摘要：普通混凝土的開裂問題一直是困擾建設者的難題，造成混凝土這一致命弱點的原因是混凝土的收縮。介紹了補償收縮混凝土的作用機理，并闡述了膨脹劑對混凝土性能的影響，在巴東長江公路大橋橋面鋪裝層的應用實例以及實驗及施工中應注意的問題。
關鍵詞：開裂收縮補償收縮混凝土膨脹劑
中圖分類號：TU528
文獻標識碼：B
文章編號：1007-2918(2006)01-0009-02
0 引言
普通硅酸鹽水泥在自然條件下硬化，具有一定的干縮性。收縮值隨水泥的品種、熟料的礦物組成、水泥顆粒的細度、水灰比的大小、養護條件的差異以及使用環境的不同而變化。一般來說，7d－60d 內混凝土的收縮率較大，60d 以后收縮率逐漸趨于緩慢。
混凝土內部會由于收縮會產生微裂紋，不僅使混凝土結構的整體性破壞，而且影響混凝土的力學性能和耐久性。收縮產生的危害主要表現在以下幾個方面[1]：! 混凝土的開裂破壞；"混凝土的抗滲性不好造成滲漏的破壞；混凝土的開放性裂縫導致了混凝土中的鋼筋銹蝕；$混凝土的收縮影響混凝土的體積安定性。
因此，裂縫的防治和處理問題一直是工程界重視的問題，補償收縮混凝土作為一種有效的應對措施，得到了廣泛的應用。
1 膨脹劑在混凝土中的作用機理[2]
在各種膨脹劑中，U 型膨脹劑占的比例最大，使用最為廣泛。補償收縮混凝土在水化過程中能產生一定數量的鈣礬石而產生微膨脹。產生鈣礬石的化學反應式為：C4A3S+6Ca(OH)2+8CaSO4+96H2O=3(C3A·3CaSO4·32H2O)
a 鈣礬石產生的微膨脹可以彌補普通水泥水化時產生的體積收縮；b 水泥水化產生一定強度后在混凝土內部結構中可以產生一定的膨脹力，這種膨脹力使鋼筋混凝土結構中的鋼筋受拉、混凝土受壓，利用混凝土的這部分壓應力可以抵消或大部分抵消因混凝土干縮、冷縮產生的拉應力。
2 膨脹劑對混凝土性能的影響
在混凝土中摻入膨脹劑以后，由于膨脹劑組分與水泥組分在水泥中的相互作用，新拌混凝土和硬化后的混凝土其性能都會發生相應的變化。
2.1 膨脹劑對新拌混凝土性能的影響
2.1.1 流動性
摻入膨脹劑的混凝土，其流動性均有不同程度的降低；要保持混凝土相同的坍落度，摻膨脹劑的混凝土水膠比要大一些。摻入膨脹劑后，混凝土的坍落度損失也會增加，這是因為水泥與膨脹劑同時水化，它們在水化過程中產生爭水現象，使得混凝土在坍落度減小的同時，坍落度的損失增大。
2.1.2 泌水率
摻入膨脹劑的混凝土的泌水率比不摻膨脹劑的混凝土的泌水率要低，但是不十分明顯。
2.1.3 凝結時間
摻入混凝土膨脹劑后，會使凝結時間縮短。原因是膨脹劑中早期生成的鈣礬石加快了水化速度。
2.2 膨脹劑對硬化混凝土性能的影響[3]
2.2.1 強度
補償收縮混凝土的早期強度隨膨脹劑摻量的增加而有所下降，但后期強度增長較快。養護條件較好時，由于補償收縮混凝土的密實性增加，混凝土的抗壓強度會超過不摻膨脹劑的混凝土；但當膨脹劑摻量過多，混凝土自由膨脹率增長過大，強度下降。因而在適當限制條件不僅能夠提高強度，而且與強度有關的各種性能，同樣能得到一定程度的提高。
2.2.2 抗滲性
膨脹劑在水化過程中，體積會發生膨脹，生成大于本來體積的水化產物，如鈣礬石，它是一種針狀晶體。隨著水泥水化的進行，鈣礬石逐漸在水泥石中搭接延伸，形成網狀結構，有效的阻塞了水泥石中的縫隙，切斷了毛細管通道，使結構更加密實。極大地降低了滲透系數，提高了抗滲性能。
2.2.3 抗凍性
由于摻入了膨脹劑，混凝土內的裂縫大大減少，從而增加了混凝土的密實性，混凝土的抗凍性有了很大改善，同時大大提高了混凝土的耐久性。
2.2.4 氣密性
即混凝土的抗氣滲性。補償收縮混凝土在限制條件下具有優良的氣密性，其對補償收縮混凝土用于輸氣管和儲氣柜工程有很大意義。對比補償收縮混凝土與普通混凝土在各種壓力差下的氣密性，充分顯示普通混凝土的氣密性遠低于補償收縮混凝土，補償收縮混凝土的氣密性比普通混凝土高5!10 倍。
2.2.5 抗硫酸鹽性
膨脹混凝土的抗硫酸鹽性能與所用水泥熟料中的礦物成分C3A 含量有關。若C3A 含量相近，則膨脹混凝土與普通混凝土的抗硫酸鹽性基本相同。我國目前生產的硫鋁酸鹽膨脹混凝土與低熱膨脹混凝土，其抗硫酸鹽性能均優于普通水泥混凝土，有的甚至優于抗硫酸鹽水泥混凝土。3 膨脹劑在工程中的應用實例巴東長江公路大橋是國道209 線在湖北省西部巴東縣境內、處于三峽水利工程庫區內長江主河道上跨越長江的特大型橋梁。在橋面鋪裝混凝土材料設計中，加入了低堿的UEA-1 型膨脹劑。采用表1 所示的兩個配合比進行對比試驗。混凝土性能試驗結果如表2 所示，加入膨脹劑對混凝土的坍落度略有降低；加入膨脹劑后，混凝土的早期強度略低，到28d 強度趕上了素混凝土；沖擊韌性變化不大；抗滲等級均達到W22 標準，滲透系數降低46%，抗滲性能明顯提高；可見加入適量膨脹劑，可以補償混凝土的收縮，提高混凝土的密實性，由此起到防裂和提高混凝土抗滲性的作用[4]。
4 膨脹劑試驗及施工的注意事項
雖然補償收縮混凝土在工程中得到了廣泛的應用，但在實際實驗和施工中也存在著許多誤區和問題：
①許多施工單位選用的膨脹劑不檢驗其質量是否合格，摻膨脹劑的混凝土配合比設計不合理；
②在進行補償收縮混凝土試驗時，試驗人員往往只做坍落度、強度和抗滲試驗，而對評價其性能重要的一方面———限制膨脹率忽略不做，從而無法正確有效地使用膨脹劑；
③檢測摻膨脹劑混凝土性能的標準、試件尺寸、配筋和養護條件與實際結構相差甚遠，導致試驗室的限制條件、溫度、濕度等不能代表實際結構中的情況；
④施工人員對于養護條件不重視，經常不在潮濕狀態下進行養護，從而誘發補償收縮混凝土早期開裂，使得補償收縮混凝土的性能達不到預期要求，甚至造成病害。
為了保證補償收縮混凝土能有效的發揮作用，施工中須注意以下事項[5]：
①膨脹劑可與其他混凝土外加劑復合使用，但應有較好的適應性，膨脹劑不宜與氯鹽類外加劑復合使用。與防凍劑復合使用時應慎重，外加劑品種和摻量應通過試驗確定；
②粉狀膨脹劑應與混凝土其他原材料一起投入攪拌機，現場拌制的混凝土的拌和時間要比普通混凝土延長30s，以保證膨脹劑和水泥、減水劑拌和均勻，提高其勻質性；
③補償收縮混凝土在澆注時，在計劃澆筑區段內連續澆筑混凝土，不得中斷。混凝土澆筑應以階梯式推進，澆筑間隔時間不得超過混凝土得初凝時間。混凝土不得漏振、欠振和過振。在終凝前，應采用抹面機械或人工多次抹壓；
④補償收縮混凝土在養護過程中，對于大體積混凝土和大面積板面混凝土，表面抹壓后用塑料薄膜覆蓋。混凝土硬化后，宜采用蓄水養護或用濕麻袋覆蓋，保持混凝土表面潮濕，養護時間不宜少于14d；對于冬季施工，混凝土澆筑后應立即用塑料薄膜和保濕材料覆蓋，養護期不應少于14d；對于墻體，帶模板養護不應少于7d。
5 結論
①補償收縮混凝土能有效的提高混凝土的抗裂能力，減少并防止裂縫的出現，阻塞混凝土中毛細孔滲水，提高混凝土抗滲等級標準，并且能使鋼筋混凝土結構保持連續性，滿足結構設計要求。因而，補償收縮混凝土具有很高的實用價值。
②針對施工中出現的問題，我們要不斷加強補償收縮混凝土性能和應用技術的研究，做到絕大部分的工程能用之有效，達到真正控制建筑物裂縫的目的，這樣，補償收縮混凝土才會有更旺盛的生命力。
參考文獻
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[4]單俊鴻，周明凱，李北星. 微膨脹聚丙烯纖維混凝土在巴東長江公路大橋橋面鋪裝層中的應用[J]. 水利水電技術，2005，36(3)：44－46
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