膨胀剂在大体积混凝土和薄壁混凝土中的应用

　　混凝土全国建筑科学核心期刊膨胀剂在大体积混凝土和薄壁混凝土中的应用陆士强（苏州工业园区新星商品混凝土有限公司，江苏苏州215001）I丨本文介绍了UEA膨胀剂和M-2型高效减水剂在大体积混凝土和超长、超高薄壁混凝土中的应用情况，测定了掺UEA和M-2的大体积混凝土的温度-时间曲线，指出了上述混凝土防裂机理，对同类混凝土工程具有一定的借鉴和价值。

　　I丨膨胀剂；高效减水剂；大体积混凝土；薄壁混凝土；防裂机理I丨TU528.042A吴江市世纪大厦是吴江市跨世纪的标志性建筑，也是吴江市大的建筑。总建筑面积2800m2，共24层，主楼地下一层基坑平均挖深为4. 5m左右，电梯井基坑局部挖深达6.5m，且靠近基坑支护体系。主楼基础为基上整板暗梁式基础，底板厚1800mm，―次浇混凝土量大（2350m3），属大体积混凝土。由于采用膨胀剂和M-2混凝土高效减水剂和少量一级粉煤灰，取得了大体积混凝土在冬期的浇筑成功，近二年来混凝土不渗不裂。

　　1补偿收缩混凝土的配制在大体积混凝土结构中应用UEA膨胀剂，可制成补偿收缩混凝土，在限制条件下，UEA产生的膨胀能转变为0.2~0.7MPa的预压应力储存于混凝土中，这一自应力可抵消结构由于干缩、冷缩、化学收缩产生的拉应力，从而防止或减少收缩裂缝的出现。同时，使用UEA还能减少大体积混凝土中的水化热，有利于降低中心混凝土的温度，阻止混凝土中温度裂缝的出现。

　　在混凝土中掺入UEA膨胀剂，不仅可取代水泥，降低水化热，提高抗渗标号，还能产生2~4X104的限制膨胀率，在温度场中它是潜在的负效应。若将它换算成“膨胀当量温差”，即相当于20~40C的负温差。其理论依据是：根据王铁梦（〈建筑裂缝控制一书提出的裂缝间距计算公式：板或墙的计算厚度或高度（mm）；混凝土极限拉伸（X10一4）；混凝土的弹性模量（X10-MPa）地基对混凝土的约束系数（N/mm3）；a混凝土的线膨胀系数（10X10-/C）T，为混凝土水化热高温度与环境平均气温之差，即混凝土内外温差；混凝土收缩当量温差，12=；arcosh双曲余弦的反函数。

　　由上式可见，温差收缩很重要。一般总是aT大于印，即温度变形大于混凝土的极限拉伸，它们的差距越小，伸缩缝间距越大。若采取措施使Ia1I趋于Iepl，arcosh1※叫则完全无需伸缩缝。在规范中，要求丁，<25Cey为混凝土收缩值，对于普通混凝土，ey（180d）=4~6X104，而混凝土的早期（10~15天）的极限拉伸很低，一般eP=2~1X104（考虑徐变），因而很易出现裂缝。

　　而UEA膨胀混凝土能产生膨胀效应，在14天的限制膨胀率约2~4X104，它不但可补偿混凝土收缩，而且能降低混凝土的温差。按T2=e2（t）/a，UEA混凝土产生的线膨胀系数句=1X10一4，C，T2=1X10V（10X106）也即降低温差10°C2~4X104的限制膨胀率，相当于20 ~40C的负温差，这是很大的潜在温差补偿效应。对于普通混凝土来说，由于产生收缩，T，是正数；对于UEA膨胀混凝土来说，由于产生膨胀，T2是负数，综合温差变成T=TiT2，使结构的aT　　值得指出的是，M-2型混凝土高效减水剂与UEA匹配，有着极优异的性能。它除了大减水（减水率达20以上），高强（28d强度较普通混凝土一般可提高35 ~60）、高保塌（在气温低时，混凝土塌落度损失慢，反应性高分子共聚物的释放速度慢；气温高水化热仅为水泥浆体的七分之一，水化热总量降低，仅时，混凝土塌落度损失加快，反应性高分子共聚物释放为水泥浆体的一半，从而有效地降低了混凝土的冷缩速度加快，混凝土的保塌能力提高）之外，还有一个极率，提高了混凝土的抗裂性能（见尚震为重要的性能，即掺M-2型减水剂的水泥基材早期砂（中砂）碎石粉煤灰底板墙板表1UEA混凝土配合比（kg/m2）注：水泥系木渎金猫P.0525砂系河砂。Mx=25碎石为花岗石；粉煤灰为望亭电厂一级灰混凝土强度等级为C40、抗渗等级为P8.地下室混凝土施工2. 1底板混凝土吴江世纪大厦底板混凝土于1999年3月15日开始浇筑，3月17日全部浇毕。入模塌落度为90 130mm.底板测温工作于3月17日自A测点陆续展开，每测点中心温度达到峰值及持续时间如表2.测温过程及温度升降情况可以看出，混凝土浇筑后及时覆盖，避免混凝土表面积水，不仅起到了保温保湿的作用，也有效地将混凝土中心与表面温差控制在25°C以下。

　　由于现场采取措施及时得当，该底板混凝土至测温结束后，各测点没有温差大于25C的情况发生，也未见有因温度应力造成的有害裂缝产生。各测点大温差温度数据及A测点温度时间变化曲线图见。

　　测点达到峰值时间高温度（C）持续时间（h）A点3月18日16时5714B点3月19日0时5620C点3月19日2时5516DA3月19日0时5620E点3月19日10时5712 2.2地下室墙板混凝土由于该工程底板覆盖二层薄膜和二层草袋，在每测点中心温度升高的同时，覆盖层温度也相应升高。

　　每测点温度达到峰值阶段覆盖层温度均保持在32 39C之间。该工程采用普通水泥、高效缓凝减水剂M-2及UEA，且水泥用量适中，入模温度较低，因此升温、降温速度平稳，至3月25日，各测点大温差维该地下室墙板，周长为138m（墙板间无后浇带），高44m而厚度只有2025cm，且钢筋密集，属超长超高薄壁混凝土构筑物。一次浇完，共浇混凝土量388m3，故米用了520mm的花岗岩石。入模塌落度控制在160180mm，由于混凝土级配合理，塌落度虽大，但混凝土却并不分层、不离析，墙板浇筑1d后即松模养护，顶端覆盖草包并淋水养护，保持14d底板混凝土试块抗压强度平均值为49.方差43MPa墙板混凝土试块强度平均值为1MPa.抗渗等级大于P12，均符合设计要求。底板和墙板经近二年观察均未发现裂缝和渗水现象。

　　3结论大体积混凝土中，采用UEA膨胀剂不但能有效地补偿混凝土的收缩，还能减少大体积混凝土中的水化热，降低混凝土的温差（因为UEA膨胀混凝土收缩当量温差是负数）。

　　M-2能有效降低混凝土中的水泥化热，从而有效降低混凝土的冷缩率，提高混凝土的抗裂性，M-2适应性强，与UEA膨胀剂及粉煤灰等活性掺和料相配伍，功能相互补充、相互激发。特别在浇筑薄壁混凝土建筑物中，具有十分明显的优势。

　　大体积混凝土表面覆盖二层薄膜和二层草袋，能起到很好的保温保湿作用，有效地将混凝土中心与表面温差控制在25C下。

　　掺M-型减水剂的水泥基材早期水化热仅为水泥浆体的1/7水化热总量降低，仅为水泥浆体的一半（详见）。从而有效地降低了混凝土的冷缩率，提高了混凝土的抗裂性能。

　　陆士强（1948―）男，工程师，建材专业。

　　苏州市娄门外312国道徐河滨西北堍（215001）