补偿收缩混凝土应用中的控制措施

【摘 要】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.

【关 键 词 】补偿；收缩混凝土；应用；控制；措施

自20世纪80年始,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.