。
6.膨胀混凝土的养护要求比普通混凝土更高,且不得少于14天。膨胀混凝土浇筑后1~7天湿养护,才能发挥混凝土的膨胀效应,如不养护或养护马虎,就难以发挥膨胀剂的补偿收缩作用。在气温较高的条件下施工,开始养护的时间应提前,这也可以防止混凝土表面发生龟裂。有条件的工地可采用蓄水养护或湿麻袋覆盖养护。
7.防止侧墙出现裂缝是一个难题。除要求混凝土振捣密实、均匀外,还应根据情况合理控制拆模时间,一般墙体模板拆除时间宜不少于3天,模板拆除后继续养护至14天,未拆模前应在侧墙顶设水管慢淋养护。气温较高时,受阳光直射的墙面,宜用塑料布遮挡。