关于膨胀剂的使用误区

 在混凝土拌合物中掺加适量的膨胀剂来补偿其收缩，是防止或减小混凝土产生裂缝的有效方法之一，因此，使用范围不断扩大，促进了建筑工程设计和施工技术的进步和发展。与此同时，随着混凝土膨胀剂用量的不断增加，应用效果不佳、使用失败的工程时有发生，造成混凝土结构渗漏和开裂的质量事故也屡见不鲜，因而使得有人对混凝土膨胀剂的补偿收缩作用产生了怀疑，甚至有人在工程中拒绝使用。为此，有必要对混凝土膨胀剂的使用问题再一次进行探讨，以消除使用中的一些误区。

  一掺就灵，一掺就不裂
  任何一项科学技术都不可能是万能的，都有其特定的适用范围与使用方法。具体事件要具体分析和具体对待，正确的做法应该是发扬其有利的一面，回避和限制有害的一面。也就是说，掺膨胀剂混凝土的应用， 是有条件的， 是受多种因素制约的。影响补偿收缩混凝土使用的主要因素有混凝土的结构形式，包括内、外约束在内的约束条件，混凝土的膨胀率， 所处环境条件和湿度温度条件，以及组成材料的性质等诸多方面，有的设计人员在设计图中只写混凝土要掺加膨胀剂和混凝土的强度等级、抗渗等级，也就是说，混凝土不分结构性质和部位，都规定施工单位必须掺加膨胀剂；有时还规定出膨胀剂的用量、生产厂家和品种，这种做法显然是错误的。

  综上所述，由于混凝土膨胀剂的使用是受多种条件限定的，所以绝不是一掺就灵，一掺就能保证混凝土不裂；也并非有些人想象的那样，按使用说明书上规定的掺量加入混凝土中就万事大吉。这里要指出，混凝土膨胀剂并非混凝土防裂的“灵丹妙药”，正确地讲，它只是控制混凝土裂缝产生的一种“ 良药”。

  千篇一律，一个配方
  设计图中或膨胀剂生产厂家给出的膨胀剂掺量，常常不分其结构和所在部位，统一规定某一数量。例如，主体结构混凝土UEA的掺量为水泥用量的10%~12%；后浇带混凝土中的掺量为水泥用量的12%~14%； 膨胀加强带混凝土中的掺量为水泥用量的14%~15%。需要指出的是，生产厂家或设计图中推荐的膨胀剂掺量只能作为参考，施工时一定要根据工程的具体情况检测混凝土的限制膨胀率，并以此作为膨胀剂掺量的依据。

  众所周知，无约束的混凝土构件自由收缩不会引起开裂，而受约束混凝土的收缩，也只是在内部产生的拉应力达到或超过其抗拉强度时混凝土才开裂。掺加膨胀剂的作用就是利用约束下的膨胀变形来补偿收缩变形，混凝土的膨胀只有在约束下才能产生预压应力，膨胀混凝土必须有对应的外界边界的外约束和一定配筋率的钢筋内约束作为限制膨胀的条件。其配筋率必须在0.2%以上，配筋率小则起不到限制膨胀的作用。

  我国现行《混凝土外加剂应用技术规范》（GB50119-2003）规定，掺膨胀剂的补偿收缩混凝土水中养护28天的限制膨胀率ε≥1.5×10-4，相当于结构中产生的预压应力＞0.2MPa。根据大量实践证明，混凝土的限制膨胀率以控制在2.0×10-4～3.0×10-4之间为宜，填充用膨胀混凝土的膨胀率最好控制在3.5×10-4～4.5×10-4之间，具体应用时可根据实际情况选用。比如说，防水工程的混凝土底板的限制膨胀率可控制在2.0×10-4～3.0×10-4之间；混凝土侧墙的限制膨胀率可控制在3.0×10-4～3.5×10-4之间，其值比底板大。这是因为混凝土侧墙受施工、环境、湿度和温度的影响比其底板大，所以，混凝土限制膨胀率稍有提高，以提高抗开裂的能力。后浇带或膨胀加强带的混凝土限制膨胀率控制在3.5×10-4～4.5×10-4之间。因为膨胀混凝土早期膨胀与结束湿养护后的干缩及温度变化引起的冷缩等因素引起的收缩相叠加，其结果不至于产生等于或超过混凝土抗拉强度的收缩变形，则混凝土不开裂。因此，控制混凝土裂缝的产生，不能只注意到混凝土收缩值的大小，还必须考虑约束条件。当混凝土的外约束及内约束一定时，必须注意其膨胀混凝土的膨胀率，以求与混凝土的收缩相适应，使其膨胀率大小适当。膨胀率太大时，产生过大膨胀，会使混凝土疏松，削弱混凝土强度，甚至使混凝土开裂；膨胀率太小，则不足以补偿混凝土的收缩。当然，结构设计时，必须注意结构的外约束条件，同时以适当的配筋，来保证混凝土有足够的内约束，以求内外约束适当。
  由此可见，混凝土因其结构型式及其所在部位的不同，其抗裂要求也会不同，相应的膨胀率要求也不同，因此膨胀剂的掺量也随之而变化。也就是说，膨胀剂掺量大，则其膨胀率大；膨胀剂掺量小，则膨胀率也小，但不成正比关系。同时必须指出，由于膨胀剂的品种和掺量不同，它与水泥、化学外加剂及掺合料的适应性也各异，因此，要通过混凝土试配来确定组成材料的用量。要在满足混凝土强度等级、抗渗等级及坍落度的条件下，根据工程的具体情况，必须要达到设计所要求的膨胀率。否则一定要调整膨胀剂的掺量，使其混凝土膨胀率满足不同结构及不同部位的补偿收缩的要求。因此，设计图纸最好不指定膨胀剂的品种，更不应指定掺量，除其指定采用掺加膨胀剂的补偿收缩混凝土及其强度等级和抗渗等级外，还必须指定混凝土水中14天限制膨胀率≥1.5×10-4，并着重指定不同结构部位的不同膨胀率。

  膨胀剂代替水泥后混凝土强度会降低掺加膨胀剂混凝土试件在湿养护过程中呈现为无限制的自由膨胀状态，钙矾石膨胀对水泥结构有微小破坏，而膨胀作用主要表现在1~7天，所以7天抗压强度比空白混凝土下降10%左右属于正常现象。在实际工程中，混凝土结构必然受到钢筋的内约束和外部边界的外约束，混凝土的变形呈现为限制膨胀的状态。比如，混凝土底板受到基底和两维邻位的约束，混凝土墙受到基底及两侧端墙的约束，其限制膨胀与试件的自由膨胀不同。试验表明，带模养护的混凝土试件的限度强度比不带模养护的混凝土试件强度高10%~15%，因此，不必担心膨胀混凝土强度的下降。有资料介绍，当膨胀剂掺至14%~15%时，混凝土强度有所降低，建议将其强度提高一级。


  膨胀剂宁可少掺不可多掺，少掺比多掺好
  由于掺有膨胀剂的补强收缩混凝土试件的早期强度有所降低，有些人害怕后期强度的继续下降，而有意识的减少膨胀剂的掺量，以防万一。这样做的结果将导致混凝土的膨胀率下降，使其膨胀补偿不了其收缩，导致膨胀剂的使用失败；至于有些人为降低成本而故意减少膨胀剂掺量，那就更不对了。

  混凝土只做强度和抗渗检验，不做膨胀率检验
工程实践证明，膨胀混凝土的膨胀率除与膨胀剂的品种和掺量有关外，与其密切相关的因素还有水泥的品种，特别是熟料中C3A矿物含量、水泥中SO3含量、混合材料数量，以及水泥用量、掺合料的种类和数量、混凝土强度、水胶比、养护温度，养护湿度、外加剂、搅拌时间、骨料的品种和数量。需要特别指出的是，在一定条件下，混凝土的限制膨胀率随混凝土强度的提高而增加，但不成正比关系。由此可见，诸多因素关系相当复杂，为了使混凝土的膨胀率满足不同结构和部位的补偿收缩要求，对于掺有膨胀剂的补偿收缩防水混凝土，除要检测其强度和抗渗等级外，一定要检测混凝土的限制膨胀率，并以此作为混凝土配合比的主要依据。这就要求施工单位的试验室，必须配置测试混凝土限制膨胀率的设备和检测人员。地下防水用补偿收缩混凝土，除留置抗压及抗渗试件外，还应留置测试限制膨胀率的试件，以评估限制膨胀率大小和膨胀效果。

  掺膨胀剂后的混凝土可以不设缝
设置后浇带，是我国常用的防止大体积混凝土开裂的有效方法。合理设置有效的后浇带，并有可靠经验时，可适当增加伸缩缝间距，但不能用后浇带代替伸缩缝。同时掺膨胀剂混凝土还应设置沉降缝、伸缩缝。当增大伸缩缝间距时，尚应考虑温度变化和混凝土收缩对结构的影响，设计人员不能简单地采取某些措施就盲目地增大伸缩缝。伸缩缝间距一般不宜超过50~60m，不宜完全取消伸缩缝。后浇带的浇筑应当在已浇筑的膨胀混凝土收缩基本稳定后进行，至少应在混凝土膨胀基本结束后1个月后进行。

由于后浇带施工不但麻烦，而且还会延长工期，有时还可能渗漏。因此目前大量采用的是以膨胀加强带取代后浇带。但值得注意的是，不能因设置膨胀加强带而取消伸缩缝，而只是适当延长伸缩缝的间距。

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