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5062 补偿收缩混凝土

补偿收缩混凝土是用膨胀水泥或在普通混凝土中掺入适量膨胀剂配制而成的一种微膨胀混凝土。它可以针对普通混凝土收缩变形大、易产生裂缝的弊病,起到相对补偿的效果。膨胀剂可以使混凝土的孔结构堵塞或改变,提高了抗裂性和抗渗性,可用于水池、水塔、人防、洞库等工程;由于它的膨胀性,可用于防水工程中的施工缝、后浇缝以及加固、修补、堵漏工程。尤其可贵的是能起到自防水的作用,取消了外防水,从而在保证质量的前提下,获得一定的经济效果。
一、补偿收缩混凝土的配制
配制补偿收缩混凝土有两个途径:一是用膨胀水泥配制,已在工程中应用的有明矾石膨胀水泥、硅酸盐膨胀水泥、石膏矾土膨胀水泥,也有的利用矾土水泥掺入一定量的无水石膏制成,或是在普通水泥中掺入一定量的无水石膏,并按一定比例共同磨制而成。采用膨胀水泥,因用量较大,生产量小,又要解决水泥的运输问题,在使用上受到一定的限制。二是采用膨胀剂,在使用上如同普通的粉状外加剂,也可以与其他外加剂复合使用。膨胀剂仅是水泥用量的 8 %~ 15 %,避免了大量的运输问题,从而受到施工单位的欢迎。
目前配制的补偿收缩混凝土,多采用 U 形混凝土膨胀剂 ( 简称 UEA) ,经过工程实践,取得了抗裂、抗渗等的预期效果。
UEA 是特制硫酸铝酸盐熟料或硫酸铝熟料与明矾石、石膏、外加剂共同粉磨而成的,密度 2 . 85 ,比表面积 3000 ~ 3500 cm 2 /g ,颜色呈灰白,保质期 2 年,其化学成分见表 1 。

表 1 UEA 化学成分

烧失量( % )

SiO 2(%)

Al 2 O 3(%)

Fe 2 O 3(%)

CaO(%)

SO 3(%)

2.85

31.39

8.25

1.95

21.15

28.5

配制补偿收缩混凝土的配合比设计,原则上与普通混凝土相同,但应根据混凝土的强度等级、膨胀率 ( 应在 1.5 × 10 -4 以上 ) .和收缩率 ( 应在 4.5 × 10 -4 以下 ) ,以及施工所要求的坍落度进行试配。目前尚未建立膨胀率与强度等一系列物理性能的精确关系,在使用上只能依靠试配,尤其是不同品种的水泥,可能有不同的膨胀率。
补偿收缩混凝土的配合比可参见表 2 。
混凝土的膨胀剂一般采用内掺法,即每立方米所用膨胀剂的重量与每立方米实际水泥重量之和作为每立方米混凝土水泥用量。
二、补偿收缩混凝土的一般性能
1 .混凝土拌合物随着时间的延长,要产生明显的坍落度损失,见表 3 ,这是因为水泥水化物时间的延长,消耗了拌合物中一定量的水分子,水泥颗粒之间相对滑移减少,所以坍落度损失较普通混凝土稍大,应在配合比中掺人一定量的减水剂或流化剂 ( 如 LH 一 1 流化剂 ) ,尤其是泵送混凝土,更应注意。

表 2 参考配合比

水泥强度等级

混凝土强度等级

材料用量(㎏ /m 3 )

坍落度

(㎝)

备注

水泥

UEA

32.5

C20
C25
C30

304
358
378

42
49
52

735
655
669

1200
1165
1091

170
187
208

6 ~ 8

根据不同的现场条件,配合比作用应调整

42.5

C25
C30

317
352

43
42

693
660

1237
1239

167
171

6 ~ 8

32.5

C20
C25

348
368

48
50

700
655

1141
1155

181
187

1 2 ~ 16

泵送混凝土外掺减水剂

42.5

C20
C25

231
352

48
49

700
690

1228
1231

180
138

1 2 ~ 16

表 3 某工程补偿混凝土坍落度损失

编号

水泥强度等级

材料用量(㎏ /m 3 )

M-1 减水剂

坍落度损失(㎝)

水泥

石子

UEA

搅拌 3min 坍落度

停 1h
坍落度

停 1.5h
坍落度

1

32.5

354

763

1144

195

44

1.19

10

3.3

2.5

2

32.5

390

744

1170

198

47.6

1.29

8

2.5

1.0

3

42.5

308

788

1180

182

42

1.05

11

4.5

3.2

4

42.5

335

774

1161

185

45.6

1.14

9

40

2.0

2 .补偿收缩混凝土的强度分为自由膨胀强度和限制膨胀强度两种。自由膨胀强度通常随着膨胀值的增加而下降 5 %~ 10 %,而限制膨胀强度则与其不同,在限制条件下,一定的膨胀能使混凝土更加密实,从而提高强度 10 %~ 20 %。在实际工程中补偿收缩混凝土,多处于各种不同的限制状态。
3 . UEA 可掺入一般水泥中使用,但试验证明,更宜加到 32.5MPa 以上的普通硅酸盐水泥和矿渣水泥中使用。
4 .在一般情况下,在水泥中掺 10 %~ 14 %的 UEA 可获得良好的膨胀性能,对强度影响不大,宜用于补偿收缩;掺量为 8 %~ 10 %时,膨胀率偏小,强度有所提高,适用于防水砂浆;掺量在 14 %~ 16 %时,膨胀率提高,而强度有所下降,适用于受限制或绝对限制的填充混凝土;掺量达 25 %~ 30 %时,适用于自应力混凝土,在这种场合下,混凝土强度不会下降,反而有所提高。
三、工程实例
1 .某地下工程,建筑面积 4.37 × 10 4 m 2 ,地处闹市区,不能中断地上交通,采用了逆作法施工,以桩代柱,地下两层无梁楼盖,自上而下浇筑楼板和外墙,由于工程顺序的逆向安排和防止大面积混凝土顶板的收缩裂缝,在顶板、柱帽和外墙捻口部分,大量采用了补偿收缩混凝土,取得预期效果,具体情况如下:
(1) 顶板混凝土其 1.2 × 10 4 m 3 ,厚 45 0 ㎜ ,混凝土为 C25 ,抗渗为 S6 ,由 13 块板块组成,中间有 1.2m 宽的后浇带,后浇带在每区顶板混凝土浇筑 42 天后浇筑,采用内掺 12 %的 UEA ,配合比见表 4 。

表 4 配合比表

矿碴 32.5

中砂

2 ~ 4 石子

0. 5 ~ 1 石子

DH 型减水剂

39 0 ㎏
(内掺 12%UEA )

15 9 ㎏

66 5 ㎏

99 4 ㎏

24 8 ㎏

19 5 ㎏

内掺 12 % UEA ,经过试验证明其膨胀量和抗压强度均能满足本工程要求,见表 5

表 5 补偿收缩混凝土抗压强度( MPa

日期

空白

UEA 掺量

8%

12%

15%

7 天
28 天标养
28 天自然养护

23.9
33.5
32

17.5
28.0
24.8

25.5
37.3
38.0

16.1
29.2
25.2

顶板经雨季和行车动荷考验,不漏不裂不渗,经检验质量优良。
(2) 柱帽和外墙墙顶捻口 捻口是逆作法的关键工序,为此采用了 3 ~ 4 ㎝ 坍落度的补偿收缩混凝土。在捻口处支喇叭口形模板,用机械振捣,最后剔凿多余混凝土的办法,保证了接碴质量,经超声检验,证明质量是可靠的。
由于混凝土外墙是自防水,既不作衬墙也无内外防水层,作为防止混凝土开裂,采用补偿收缩混凝土捻口,是本工程成功的关键措施。
2 .某污水处理厂沉淀池,圆形,每个池子约 2 000 m 2 ,共 6 个,直径 52 m ,高度 5 m ,池底呈倒圆锥形,池壁采用装配式壁板,预应力绕丝,本工程池底混凝土和壁板灌缝采用了补偿收缩混凝土。
(1) 底板混凝土和杯口混凝土一次浇筑,由低向高,由中向外,分层交圈连续浇筑,不留施工缝,分三区,一区由中心至 Φ 30 m ,二区由 Φ 30 m 至 Φ 45 m ,三区由 Φ 45m 至 Φ 52 m ,为了防止径向裂缝,三个区采用了不同的补偿收缩混凝土的配合比,用二区的不同膨胀率,调整了沿径向收缩率的不同,使底板不裂不漏。
(2) 壁板灌缝采用内掺 12 % UEA 的补偿收缩混凝土,壁板与混凝土接触部分,提前充分洇湿,达到“干饱和”状态。混凝土在现场搅拌时,先加石子,再加砂子,最后加水泥和 UEA ,水分 2 ~ 3 次加入,要严格控制水灰比,适当延长搅拌时间,加强了振捣,派专人浇水养护 14 天。经试水不漏不渗。



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