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1、摻入高性能膨脹劑混凝土的性能特點(diǎn)
（1）提升混凝土耐久性，抗?jié)B透性能?；炷僚蛎泟┛梢杂行岣呋炷恋拿軐?shí)度，改善其體積穩(wěn)定性，避免其出現(xiàn)收縮裂縫，增加抗?jié)B透性能。此外，膨脹劑還能增強(qiáng)其抗凍融循環(huán)和抗?jié)B性。
（2）增強(qiáng)混凝土內(nèi)鋼筋耐腐蝕性。膨脹劑具有抗腐蝕性，能夠降低鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在使用過(guò)程中出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象的幾率提高鋼筋的使用壽命。
（3）高性能混凝土膨脹劑可以實(shí)現(xiàn)低摻量高性能，有利于提升混凝土抗裂經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)有關(guān)試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，高性能混凝土膨脹劑在工程應(yīng)用中摻量較少，價(jià)格也較為低廉，可以極大地降低混凝土生產(chǎn)和施工成本。
（4）有效預(yù)防混凝土早期收縮開(kāi)裂，增強(qiáng)混凝土體積穩(wěn)定性。膨脹劑能有效改善混凝土的抗裂性和耐久性，消除收縮裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)的不利影響。在施工過(guò)程中無(wú)需增加大量的水泥和摻和料等其他材料。
（5）利用高性能混凝土膨脹劑來(lái)提高混凝土抗裂性能易于操作、工期短、見(jiàn)效快。
混凝土膨脹劑具有良好的粘結(jié)性能以及耐老化性能等特點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中便于操作，在混凝土中摻入后不會(huì)發(fā)生明顯的膨脹現(xiàn)象而影響混凝土強(qiáng)度及整體性，避免了出現(xiàn)裂縫問(wèn)題或滲漏問(wèn)題造成工程質(zhì)量隱患。此外，由于膨脹劑的摻量較少且價(jià)格便宜，在工程應(yīng)用中具有顯著的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。
2、膨脹劑摻量對(duì)混凝土性能的影響
在工程施工中，混凝土的性能對(duì)工程質(zhì)量影響較大，為保證工程質(zhì)量，需結(jié)合實(shí)際情況合理?yè)饺肱蛎泟?，以滿(mǎn)足工程施工需求。從混凝土力學(xué)性能方面分析，在不摻膨脹劑的情況下，混凝土的抗壓強(qiáng)度較高，且隨著膨脹劑摻量的增加，其抗壓強(qiáng)度逐漸降低。但從混凝土開(kāi)裂方面分析，在摻入膨脹劑時(shí)混凝土內(nèi)部存在大量未反應(yīng)的水化產(chǎn)物，這部分水化產(chǎn)物不僅影響了混凝土的抗壓強(qiáng)度和抗?jié)B性能，而且會(huì)降低混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂性能。
為改善混凝土的抗裂性能，在使用膨脹劑時(shí)可適當(dāng)增加其摻量。從混凝土收縮方面分析，在不摻入膨脹劑的情況下，混凝土收縮程度較大。通過(guò)摻入膨脹劑可以有效改善混凝土裂縫問(wèn)題。從水化熱角度分析，在不摻入膨脹劑的情況下，混凝土內(nèi)部產(chǎn)生大量水化熱，導(dǎo)致膨脹劑摻量增加后水化熱逐漸降低。而在摻入膨脹劑后砼內(nèi)熱量難以擴(kuò)散、產(chǎn)生大量的溫度梯度，從而降低了砼的有效應(yīng)力水平。因此在實(shí)際工程施工中可以適當(dāng)提高膨脹劑用量以達(dá)到降低水化熱效應(yīng)、增加砼內(nèi)熱量擴(kuò)散量的目的。
3、膨脹劑在工程中的應(yīng)用
在混凝土中摻入膨脹劑后，可以有效補(bǔ)償收縮，因此，在混凝土施工過(guò)程中，加入一定量的膨脹劑，可以提高混凝土抗裂性能，使混凝土在凝結(jié)硬化的過(guò)程中不出現(xiàn)裂縫。目前，常見(jiàn)的混凝土抗裂措施包括：
1）摻入適量膨脹劑。根據(jù)相關(guān)研究結(jié)果表明，膨脹劑摻量越大，其抗裂性能也越好，混凝土抗裂性能的改善程度與膨脹劑摻量之間具有一定的關(guān)系。
2）合理的選擇養(yǎng)護(hù)方式。在實(shí)際應(yīng)用中，要根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)和施工條件選擇養(yǎng)護(hù)方式。如果所采用的養(yǎng)護(hù)方式不利于混凝土裂縫問(wèn)題的解決，將會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)使用壽命產(chǎn)生不利影響。
3）合理選擇混凝土配合比。在實(shí)際應(yīng)用中需要根據(jù)工程需求合理選擇混凝土配合比，其中膨脹劑種類(lèi)也會(huì)對(duì)混凝土抗裂性能產(chǎn)生影響。
4）合理選擇外加劑種類(lèi)。在實(shí)際應(yīng)用中需要根據(jù)工程需求對(duì)不同種類(lèi)外加劑進(jìn)行合理選擇。
3.1 材料特性
水泥：普通硅酸鹽水泥，普通硅酸鹽水泥由硅酸鹽水泥熟料、5%-20%的混合材料及適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料。具有強(qiáng)度高、水化熱大，抗凍性好、干縮小，耐磨性較好、抗碳化性較好、耐腐蝕性差、不耐高溫的特性。
因此，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)結(jié)合工程需求選擇適宜的膨脹劑類(lèi)型，以保證其具有良好的性能。并且，隨著膨脹劑摻量的不斷增加，混凝土體積變化量與混凝土收縮之間也將呈線性關(guān)系，且二者之間具有良好的相關(guān)性。
粉煤灰：在混凝土中摻入適量的粉煤灰可以降低混凝土收縮程度。但是在摻入粉煤灰后，要適當(dāng)加大其摻量，才能保證混凝土強(qiáng)度。但摻入適量的粉煤灰會(huì)使其后期膨脹率下降。
礦渣粉：在混凝土中摻入一定量的礦渣粉后，可以起到補(bǔ)償收縮作用。但在實(shí)際應(yīng)用中，要根據(jù)工程需求選擇適宜的礦渣粉摻量。
高效減水劑：在混凝土中摻入一定量的高效減水劑，可以對(duì)水泥水化進(jìn)行有效抑制。膨脹劑：在實(shí)際應(yīng)用中，可以通過(guò)添加一定比例的膨脹劑來(lái)提高混凝土抗裂性能。
同時(shí)應(yīng)當(dāng)注意其與其他外加劑之間存在較好的相容性。另外，由于膨脹劑中存在著較多的活性組分，因此在實(shí)際應(yīng)用時(shí)要充分考慮其對(duì)混凝土后期收縮與膨脹性能產(chǎn)生影響。堿活性礦物摻合料可以與水泥發(fā)生反應(yīng)，從而減少混凝土水化所需水分。
摻入堿活性礦物摻合料后，可顯著提高混凝土早期強(qiáng)度和后期強(qiáng)度。但是摻入堿活性礦物摻合料后會(huì)對(duì)混凝土強(qiáng)度產(chǎn)生一定影響，因此不適宜用于早期和后期強(qiáng)度較高的項(xiàng)目中。
3.2 技術(shù)性能
混凝土膨脹劑在應(yīng)用時(shí)，如果加入量較少，那么混凝土抗裂性的提高程度將會(huì)受到限制。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)該對(duì)膨脹劑技術(shù)性能進(jìn)行充分了解。一般情況下，所采用的膨脹劑必須與混凝土材料進(jìn)行充分融合，并嚴(yán)格控制其中的膨脹性與流動(dòng)性，確保在應(yīng)用中不會(huì)出現(xiàn)裂縫問(wèn)題。
同時(shí)，還需要對(duì)膨脹劑的質(zhì)量進(jìn)行有效控制，避免因?yàn)閾饺肓枯^少而導(dǎo)致膨脹劑性能降低。為了有效避免這種情況出現(xiàn)，必須加強(qiáng)對(duì)膨脹劑技術(shù)性能的控制。例如，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)當(dāng)結(jié)合工程特點(diǎn)和施工要求選擇合適的膨脹劑。
如果工程環(huán)境濕度較大、溫差較大等情況下進(jìn)行施工時(shí)，應(yīng)該使用膨脹劑含量較多的混凝土。在摻入膨脹劑時(shí)，應(yīng)該結(jié)合工程實(shí)際情況嚴(yán)格控制其摻量。如果所使用的膨脹劑技術(shù)性能較好時(shí)，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)增加摻量以提高混凝土抗裂性。同時(shí)要注意避免在低溫環(huán)境中應(yīng)用高性能混凝土膨脹劑。
在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中還應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)混凝土自生體積變形進(jìn)行有效控制。一般情況下可以通過(guò)合理設(shè)計(jì)和科學(xué)施工等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。
4、工程實(shí)例
某高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)，剪力墻混凝土抗壓強(qiáng)度等級(jí)為C40，設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C55，其中底板和剪力墻兩個(gè)部位的截面尺寸分別為800mm×800mm、700mm×700mm，底板與剪力墻之間的水平縫尺寸分別為600mm×600mm，兩個(gè)部位均采用了膨脹劑摻量不低于8%的微膨脹混凝土，兩個(gè)部位的抗?jié)B等級(jí)均為P8。
底板與剪力墻之間的水平縫位置設(shè)置了后澆帶，待底板澆筑完成后，再澆筑剪力墻和后澆帶，由于膨脹劑摻量較少，不滿(mǎn)足C30混凝土的設(shè)計(jì)要求，因此在后澆帶位置增設(shè)了摻量不低于8%的膨脹劑混凝土。
本工程中底板與剪力墻之間的水平縫采用了止水帶代替后澆帶止水結(jié)構(gòu)。待底板混凝土澆筑完成后，在止水帶位置進(jìn)行了一次后澆帶澆筑。經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，底板混凝土未出現(xiàn)任何質(zhì)量問(wèn)題。
4.1 配合比設(shè)計(jì)
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本工程底板與剪力墻之間的水平縫位置處的混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C55，底板與剪力墻之間的水平縫位置處的混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40。根據(jù)本工程混凝土的特性，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，本工程采用高性能膨脹劑進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)，用EAA代替普通膨脹劑作為高性能膨脹劑。
根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)可以看出當(dāng)膨脹劑摻量為6%時(shí)，摻入EAA可以明顯提高混凝土的抗裂能力，從普通混凝土的2級(jí)提高到了1級(jí)；當(dāng)膨脹劑摻量為8%時(shí)，可以明顯提高混凝土的早期抗裂能力、抗凍和抗?jié)B能力；當(dāng)膨脹劑摻量為9%時(shí)，可以明顯提高混凝土的抗沖擊韌性；當(dāng)膨脹劑摻量為12%時(shí)，可以提高混凝土早期和后期的力學(xué)性能、彈性模量和體積穩(wěn)定性；當(dāng)膨脹劑摻量為12%時(shí)，可以顯著提高混凝土中抗?jié)B能力、抗碳化能力、抗凍和抗?jié)B性能。因此本工程采用了膨脹劑12%的摻量來(lái)配制高性能膨脹劑混凝土。
4.2 施工控制
在進(jìn)行混凝土施工過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格按照施工配合比進(jìn)行配置，嚴(yán)格控制水灰比；應(yīng)先澆筑混凝土后再用鐵鍬和人工進(jìn)行振搗，以免混凝土中的空氣排出；應(yīng)控制好模板的剛度和強(qiáng)度，避免混凝土澆筑時(shí)變形過(guò)大；在澆筑過(guò)程中應(yīng)保證混凝土的坍落度，使其符合要求，避免振搗不密實(shí)而導(dǎo)致混凝土質(zhì)量問(wèn)題；施工過(guò)程中應(yīng)避免混凝土出現(xiàn)離析現(xiàn)象，可通過(guò)增加泵送劑含量、改變外加劑的使用方法等方式保證混凝土的和易性；在進(jìn)行二次振搗時(shí)應(yīng)將其振動(dòng)密實(shí)，避免出現(xiàn)漏振或過(guò)振現(xiàn)象，避免混凝土中出現(xiàn)蜂窩、空洞現(xiàn)象，當(dāng)出現(xiàn)大面積、大體積的裂縫時(shí)，可以通過(guò)摻加膨脹劑的方式對(duì)混凝土進(jìn)行補(bǔ)償收縮。
4.3 應(yīng)用效果
工程中使用的膨脹劑為C80級(jí)高強(qiáng)混凝土膨脹劑，摻量為水泥用量的0.4%。其主要技術(shù)指標(biāo)如下：水膠比為0.32，砂率為40.6%，粉煤灰摻量為20%，水泥用量為480萬(wàn)噸。
通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)混凝土的性能檢測(cè)發(fā)現(xiàn)：本工程中使用的高性能膨脹劑對(duì)混凝土抗裂性能的提升具有顯著效果，摻入混凝土后7天的抗壓強(qiáng)度可達(dá)1.2MPa，28天抗壓強(qiáng)度可達(dá)3.5MPa，28天抗壓強(qiáng)度可達(dá)5.8MPa。
在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步考察了不同齡期的膨脹率。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析得出如下結(jié)論：高性能膨脹劑混凝土28天抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到1.2MPa以上，28天抗壓強(qiáng)度可達(dá)3.5MPa以上。由于水泥、粉煤灰等材料中含有較多的游離氧化鈣和氧化鎂等物質(zhì)，會(huì)對(duì)混凝土的抗拉性能產(chǎn)生一定影響，因此，在高性能膨脹劑混凝土中添加適量的聚丙烯纖維可以對(duì)水泥基體產(chǎn)生較強(qiáng)的約束作用。
另外，研究結(jié)果還表明，高性能膨脹劑混凝土中摻加適量微膨脹劑與減水劑可以降低水灰比。綜上所述，通過(guò)對(duì)混凝土抗裂性能和水膠比等因素進(jìn)行分析得知，摻入高性能膨脹劑可以有效提升混凝土抗裂性能，但在使用過(guò)程中要嚴(yán)格控制混凝土施工配合比。另外，還要結(jié)合工程實(shí)際情況合理選擇外加劑種類(lèi)。
例如：在采用泵送施工工藝時(shí)，因?yàn)楸盟吐瘦^高且泵送量較大等原因?qū)е禄炷翝仓^(guò)程中很容易出現(xiàn)離析現(xiàn)象，因此需要在施工前添加適量膨脹劑。在實(shí)際應(yīng)用中還需要控制好混凝土水膠比和含堿量等因素的影響，并加強(qiáng)對(duì)外加劑質(zhì)量的控制。
5、結(jié)束語(yǔ)
（1）高性能混凝土膨脹劑可以改善混凝土的耐久性和體積穩(wěn)定性，尤其是在抗裂防滲方面具有突出的優(yōu)勢(shì)，不僅能提高混凝土抗裂性、提高工程質(zhì)量，還能延長(zhǎng)混凝土的使用壽命。
（2）在建筑工程中，混凝土膨脹劑可提高結(jié)構(gòu)抗拉強(qiáng)度，降低收縮裂縫風(fēng)險(xiǎn)，提升混凝土后期強(qiáng)度，延長(zhǎng)其使用壽命。
（3）在具體工程中應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)科學(xué)選擇膨脹劑類(lèi)型；應(yīng)注意膨脹劑摻量與配合比設(shè)計(jì)、環(huán)境條件以及施工質(zhì)量之間的關(guān)系；應(yīng)加強(qiáng)對(duì)混凝土膨脹劑摻量與材料配合比設(shè)計(jì)以及施工質(zhì)量的控制。
（4）高性能混凝土膨脹劑在建筑工程中得到了廣泛應(yīng)用，在工程實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)以強(qiáng)度、抗裂性、耐久性等要求為指導(dǎo)，采取多種措施進(jìn)行綜合調(diào)控，保證高性能混凝土膨脹劑在建筑工程中的應(yīng)用效果。
*資料來(lái)源：外加劑網(wǎng)，圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)
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