一、前言

    經(jīng)十多年來(lái)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，我國(guó)混凝土膨脹劑得到較廣泛的應(yīng)用，累計(jì)總量約200萬(wàn)噸，以膨脹劑平均摻量40kg/m3計(jì)，折合補(bǔ)償收縮混凝土近5000萬(wàn)M3。其中UEA膨脹劑約占總量的80％左右。在各種抗裂防滲工程應(yīng)用中總的效果是良好的。但隨著用量的增大，有些設(shè)計(jì)、科研和高校的專(zhuān)家學(xué)者反映，補(bǔ)償收縮混凝土工程裂滲事故有隨用量激增而增多之勢(shì)，值得我們深思和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，只有這樣才能把我國(guó)膨脹劑的開(kāi)發(fā)應(yīng)用沿著健康的方向發(fā)展。

    我們根據(jù)我國(guó)膨脹劑生產(chǎn)質(zhì)量現(xiàn)況和工程中應(yīng)用存在的問(wèn)題，結(jié)合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用技術(shù)規(guī)范的修訂，提出如何正確使用混凝土膨脹劑，可供設(shè)計(jì)、施工和混凝土攪拌站的技術(shù)人員參考。

二、怎樣選用膨脹劑

    膨脹劑主要功能是補(bǔ)償混凝土硬化過(guò)程中的干縮和冷縮。為減免收縮開(kāi)裂，它可以應(yīng)用于各種抗裂防滲混凝土，尤其適用于與防水有關(guān)的地下、水工、海工、地鐵、隧道和水電等鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)工程。

    選用膨脹劑時(shí)，首先檢驗(yàn)它是否達(dá)到《混凝土膨脹劑》建材行業(yè)JC476-2001標(biāo)準(zhǔn)。主要看三項(xiàng)：一是堿含量≤0.75％，二是水中7d限制膨脹劑≥0.025％，三是摻量≤12％（北京市建委規(guī)定摻量≤8％才能入市）?，F(xiàn)在許多省市已取消產(chǎn)品許可證，更要加強(qiáng)質(zhì)檢。對(duì)于重大工程，應(yīng)到膨脹劑生產(chǎn)廠(chǎng)家考察其生產(chǎn)工藝線(xiàn)和化驗(yàn)儀器設(shè)備是否先進(jìn)、齊全。在庫(kù)房隨機(jī)取樣抽驗(yàn)，防止假冒偽劣膨脹劑流入市場(chǎng)?，F(xiàn)在膨脹劑牌號(hào)近30個(gè)，同一品牌如UEA，全國(guó)有25個(gè)廠(chǎng)生產(chǎn)，不管哪家的膨脹劑，都應(yīng)通過(guò)用戶(hù)自檢或委托有咨詢(xún)單位復(fù)檢，合格者才能使用，不合格者則拒用。甚至追究廠(chǎng)家的經(jīng)濟(jì)責(zé)任。

    我國(guó)膨脹劑有三種類(lèi)型：硫鋁酸鈣類(lèi)（如UEA、AEA、PNC、FS、PPT等）氧化鈣-硫鋁酸鈣類(lèi)（如CEA）和氧化鈣類(lèi)。由于鈣礬石（C3A·3CaSO4·32H2O）的化學(xué)穩(wěn)定性和耐水性?xún)?yōu)良，國(guó)內(nèi)外絕大多數(shù)生產(chǎn)硫鋁酸鈣類(lèi)膨脹劑。CaO水化生成Ca(OH)2可以產(chǎn)生膨脹，但Ca(OH)2在壓力水下易溶解，所以GBJ119規(guī)范中規(guī)定，含CaO膨脹劑不得使用在地下，海工等防水工程中，目前只有北京市有兩家生產(chǎn)CEA。用戶(hù)應(yīng)根據(jù)不同性質(zhì)的工程，選用恰當(dāng)類(lèi)型的膨脹劑。

    有些廠(chǎng)家以高額回扣手段或者以貶低人家抬高自己的手段推銷(xiāo)自己的膨脹劑，有的廠(chǎng)搞偽宣傳，把膨脹劑吹成萬(wàn)能之藥，遇到這些情況，請(qǐng)您提高警惕。不管怎樣，用戶(hù)都應(yīng)隨機(jī)抽樣，按廠(chǎng)家推薦的摻量，檢驗(yàn)其膨脹劑是否達(dá)標(biāo)，才能決定取舍。凡膨脹劑中堿含量超過(guò)0.75%。摻量超過(guò)12％者，均屬淘汰產(chǎn)品，不得使用。

三、如何確定補(bǔ)償收縮混凝土的配合比

    現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)不少用戶(hù)在使用膨脹劑時(shí)有些誤區(qū)，主要有：

    1．摻膨脹劑的補(bǔ)償收縮混凝土配合比設(shè)計(jì)不明晰。膨脹劑是內(nèi)摻還是外摻？當(dāng)有粉煤灰等摻合料時(shí)，又如何設(shè)計(jì)？

    按《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》GBJ119規(guī)定：膨脹劑摻量是按等量取代膠凝材料的內(nèi)摻法。當(dāng)基準(zhǔn)混凝土的水泥用量為C0，膨脹劑摻量為K時(shí)，

        膨脹劑E =Ｃ0×K (kg/m3)

        水泥C＝C0－E （kg/m3）

    當(dāng)混凝土中摻入粉煤灰等摻合料（FA0）時(shí)，則膨脹劑分別取代水泥和粉煤灰，即：

      膨脹劑E＝（C0＋FA0）·K (kg/m3)

      粉煤灰Ｆ=FA0（1－K） (kg/m3)

      水泥C＝C0(1－K)   （kg/m3）

    在配制防滲混凝土?xí)r，按規(guī)范規(guī)定：水泥用量不得小于300kg/m3，如摻入粉煤灰等，則水泥用量不得小于280kg/m3。以此為基準(zhǔn)設(shè)計(jì)摻膨脹劑的混凝土配合比。由于各廠(chǎng)的水泥和粉煤灰活性不同，各地砂石質(zhì)量差異較大，施工選用混凝土的坍落度也不同，因此，試驗(yàn)室應(yīng)根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)確定基準(zhǔn)混凝土的水泥和粉煤灰單方用量，再按上式計(jì)算膨脹劑的摻量。

    2．大多數(shù)施工單位和攪拌站只測(cè)摻膨脹劑混凝土的坍落度、強(qiáng)度和抗?jié)B標(biāo)號(hào)，不測(cè)混凝土的限制膨脹率，存在“－摻就靈”的盲目思想，這是使用膨脹劑最大誤區(qū)。

    根據(jù)GBJ119規(guī)范，摻膨脹劑的補(bǔ)償收縮混凝土的特性指標(biāo)是：水中養(yǎng)護(hù)14d的限制膨脹率≥0.015％。測(cè)定方法是用100×100×300mm試件，中間預(yù)埋入Φ10mm限制鋼筋骨架。當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到3～5MPa時(shí)脫模，用千分表測(cè)長(zhǎng)儀測(cè)定初始長(zhǎng)度，然后放入水中7d、14d測(cè)定其伸長(zhǎng)率。測(cè)長(zhǎng)儀和鋼筋骨架可以從中國(guó)建材院水泥所或遼寧省瓦房店市儀器廠(chǎng)購(gòu)進(jìn)。

    膨脹劑主要用途是補(bǔ)償收縮，根據(jù)大量工程實(shí)踐表明，防水工程的底板混凝土的限制膨脹率ε2＝0.02－0.025％，側(cè)墻ε2＝0.03－0.035%，后澆帶或膨脹加強(qiáng)帶ε2＝0.035－0.045％為宜。不同的結(jié)構(gòu)部位的抗裂要求不同，因此，膨脹劑摻量是不同的。由于膨脹劑與水泥和減水劑的應(yīng)用性不同，試驗(yàn)表明，在同一配合比下，用冀東水泥的混凝土膨脹率較小，而用琉璃河、邯鄲水泥的混凝土膨脹率較大。另外，實(shí)施后的ISO水泥標(biāo)準(zhǔn)，各廠(chǎng)為了達(dá)到ISO水泥標(biāo)號(hào)，一般都把水泥熟料中C3S和C3A提高，水泥比表面積提高到350－400M2/kg，水泥收縮率會(huì)增大。這就說(shuō)明，必須根據(jù)工地原材料試配補(bǔ)償收縮混凝土，在滿(mǎn)足混凝土坍落度、強(qiáng)度和抗?jié)B標(biāo)號(hào)情況下，必須達(dá)到限制膨脹率的設(shè)計(jì)要求，否則要調(diào)整膨脹劑摻量。有些單位把膨脹劑當(dāng)防水劑使用，這是可以的。但一般防水劑只能提高混凝土抗?jié)B性能，但不能抗裂。而膨脹劑首要解決混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂，不裂就不滲。而達(dá)到補(bǔ)償收縮的抗裂作用，關(guān)鍵是混凝土膨脹率能否滿(mǎn)足不同結(jié)構(gòu)的補(bǔ)償收縮要求。必須指出，廠(chǎng)家推薦的膨脹劑摻量只能作參考，據(jù)我們知道有些廠(chǎng)家的膨脹劑質(zhì)量波動(dòng)較大，有的甚至是“調(diào)包”的偽劣產(chǎn)品。因此，我們要檢測(cè)混凝土的限制膨脹率，并以此作為配合比的主要依據(jù)。這就要求各單位混凝土試驗(yàn)室配備測(cè)限制膨脹率的儀器設(shè)備和檢測(cè)人員。

    3．許多單位反映，膨脹劑替代水泥后，混凝土強(qiáng)度下降，因而認(rèn)為少摻膨脹劑有保險(xiǎn)，這也是個(gè)誤區(qū)。

    研究表明，膨脹劑發(fā)生膨脹使用主要在1－7d，而強(qiáng)度試件是自由狀態(tài)，鈣礬石膨脹對(duì)水泥結(jié)構(gòu)有微小破壞，所以7d抗壓強(qiáng)度比空白混凝土下降10％左右屬正?，F(xiàn)象，而28d強(qiáng)度完全可以達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)。在實(shí)際工程中，混凝土結(jié)構(gòu)都受到鋼筋和鄰位的約束，我們?cè)囼?yàn)表明，帶模養(yǎng)護(hù)的膨脹混凝土試件的限制強(qiáng)度比自由強(qiáng)度高10-15％。所以，不必?fù)?dān)心摻膨脹劑的混凝土強(qiáng)度下降。不能以7d自由強(qiáng)度作判斷，應(yīng)以28d強(qiáng)度是否達(dá)到試驗(yàn)強(qiáng)度為準(zhǔn)。把膨脹劑視為早強(qiáng)劑是錯(cuò)誤的，以7d強(qiáng)度降低為理由而少摻膨脹劑也是錯(cuò)誤的。試驗(yàn)表明，摻膨脹劑混凝土7d抗壓強(qiáng)度達(dá)到28d試配強(qiáng)度的65％便可達(dá)標(biāo)。

4．膨脹劑摻量有意和無(wú)意少摻又是使用補(bǔ)償收縮混凝土的大誤區(qū)。我們發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)室的混凝土配合比是正確的，但實(shí)際*作掌握在民工的手中。由于許多工地和攪拌站沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的膨脹劑計(jì)量裝置，靠民工以斗代秤加料，由于監(jiān)督不嚴(yán)或馬虎，民工加料有隨意性，大多是少摻。更甚者，有的承包人為了多賺錢(qián)，故意讓民工少摻，向業(yè)主多要錢(qián)。有些工程用了膨脹劑，混凝土仍開(kāi)裂，我們?cè)啻螌?shí)地調(diào)查，按混凝土總量計(jì)，少用膨脹劑20－30％，原設(shè)計(jì)摻UEA12%，實(shí)際只摻8％，這樣，混凝土那能補(bǔ)償收縮？開(kāi)裂就不足為怪了。我們認(rèn)為，工地和攪拌站要加強(qiáng)管理，排除不正之風(fēng)，必須按混凝土配合比加足膨脹劑是保證工程質(zhì)量的重要措施。

    5．有的用戶(hù)拘泥于膨脹劑的推薦摻量，如UEA為10-12%，不敢超過(guò)12％，這也是使用的誤區(qū)。實(shí)際工程中如后澆帶或膨脹加強(qiáng)帶，要用大膨脹混凝土填充，要求混凝土膨脹率達(dá)到0.035-0.045％，標(biāo)號(hào)提高5MPa。要摻入14－15％膨脹劑才能達(dá)到。如只限于摻12％就不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，有可能開(kāi)裂。所以，應(yīng)根據(jù)不同結(jié)構(gòu)部位，科學(xué)地?fù)饺氩煌瑪?shù)量膨脹劑，才能達(dá)到補(bǔ)償收縮的要求。

    6．有些推銷(xiāo)員不負(fù)責(zé)任地進(jìn)行誤導(dǎo)，把本廠(chǎng)膨脹劑的標(biāo)準(zhǔn)摻量故意降低，本來(lái)是10％說(shuō)成6－8％也可以，有的把膨脹劑“神化”，胡說(shuō)摻入后保證混凝土不裂。這些誤導(dǎo)會(huì)使用戶(hù)不能正確使用膨脹劑，容易出現(xiàn)工程裂滲事故。

四、關(guān)于復(fù)合膨脹劑

    復(fù)合膨脹劑是用膨脹劑和化學(xué)外加劑配制的產(chǎn)品，可用于拌制緩凝、早強(qiáng)、防凍和高性能的泵送混凝土。該產(chǎn)品曾列入《混凝土膨脹劑》建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) JC476-1998中，但在實(shí)施中發(fā)現(xiàn)不少問(wèn)題：

    1．質(zhì)檢站提出，復(fù)合膨脹劑由于摻入減水劑、防凍劑等化學(xué)外加劑，膨脹劑用砂漿檢驗(yàn)，化學(xué)外加劑用混凝土檢驗(yàn)，檢測(cè)十分繁雜，而結(jié)果往往相佐。如膨脹劑規(guī)定堿含量≤0.75％，由于減水劑、早強(qiáng)劑和防凍劑中含有Na2SO4，故堿含量往往超標(biāo)。由于復(fù)合膨脹劑中摻入減水劑，容易蔽蓋了膨脹劑本身的質(zhì)量問(wèn)題。

    2．混凝土攪拌站提出：由于水泥品種不同，按廠(chǎng)家推薦的復(fù)合膨脹劑摻量，難以達(dá)到混凝土的坍落度要求，有時(shí)坍落度損失大難以泵送，這時(shí)，攪拌站要增添減水劑才能達(dá)到，使用麻煩。

    基于上述二條理由，新修改的JC476-2001標(biāo)準(zhǔn)中，已取消《復(fù)合膨脹劑》這種產(chǎn)品，請(qǐng)用戶(hù)明鑒。但是，復(fù)合膨脹劑具有多功能和使用優(yōu)點(diǎn)。如用戶(hù)愿意使用復(fù)合膨脹劑，生產(chǎn)廠(chǎng)家可按用戶(hù)要求提供產(chǎn)品，但廠(chǎng)家要做好現(xiàn)場(chǎng)售后服務(wù)。

五、設(shè)計(jì)中注意問(wèn)題

    建筑結(jié)構(gòu)裂滲控制是個(gè)系統(tǒng)工程，許多設(shè)計(jì)單位推薦使用摻膨脹劑的補(bǔ)償收縮混凝土作為一個(gè)防裂措施，但他們對(duì)膨脹劑正確使用不了解，也存在一些誤區(qū)，應(yīng)以糾正。

    1．在設(shè)計(jì)圖紙上指明廠(chǎng)家是違規(guī)的，可推薦膨脹劑品牌，但不應(yīng)指定摻量。合理的說(shuō)明是：“采用摻膨脹劑的補(bǔ)償收縮混凝土、強(qiáng)度等級(jí)、抗?jié)B標(biāo)號(hào)、混凝土水中14d限制膨脹率大于0.015％（或者根據(jù)不同結(jié)構(gòu)部位提出更高的膨脹率）?！边@樣，可由用戶(hù)選擇膨脹劑品牌及其合理?yè)搅?，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

    2．混凝土變形（膨脹和收縮）與限制是個(gè)矛盾的統(tǒng)一體。膨脹要通過(guò)鋼筋和鄰位約束才能在結(jié)構(gòu)中建立預(yù)壓應(yīng)力。所以，要求設(shè)計(jì)者采用細(xì)而密的配筋原則，個(gè)別開(kāi)口部和墻柱連接處由于應(yīng)力集中易開(kāi)裂，應(yīng)增添附加鋼筋。由于墻體難施工、養(yǎng)護(hù)差，受外界溫差影響大，易出現(xiàn)縱向裂縫。要求墻體的水平構(gòu)造筋的間距小于150mm，配筋率在0.5％左右。在墻中部1m范圍內(nèi)，水平筋的間距加密至80－100mm，形成一道“暗梁”，以平衡收縮應(yīng)力；水平筋應(yīng)放在受力豎筋外側(cè)，確?；炷帘Ｗo(hù)層厚度。

    3．摻膨脹劑混凝土的后澆縫間距可延長(zhǎng)至60m，超過(guò)60m的超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，可用2m寬的膨脹加強(qiáng)帶代替后澆縫，采用連續(xù)式或間歇式的無(wú)縫設(shè)計(jì)和施工方法，這是中國(guó)建材院的專(zhuān)利技術(shù)，鑒于該技術(shù)尚未列入規(guī)范，因此，設(shè)計(jì)院應(yīng)在圖紙上注明，請(qǐng)中國(guó)建材院提供技術(shù)咨詢(xún)服務(wù)，否則，技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)責(zé)任自負(fù)。

六、施工中注意問(wèn)題

    施工單位對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的裂縫十分頭痛，認(rèn)為混凝土中加入膨脹劑就能迎刃解決，這也是個(gè)誤區(qū)。除了設(shè)計(jì)上保證合理配筋和補(bǔ)償收縮混凝土的配合比保證足夠的限制膨脹率外，施工管理則是關(guān)鍵。

    1．工地或攪拌站不按混凝土配合比摻入足夠膨脹劑是普遍存在的現(xiàn)象，造成澆筑的混凝土的膨脹效應(yīng)極低，何能補(bǔ)償收縮？這是首要一關(guān)，必須加強(qiáng)管理，確保膨脹劑摻量的準(zhǔn)確性。

    2．現(xiàn)場(chǎng)拌制的混凝土的拌合時(shí)間要比普通混凝土延長(zhǎng)30s，以保證膨脹劑和水泥、減水劑拌合均勻，提高其勻質(zhì)性。

    3．混凝土布料，震搗要按施工規(guī)范進(jìn)行。

    4．膨脹混凝土要有充分濕養(yǎng)護(hù)才能更好地發(fā)揮其膨脹效應(yīng)，必須重視養(yǎng)護(hù)工作。有的單位宣傳摻CEA膨脹劑的混凝土養(yǎng)護(hù)可以不嚴(yán)格 ，這是十分錯(cuò)誤的，即使普通混凝土也要按規(guī)范充分養(yǎng)護(hù)。只不過(guò)對(duì)膨脹混凝土提出更嚴(yán)格的養(yǎng)護(hù)要求，養(yǎng)護(hù)期不小于14d。

    5．邊墻出現(xiàn)裂縫是個(gè)難題，要求混凝土震搗密實(shí)、勻質(zhì)。有的單位為加快施工進(jìn)度，澆筑混凝土1－2d內(nèi)就拆模板，其實(shí)這時(shí)混凝土的水化熱溫升最高，早拆模板造成散熱快，增加了墻內(nèi)外溫差，易于出現(xiàn)溫差裂縫。施工實(shí)踐證明，墻體宜用保濕較好的膠合板支模，混凝土澆完后，在頂部設(shè)水管慢淋養(yǎng)護(hù)，墻體宜在第5d拆模板，然后盡快用麻包片貼墻并噴水養(yǎng)護(hù)，保濕養(yǎng)護(hù)10－14d。

    6．即使用補(bǔ)償收縮混凝土澆筑墻體，也要以30－40m分段澆筑，每段之間設(shè)2m寬膨脹加強(qiáng)帶，并設(shè)鋼板止水片，可在28d后用大膨脹混凝土回填，養(yǎng)護(hù)不小于14d。

    7．底板宜用蓄水養(yǎng)護(hù)，冬施要用塑料薄膜和保溫材料進(jìn)行保溫保濕養(yǎng)護(hù)；樓板宜用濕麻袋復(fù)蓋養(yǎng)護(hù)。

    8．即使采取各種措施，尤其C40以上混凝土，墻體也難免不出現(xiàn)裂縫，有的1－2d拆模板就發(fā)現(xiàn)有裂縫，這是混凝土內(nèi)外溫差引起的。要設(shè)法降低水泥用量，減少混凝土早期水化熱。由于膨脹劑在1－3d的膨脹還沒(méi)充分發(fā)揮出來(lái)，有時(shí)難以完全補(bǔ)償溫差收縮，但是膨脹劑可以防止和減少裂縫數(shù)量，減小裂縫寬度。裂縫修補(bǔ)原則：小于0.2mm裂縫不用修補(bǔ)。大于0.2mm非貫穿裂縫，可以鑿開(kāi)30－50mm，用摻膨脹劑水泥砂漿修補(bǔ)。對(duì)于貫穿裂縫可用化學(xué)灌漿修補(bǔ)。為防止地下水有害離子對(duì)墻體的侵蝕，并彌補(bǔ)缺陷，我們建議在側(cè)墻外壁用可濕作業(yè)的聚合物水泥基防水涂料作一層防水保護(hù)層。

    9．混凝土澆筑完后，建筑物進(jìn)入使用階段，有些單位不注意維護(hù)保養(yǎng)，在竣工之前就出現(xiàn)裂縫，這是氣溫和濕度變化引起的，因此，地下室完成后，要及時(shí)復(fù)土，樓層盡快做墻體維護(hù)結(jié)構(gòu)，屋面要盡快作防水保溫層。

七、結(jié)語(yǔ)

    建筑結(jié)構(gòu)裂縫控制是個(gè)系統(tǒng)工程，近十年多來(lái)，我國(guó)工民建向長(zhǎng)大化、復(fù)雜化發(fā)展，商品混凝土普及應(yīng)用，混凝土強(qiáng)度等級(jí)從C30向C50發(fā)展，這些因素導(dǎo)致鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂的機(jī)率增多。摻膨脹劑的補(bǔ)償收縮混凝土在防止和大大減輕混凝土開(kāi)裂作出了積極貢獻(xiàn)。但在膨脹劑使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)存在一些誤區(qū)和不足地方。本文總結(jié)十多年來(lái)之經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，結(jié)合《混凝土膨脹劑》修改標(biāo)準(zhǔn)JC476-2001和《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范GBJ119修改內(nèi)容，提出如何正確使用膨脹劑，將有利于全面提高我國(guó)補(bǔ)償收縮混凝土的應(yīng)用技術(shù)水平，可供工程界參用。不妥之處請(qǐng)指正。