减缩剂在楼板梁裂缝控制中的应用

摘要：通过试验研究和工程实例，提出减缩剂(SRA)不仅有效降低混凝土的早期收缩和总收缩，对掺矿物外加剂混凝土具有同样的作用效果;减缩剂不仅使开裂时间推迟，裂缝数量也显著减少;ZDD-A型减缩剂的合理掺量可控制在1.2%~1.8%之间，可使混凝土的7d 收缩率下降40%~50%，收缩量减小200μm/m 左右。

关键词:减缩剂；收缩；混凝土板梁裂缝

0 引言

      混凝土是当代建设工程用量最大的建筑材料，泵送施工、高强混凝土和外加剂的应用，使得非荷载裂缝问题越来越严重，从而加剧了混凝土结构物的劣化，质量纠纷增多，长期困扰着建设工程界。虽然对非荷载裂缝成因已有较一致的认识，并提出了许多见解和防治措施，但至今没有得到有效控制。综合裂缝控制中的结构设计、施工控制和材料措施，可以认为，单凭设计或施工方法，要从根本上消除非荷载裂缝尚有困难。而目前采用的材料措施又多为被动控制方法( 如膨胀补偿法、掺纤维或聚合物提高抗力法等) 。而不是从根本上减小混凝土的总收缩量，因此，如何减小混凝土的自身收缩已成为控制裂缝和提高耐久性的关键，这也是发达国家近年来重点研究的领域。

      我国目前使用的绝大部分的外加剂，包括近年来研制的胺基磺酸盐、羧酸盐和聚苯乙烯磺酸盐等高性能减水剂，均增大混凝土的收缩。国家规范《混凝土外加剂》(GB8076- 1997)中规定，即使一等品也允许收缩率比达135%，泵送剂的情况也相似，这是外加剂技术带来的新问题。因此，如何使掺外加剂的混凝土收缩率比减小到100%以下，甚至更低，实现外加剂技术和产品性能的全面提升，减少混凝土板梁的非荷载裂缝，提高耐久性，是亟待研究的课题。

1 科研先行

      减缩剂的主要作用机理是降低混凝土孔隙水的表面张力，从而减小毛细孔失水时产生的收缩应力。我们选用浙江大学研制的ZDD- A 型减缩剂进行了混凝土配合比和性能试验。

1.1 减缩剂与减水剂及矿物外加剂的相容性

      图1 和图2 试验结果表明，减缩剂与减水剂之间的相容性较好，早期对减水剂有一定影响，而后期的影响较小。减缩剂能有效降低混凝土的早期自收缩，减缩率随混凝土强度等级提高而提高，对掺粉煤灰或矿粉的混凝土，减缩剂同样具有优异的早期收缩减缩效果,但减水剂极大的增加了混凝土的早期收缩，即使掺入减缩剂，其收缩率仍大于不掺减水剂的混凝土。

1.2 减缩剂对混凝土干燥收缩的影响

     从减缩剂掺量对减缩率的影响看，掺量从1.2%增加到1.8%，减缩率平均增幅约10%。因此，ZDD- A 型减缩剂的合理掺量可控制在1.2%～1.8%之间，可使混凝土的7d 收缩率下40%～50%，收缩量减小200μm/m 左右；当混凝土的弹性模量为3.0×104MPa 时，相当于减小绝对约束状态下的收缩应力6MPa，对减少混凝土收缩裂缝是十分有利的。试验结果见图3。

1.3 减缩剂对混凝土抗裂性的影响

      减缩剂不仅能有效延迟混凝土初裂时间，且裂缝宽度及其发展速度都大大降低，表明减缩剂具有显著的抗裂效果。此外，由减缩剂的作用机理可知，减缩剂的作用效果不受养护条件与约束条件的限制，可充分发挥其减缩抗裂功能。试验结果见图4。

2 工程应用

      杭海路综合楼建筑层数12 层，建筑高度40.2m,建筑等级二级，设计使用年限50 年。选择该工程混凝土屋面板来检验减缩剂对裂缝控制的效果。混凝土屋面板厚度为120mm，混凝土设计强度等级C30；西边用不掺减缩剂的普通混凝土，称为A 区，面积248m2；东边用掺减缩剂的混凝土，称为B 区，面积226 m2。屋面结构于2004 年7 月17 日浇捣，当天气温26～39℃，浇捣时间从早晨7 时到晚上21 时，浇捣顺序为从西到东，泵送施工。

2.1 混凝土原材料和配合比

      水泥选用杭州钱潮P·O 42.5 普通硅酸盐水泥，减水剂选用杭州华冠LS- 801A 高效减水剂，粉煤灰选用杭州萧山金隆Ⅰ级粉煤灰，砂选用杭州桐庐中砂，石子选用杭州萧山石门5～25mm 碎石，减缩剂选用浙江大学研制的ZDD- A 型减缩剂。设计施工坍落度为140mm±20mm，混凝土配合比见表1 和表2。

2.2 现场施工措施

      在施工前编制各专项方案，包括混凝土浇捣方案、养护方案等，并对相关人员进行有针对性的技术交底,切实贯彻执行。在各道工序各个环节配备具有相应技能的熟练人员，按计划进行施工。

     混凝土浇捣前对模板支撑系统、钢筋及其保护层厚度、预埋件进行一次全面检查；划定A 区与B 区位置，选用合适的人员、机具和浇捣方法，以保证混凝土的连续浇捣。对现场浇捣的混凝土进行监控，浇捣时严禁随意加水；防止钢筋、模板等的移动和变形；浇捣的混凝土要充填到钢筋、模板内各个角落，要振捣密实,不得漏振，也不得过振，更不得用振捣器拖赶混凝土。先浇捣墙、柱，待混凝土沉实后，再浇捣梁和屋面板；墙、柱分层浇捣，每层不超过500mm，捣平后再浇捣上层，同时在下一层混凝土初凝前将上一层混凝土浇捣完毕，在浇捣上层混凝土时，将振捣器插入下一层混凝土50mm 左右以便形成整体。在混凝土屋面板浇捣时，不能集中布料，采用分散布料，然后用铁耙子将混凝土基本搂平，接着进行梅花式振捣；振捣棒插入点相距400mm 左右，振捣时间不宜超过15s，并以观察粗骨料在混凝土的各个层面上能均布为基准。面层浇捣完毕后，立即用木抹子抹压一次，在初凝后终凝前进行二次抹压。

     混凝土初凝时，设专人进行保湿养护。具体操作时，所用的水管要抬高，在水管前接一个铁管，并砸成扁嘴，使水喷射出来落到混凝土表面前已成为雨雾状,雨雾使混凝土表面湿润，又不会把混凝土表面浇出麻点。

3 裂缝检测

     检测内容为检测A 区和B 区屋面板裂缝数量、裂缝长度、裂缝名义面积。裂缝检测前，把每一个区域划分成1m×1m 左右的若干单元格，并在图纸中的相应位置标示裂缝数量和裂缝位置。用卷尺量出每条裂缝的长度，用裂缝卡配数码相机拍摄裂缝宽度示例。用读数显微镜量测典型裂缝的最大宽度。

     第一次检测是7 月18 日7:30～19:00，即混凝土浇捣成型后24h；第二次检测是7 月30 日，即混凝土浇捣成型后第13d。检测结果表明：使用普通混凝土浇捣的一半楼面裂缝分布的密度较高，有相当数量的裂缝的长度在500mm 以上，且有较多的微裂缝；而掺加了减缩剂的另一半楼面，裂缝的数量和长度都有明显下降。

3.1 裂缝数量

     不掺减缩剂的A 区和掺减缩剂的B 区裂缝数量测试结果见表3。

3.2 裂缝长度

     不掺减缩剂的A 区的裂缝总长度和掺减缩剂的B区的裂缝总长度测试结果见表4。混凝土浇捣后13d时，不掺减缩剂的A 区单条裂缝最长达1080mm，最大宽度达1.3mm，其裂缝形态见图5；掺减缩剂的B 区单条裂缝最长370mm，最大裂缝宽度0.8mm，其裂缝形态见图6

3.3 裂缝名义面积

     单条裂缝名义面积用裂缝最大宽度与该裂缝长度之积表示，总名义裂缝面积用下式计算：S=ΣRiLi ，式中Ri 是第i 条裂缝的最大宽度，Li 是第i 条裂缝的长度。混凝土浇捣后13d 时，不掺减缩剂的A 区的裂缝名义面积和掺减缩剂的B 区的裂缝名义面积测试结果见表5。

4 结论

     减缩剂不仅有效降低混凝土的早期收缩和总收缩，对掺粉煤灰和矿粉混凝土具有同样的作用效果；减缩剂不仅使开裂时间推迟，裂缝数量也显著减少;ZDD- A 型减缩剂的合理掺量可控制在1.2%～1.8%之间，可使混凝土的7d 收缩率下降40%～50%，收缩量减小200μm/m 左右。

      混凝土板梁浇筑时，如遇高温、太阳暴晒、大风天气，浇筑后需立即采取养护措施，避免发生混凝土表面硬结，而产生收缩裂缝。