应用补偿收缩混凝土控制裂缝的体会
2009-11-24 00:00
一、前言
混凝土裂缝问题以有增无减的趋势困扰着工程界的技术人员。影响混凝土裂缝的因素错综复杂，为解决混凝土裂缝问题，设计、施工、材料等方面都采取了种种措施；但裂缝还是经常产生；虽然细小的裂缝不会对结构的安全性带来严重影响，面且规范中也允许构筑物有一定范围的裂缝，但是，如能控制混凝土不产生裂缝；用会大大提高混凝土工程的耐久性和抗渗漏水或抗腐蚀性介质对钢筋的锈能力。因此，对混凝土的裂缝进行控制日益受到工程界的重视。在众多的裂缝控制方法中，利用补偿收缩混凝土控制混凝土裂缝的方法是成功控制许多超长钢筋混凝土结构施工裂缝的方法之—。在应用中，笔者积累了一些利用补偿收缩混凝土控制混凝土裂缝的经验。
为配制补偿收缩混凝土。最常用的方法是在混凝土中掺加膨胀剂。掺加膨胀剂配制的补偿收缩混凝土与普通混凝土一样，必须循设计、施工、材料三者紧密结合的方式来解决混凝土的裂缝问题。而认为只要掺加了膨胀剂，就能控制混凝土不产生裂缝的概念是错误的。因为，在设计配筋和施工合理的条件下，衡量补偿收缩混凝土补偿收缩能力的最重要的指标是混凝土的限制膨胀率。在应用中，必须根据采用的水泥、外加剂等原材料情况，以及设计上的配筋分布和配筋率情况、工程部位的约束状态、构件的尺寸、混凝土的标号、施工面积、混凝土的塌落度、是否掺加粉煤灰、膨胀剂的质量等进行合理的抗裂混凝土配合比设计。在设计和试配补偿收缩混凝土配合比时，除对混凝土的强度、抗渗等指标进行检验外，最重要的是进行混凝土限制膨胀率的测试，根据工程不同部位约束的大小，来设计混凝土限制膨胀率的大小，从而确定膨胀剂的合理掺量。凡是限制膨胀率较小的混凝土，大多数物理力学性能均与普通混凝土相近或略有改善，对控制混凝土的裂缝的作用很小或者说裂缝比普通混凝土少一些而已，在易裂的部位自然还会产生裂缝。因而，为很好地控制混凝土裂缝。在图纸设计时，要注意配筋和配筋率，在混凝土施工前。要做好补偿收缩混凝土配合比的设计。
二、配筋和配筋率的影响
从整体上讲，应用补偿收缩混凝土控制混凝土的裂缝，宜采用小直径、小间距的配筋形式，综观混凝土的裂缝分布情况。可以看出。混疑土底板的裂缝容易控制。而墙体混凝土的竖向裂缝较难控制，这是因为，底板的配筋率及钢筋的分布基本都满足补偿收缩混凝土配筋率的要求，且底板所受的外约束也较小，而墙体混凝土所受的外约束较多，钢筋间距较底板大。在补偿收缩混凝土的应用中，笔者体会到，墙体的水平配筋间距不宜超过150mm，直径宜为Φ12-16的带肋钢筋。在此基础上，适当提高膨胀剂的掺量；使混凝土的限制膨胀率达到1.5／万以上，配合适当的养护措施，—在混疑土标号不超过C40的情况下，墙体混凝土的竖向裂缝能得到较好的控制，甚至在进行超长施工的情况下，也能有效控制混凝土不产生竖向裂缝。
三、补偿收缩混凝土的配合比设计
在进行补偿收缩混凝土的配合比设计时，除应进行常规的试验外，还应增加对混凝土的限制膨胀率的设计、测试内容。
1、 膨胀剂的选择
目前市场上膨胀剂的品种很多，质量存在参差不齐，甚至还存在不合格、假冒、伪劣的产品。在合格的膨胀剂中，产品的性能也不尽相同，其膨胀率的大小存在高低之别。有的膨胀剂虽然膨胀率高，但干空的收缩率很大，存在膨胀与收缩“落差”太大的现象。因而在选择膨胀剂时，必须检验膨胀剂的膨胀率。只有对膨胀剂的质量有了充分的了解，才能选择适宜的膨胀剂。
2、 补偿收缩混凝土配合比设计原则
国标CBJll9—88（混凝土外加剂应用技术规范）对补偿收缩混凝土应达到的限制膨胀率作了规定，即水中14天的限制膨胀率大于1.5／万。而目前，人多数的试验室只建立了膨胀剂标准中的检测方法刘膨胀剂的质量进行控制，但尚无建立起混凝土的限制膨胀率的检测手段，在进行补偿收缩混凝土配合比设计、试配时，仅进行混凝土的和易性、塌落度、塌落度损失、抗压强度等指标试验，有防水要求时，再增加抗渗试验内容，对于混凝土是否确实具有微胀性，无法进行检测，导致没有具体数据。
研究表明，在固定膨胀剂掺量的情况下，混凝土的限制膨胀率远小于砂浆的限制膨胀率，而砂浆的限制膨胀率又远小于净浆的限制膨胀率，这是因为影响混凝土的限制膨胀率的因素远多于砂浆净浆，除砂、石、水泥品种、水灰比、砂率等对混凝土的限制膨胀率有影响外。以下因素对混凝土的限制膨胀率起着显著的作用，如膨胀剂的掺量、外加剂、混凝土塌落度、混凝土凝结时间、混凝土标号及每立方米混凝土中水泥的用量、粉煤灰掺量等。 [Page]
1）、膨胀剂的掺量
有些观点认为，只要掺加了膨胀剂。配制的混凝土就是微膨胀混凝土。这是一个错误的观点。因为膨胀剂掺量不足或膨胀剂的膨胀率偏低时，其所产生的少量的钙矾石晶体仅起填充混凝土的毛细孔的作用，即提高了混凝土的抗渗性，所产生的微膨胀非常小，补偿收缩混凝土收缩的能力远远不够，混凝土剩余的收缩变形远大于混凝土的极限延伸率。只有生成较多的钙矾石晶体产物时，混凝土才会产生良好的微膨胀性。膨胀剂掺量越低，混凝土的限制膨胀率越小。提高膨胀剂的掺量能显著提高馄凝土的膨胀率。因而，应根据所配制的混凝土的限制膨胀率的大小来确定膨胀剂的掺量。
2）、外加剂
混凝土外加剂标准中规定，一等品外加剂28天的混凝土收缩率比不大于125％，合格率28天的混凝土收缩率比不大于135％。一般在推荐掺量下，28天掺外加剂的混凝土与空白混凝土的收缩率比在115—129％的范围内。从以上可知，外加剂是增大混凝土收缩的，并且，掺量越大，混疑土的收缩越大。目前。大多数工程采用泵送混凝土施工，外加剂已成为混凝土的第五组分。因而在配制泵送补偿收缩混凝土时，应适当提高膨胀剂的掺量。
3）、混凝土塌落度
混凝土的塌落度越大，在同一膨胀掺量下。混凝土的限制膨胀越小。故采用泵送混凝土时，要配制抗裂性好的补偿收缩混凝土，必须提高膨胀的掺量。
4）、混凝土凝结时间
混凝土的凝结时间太短，水泥的水化反应较快，混凝土的早期收缩现象较大，混凝土的凝结时间太长，膨胀剂的膨胀能大都分消耗在塑性阶段。膨胀剂的混凝土的凝结时间宜控制在l0—20小时的范围内。一般厚度的构件采用下限，大体积混凝土采用上限。
5）、混凝土标号和每方混凝土中的水泥用量
纵观混凝土的裂缝情况，低标号的混凝土开裂较轻，高标号的混凝土开裂较重。混凝土标号越高，每方混凝土中的水泥用量越大，混凝土的收缩越大，因此，必须相应提高膨胀剂的掺量。
6）、粉煤灰
在混凝土中掺加适量的粉煤灰，可明显改善混凝土的和易性，降低大体积混凝土的水化热，控制混凝土的温差收缩应力。但粉煤灰对混凝土干缩率的影响目前还没有统一的观点，有的人认为粉煤灰增大混凝土的干缩率，有的人认为基本无影响。不管粉焊灰是增大还足不影响混凝土的干缩率，它对掺膨胀剂的混凝土的膨胀率是有影响的。在配制补偿收缩混凝土时，必须把粉煤灰的量计入到胶凝材料中，即计算膨胀剂掺量时，应把粉煤灰的量一并加到水泥中计算。否则，混凝土的限制膨胀率明显偏低。
因此，在配制补偿收缩混凝土配合比时，应增加混凝土限制膨胀率的检测项目，对混凝土是否确实具有微膨胀性进行实际检测。只有这样，才能更好地或用补偿收缩混凝土来控制混凝土的裂缝。
3、不同工程部位混凝上限制膨胀率大小的设计
在混凝土工程裂缝分布情况中。底板混凝土不易开裂，墙体混凝土产生竖向裂缝现象比较普遍，楼板和粱的开裂现象比墙体略轻一些。 [Page]
在实际应用中，补偿收缩混凝土的限制膨胀率多大为宜，目前还投有有关的资料可查，笔者在应用中，对现场留样的混凝土进了限制膨胀率的测试，积累了一些数据：底板混凝土的厚度在1m以下的，配制的混凝土的限制膨胀率应达到1.5/万以上，lm以上厚度的大体积混凝土，限制膨胀率应达到1.8／万以上，这一限制膨胀率不可能完全抵消混凝土的干缩和温差收缩，但由于底板混凝土受到的外约束较小。收缩应力能得到部分释放。在徐变等因素的作用下。混凝土的收缩值不会超过混凝土的极限延伸率，混凝土不易开裂。墙体、楼板等混凝土构件的外约束较大，整体的收缩性受到临位的限制，其收缩应力无法释放，因此。墙体易产生竖向裂缝。宜采用限制膨胀率在2/万左右的补偿收缩混凝土。
因此，在进行补偿收缩混凝土配合比设计时，膨胀剂的掺量要根据所要求的限制膨胀率进行确定。
四、补偿收缩混凝土的施工及养护方法
在施工过程中，应严格控制混凝土的原材料质量和用量，严格按混凝土的配合比拌制混凝土。混凝土的塌落度要控制好，泵送混凝土的入模塌落度不宜超过200mm.为防止或减少混凝土表面的龟裂现象，必须重视混凝土表面的二次抹压工作。抹压的次数和时间要掌握好，可有效地减少馄凝土表面的龟裂现象。
补偿收缩混凝土的养护工作很重要。特别是一些大体积混凝土，掺加膨胀剂后。必须严格控制混凝土的降温速率和混凝土的内外温差，做好养护工作。如果养护不好，补偿收缩混凝土会与普通混凝土一样，也会产生裂缝。水平和混凝土构件采用洒水、覆盖的养护方法均可，但墙体洒水养护不好做，也不好覆盖。为此，可采用延长模板的留置时间、在水平施工缝上浇水的养护方法进行混凝土的养护工作，模板的留置时间一般要求不得低于7天。采用这种养护方式，即能减少混凝土本身的水分的散失速度。又保证了墙体混凝土在早期处于—个相对地较稳定的温度、湿度环境，避免了风速、太阳暴晒等引起混凝土急剧干缩的因素，有效地控制长墙结构混凝土易产生竖向裂缝的现象。
五、工程应用效果
在补偿收缩混凝土的应用中，我们严格把好混凝土配合比设计及养护关。在实际中，我们曾连续浇筑90m以上的墙体混凝土、高温季节一次连续浇筑面积在3000㎡以上的混凝土。所浇筑的混凝土都未出现贯穿裂缝观象。
六、结束语
根据工程不同部位钢筋混凝土外约束状态、配筋率及混凝土标号的不同情况，采用没计混凝土限制膨胀卑的配合比设计方法，进行膨胀剂的掺量的调整，并采取延长模模板留置时间的养护方法，能有效地控制混凝土的裂缝。
（中国混凝土与水泥制品网 转载请注明出处）
混凝土裂缝问题以有增无减的趋势困扰着工程界的技术人员。影响混凝土裂缝的因素错综复杂，为解决混凝土裂缝问题，设计、施工、材料等方面都采取了种种措施；但裂缝还是经常产生；虽然细小的裂缝不会对结构的安全性带来严重影响，面且规范中也允许构筑物有一定范围的裂缝，但是，如能控制混凝土不产生裂缝；用会大大提高混凝土工程的耐久性和抗渗漏水或抗腐蚀性介质对钢筋的锈能力。因此，对混凝土的裂缝进行控制日益受到工程界的重视。在众多的裂缝控制方法中，利用补偿收缩混凝土控制混凝土裂缝的方法是成功控制许多超长钢筋混凝土结构施工裂缝的方法之—。在应用中，笔者积累了一些利用补偿收缩混凝土控制混凝土裂缝的经验。
为配制补偿收缩混凝土。最常用的方法是在混凝土中掺加膨胀剂。掺加膨胀剂配制的补偿收缩混凝土与普通混凝土一样，必须循设计、施工、材料三者紧密结合的方式来解决混凝土的裂缝问题。而认为只要掺加了膨胀剂，就能控制混凝土不产生裂缝的概念是错误的。因为，在设计配筋和施工合理的条件下，衡量补偿收缩混凝土补偿收缩能力的最重要的指标是混凝土的限制膨胀率。在应用中，必须根据采用的水泥、外加剂等原材料情况，以及设计上的配筋分布和配筋率情况、工程部位的约束状态、构件的尺寸、混凝土的标号、施工面积、混凝土的塌落度、是否掺加粉煤灰、膨胀剂的质量等进行合理的抗裂混凝土配合比设计。在设计和试配补偿收缩混凝土配合比时，除对混凝土的强度、抗渗等指标进行检验外，最重要的是进行混凝土限制膨胀率的测试，根据工程不同部位约束的大小，来设计混凝土限制膨胀率的大小，从而确定膨胀剂的合理掺量。凡是限制膨胀率较小的混凝土，大多数物理力学性能均与普通混凝土相近或略有改善，对控制混凝土的裂缝的作用很小或者说裂缝比普通混凝土少一些而已，在易裂的部位自然还会产生裂缝。因而，为很好地控制混凝土裂缝。在图纸设计时，要注意配筋和配筋率，在混凝土施工前。要做好补偿收缩混凝土配合比的设计。
二、配筋和配筋率的影响
从整体上讲，应用补偿收缩混凝土控制混凝土的裂缝，宜采用小直径、小间距的配筋形式，综观混凝土的裂缝分布情况。可以看出。混疑土底板的裂缝容易控制。而墙体混凝土的竖向裂缝较难控制，这是因为，底板的配筋率及钢筋的分布基本都满足补偿收缩混凝土配筋率的要求，且底板所受的外约束也较小，而墙体混凝土所受的外约束较多，钢筋间距较底板大。在补偿收缩混凝土的应用中，笔者体会到，墙体的水平配筋间距不宜超过150mm，直径宜为Φ12-16的带肋钢筋。在此基础上，适当提高膨胀剂的掺量；使混凝土的限制膨胀率达到1.5／万以上，配合适当的养护措施，—在混疑土标号不超过C40的情况下，墙体混凝土的竖向裂缝能得到较好的控制，甚至在进行超长施工的情况下，也能有效控制混凝土不产生竖向裂缝。
三、补偿收缩混凝土的配合比设计
在进行补偿收缩混凝土的配合比设计时，除应进行常规的试验外，还应增加对混凝土的限制膨胀率的设计、测试内容。
1、 膨胀剂的选择
目前市场上膨胀剂的品种很多，质量存在参差不齐，甚至还存在不合格、假冒、伪劣的产品。在合格的膨胀剂中，产品的性能也不尽相同，其膨胀率的大小存在高低之别。有的膨胀剂虽然膨胀率高，但干空的收缩率很大，存在膨胀与收缩“落差”太大的现象。因而在选择膨胀剂时，必须检验膨胀剂的膨胀率。只有对膨胀剂的质量有了充分的了解，才能选择适宜的膨胀剂。
2、 补偿收缩混凝土配合比设计原则
国标CBJll9—88（混凝土外加剂应用技术规范）对补偿收缩混凝土应达到的限制膨胀率作了规定，即水中14天的限制膨胀率大于1.5／万。而目前，人多数的试验室只建立了膨胀剂标准中的检测方法刘膨胀剂的质量进行控制，但尚无建立起混凝土的限制膨胀率的检测手段，在进行补偿收缩混凝土配合比设计、试配时，仅进行混凝土的和易性、塌落度、塌落度损失、抗压强度等指标试验，有防水要求时，再增加抗渗试验内容，对于混凝土是否确实具有微胀性，无法进行检测，导致没有具体数据。
研究表明，在固定膨胀剂掺量的情况下，混凝土的限制膨胀率远小于砂浆的限制膨胀率，而砂浆的限制膨胀率又远小于净浆的限制膨胀率，这是因为影响混凝土的限制膨胀率的因素远多于砂浆净浆，除砂、石、水泥品种、水灰比、砂率等对混凝土的限制膨胀率有影响外。以下因素对混凝土的限制膨胀率起着显著的作用，如膨胀剂的掺量、外加剂、混凝土塌落度、混凝土凝结时间、混凝土标号及每立方米混凝土中水泥的用量、粉煤灰掺量等。 [Page]
1）、膨胀剂的掺量
有些观点认为，只要掺加了膨胀剂。配制的混凝土就是微膨胀混凝土。这是一个错误的观点。因为膨胀剂掺量不足或膨胀剂的膨胀率偏低时，其所产生的少量的钙矾石晶体仅起填充混凝土的毛细孔的作用，即提高了混凝土的抗渗性，所产生的微膨胀非常小，补偿收缩混凝土收缩的能力远远不够，混凝土剩余的收缩变形远大于混凝土的极限延伸率。只有生成较多的钙矾石晶体产物时，混凝土才会产生良好的微膨胀性。膨胀剂掺量越低，混凝土的限制膨胀率越小。提高膨胀剂的掺量能显著提高馄凝土的膨胀率。因而，应根据所配制的混凝土的限制膨胀率的大小来确定膨胀剂的掺量。
2）、外加剂
混凝土外加剂标准中规定，一等品外加剂28天的混凝土收缩率比不大于125％，合格率28天的混凝土收缩率比不大于135％。一般在推荐掺量下，28天掺外加剂的混凝土与空白混凝土的收缩率比在115—129％的范围内。从以上可知，外加剂是增大混凝土收缩的，并且，掺量越大，混疑土的收缩越大。目前。大多数工程采用泵送混凝土施工，外加剂已成为混凝土的第五组分。因而在配制泵送补偿收缩混凝土时，应适当提高膨胀剂的掺量。
3）、混凝土塌落度
混凝土的塌落度越大，在同一膨胀掺量下。混凝土的限制膨胀越小。故采用泵送混凝土时，要配制抗裂性好的补偿收缩混凝土，必须提高膨胀的掺量。
4）、混凝土凝结时间
混凝土的凝结时间太短，水泥的水化反应较快，混凝土的早期收缩现象较大，混凝土的凝结时间太长，膨胀剂的膨胀能大都分消耗在塑性阶段。膨胀剂的混凝土的凝结时间宜控制在l0—20小时的范围内。一般厚度的构件采用下限，大体积混凝土采用上限。
5）、混凝土标号和每方混凝土中的水泥用量
纵观混凝土的裂缝情况，低标号的混凝土开裂较轻，高标号的混凝土开裂较重。混凝土标号越高，每方混凝土中的水泥用量越大，混凝土的收缩越大，因此，必须相应提高膨胀剂的掺量。
6）、粉煤灰
在混凝土中掺加适量的粉煤灰，可明显改善混凝土的和易性，降低大体积混凝土的水化热，控制混凝土的温差收缩应力。但粉煤灰对混凝土干缩率的影响目前还没有统一的观点，有的人认为粉煤灰增大混凝土的干缩率，有的人认为基本无影响。不管粉焊灰是增大还足不影响混凝土的干缩率，它对掺膨胀剂的混凝土的膨胀率是有影响的。在配制补偿收缩混凝土时，必须把粉煤灰的量计入到胶凝材料中，即计算膨胀剂掺量时，应把粉煤灰的量一并加到水泥中计算。否则，混凝土的限制膨胀率明显偏低。
因此，在配制补偿收缩混凝土配合比时，应增加混凝土限制膨胀率的检测项目，对混凝土是否确实具有微膨胀性进行实际检测。只有这样，才能更好地或用补偿收缩混凝土来控制混凝土的裂缝。
3、不同工程部位混凝上限制膨胀率大小的设计
在混凝土工程裂缝分布情况中。底板混凝土不易开裂，墙体混凝土产生竖向裂缝现象比较普遍，楼板和粱的开裂现象比墙体略轻一些。 [Page]
在实际应用中，补偿收缩混凝土的限制膨胀率多大为宜，目前还投有有关的资料可查，笔者在应用中，对现场留样的混凝土进了限制膨胀率的测试，积累了一些数据：底板混凝土的厚度在1m以下的，配制的混凝土的限制膨胀率应达到1.5/万以上，lm以上厚度的大体积混凝土，限制膨胀率应达到1.8／万以上，这一限制膨胀率不可能完全抵消混凝土的干缩和温差收缩，但由于底板混凝土受到的外约束较小。收缩应力能得到部分释放。在徐变等因素的作用下。混凝土的收缩值不会超过混凝土的极限延伸率，混凝土不易开裂。墙体、楼板等混凝土构件的外约束较大，整体的收缩性受到临位的限制，其收缩应力无法释放，因此。墙体易产生竖向裂缝。宜采用限制膨胀率在2/万左右的补偿收缩混凝土。
因此，在进行补偿收缩混凝土配合比设计时，膨胀剂的掺量要根据所要求的限制膨胀率进行确定。
四、补偿收缩混凝土的施工及养护方法
在施工过程中，应严格控制混凝土的原材料质量和用量，严格按混凝土的配合比拌制混凝土。混凝土的塌落度要控制好，泵送混凝土的入模塌落度不宜超过200mm.为防止或减少混凝土表面的龟裂现象，必须重视混凝土表面的二次抹压工作。抹压的次数和时间要掌握好，可有效地减少馄凝土表面的龟裂现象。
补偿收缩混凝土的养护工作很重要。特别是一些大体积混凝土，掺加膨胀剂后。必须严格控制混凝土的降温速率和混凝土的内外温差，做好养护工作。如果养护不好，补偿收缩混凝土会与普通混凝土一样，也会产生裂缝。水平和混凝土构件采用洒水、覆盖的养护方法均可，但墙体洒水养护不好做，也不好覆盖。为此，可采用延长模板的留置时间、在水平施工缝上浇水的养护方法进行混凝土的养护工作，模板的留置时间一般要求不得低于7天。采用这种养护方式，即能减少混凝土本身的水分的散失速度。又保证了墙体混凝土在早期处于—个相对地较稳定的温度、湿度环境，避免了风速、太阳暴晒等引起混凝土急剧干缩的因素，有效地控制长墙结构混凝土易产生竖向裂缝的现象。
五、工程应用效果
在补偿收缩混凝土的应用中，我们严格把好混凝土配合比设计及养护关。在实际中，我们曾连续浇筑90m以上的墙体混凝土、高温季节一次连续浇筑面积在3000㎡以上的混凝土。所浇筑的混凝土都未出现贯穿裂缝观象。
六、结束语
根据工程不同部位钢筋混凝土外约束状态、配筋率及混凝土标号的不同情况，采用没计混凝土限制膨胀卑的配合比设计方法，进行膨胀剂的掺量的调整，并采取延长模模板留置时间的养护方法，能有效地控制混凝土的裂缝。
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