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膨胀剂在防水混凝土中的正确应用

随着膨胀剂在防水混凝土中的广泛应用,因膨胀剂应用不当而引起的质量事故不断发生,以致有人误认为:不掺膨胀剂不裂,掺了反而会裂。膨胀剂在实际工程中的应用效果波动很大,同一种膨胀剂在一个工程中防水抗裂效果显著,用于另外类似的工程中却失败。掺了膨胀剂并非万无一失,不正确的应用甚至适得其反。膨胀剂的应用技术愈来愈引起人们的重视。混凝土中任何材料的应用离不开其综合使用环境,本文着重介绍膨胀剂在防水混凝土中的正确应用。
1膨胀剂在防水混凝土中的作用机理
水泥水化发生体积收缩,混凝土中的水分蒸发产生干燥收缩,水泥水化产生大量水化热和结构内外温差变化引起收缩,这些收缩都会导致混凝土的裂缝,对结构的刚性自防水是十分不利的。膨胀剂的主要功能是补偿混凝土硬化过程中的早期干缩裂缝和中期水化热引起的温差收缩裂缝,减少收缩开裂,尤其适用于地下、水工、海工、地铁等防水混凝土结构工程。
如目前国内广泛应用的硫酸钙类膨胀剂、若以适宜的掺量掺入混凝土中,可减少混凝土的裂缝。其作用机理为:硫酸钙类膨胀剂与水泥反应形成钙矾石(C3A·CaSO4·32H2),并产生体积膨胀,在钢筋和邻位的约束限制条件下,可在混凝土中建立一定的预压应力(0.2~0.7 MPa),改善混凝土的应力状态,提高抗裂性能,补偿混凝土的收缩拉应力,减少裂缝,从而提高防水性能。同时,由于钙矾石具有填充、堵塞毛细孔缝的作用,改善了混凝土的孔结构,降低总孔隙率,从而提高了混凝土的抗渗性能。
然而,膨胀剂并非万能、一掺就灵的,只有科学使用膨胀剂,才能收到理想效果,否则会适得其反。
2膨胀剂的选用和掺量
2.1结合工程实际选用合适类型的膨胀剂
《混凝土外加剂应用技术规范》GBJ 50119—2003中规定,硫铝酸钙类、氧化钙一硫铝酸钙类膨胀剂不能用于长期处于环境温度为80℃以上的工程。虽然规范没有限制长期的时间,但考虑到安全,如果没有足够的降温措施,在厚度2 m以上的混凝土结构和厚度1 m以上的基础底板等厚大结构中应慎重使用膨胀剂。因为膨胀剂在厚大结构内,水化程度降低,膨胀能减小,甚至钙矾石分解,达不到预期的补偿收缩作用。为防止和减少混凝土温度裂缝,其内外温差一般宜小于25℃。
应用氧化钙类膨胀剂时,由于CaO水化生成Ca(OH)2,而Ca(OH)2化学稳定性差和胶凝性较差,它与CL—、SO42—、Na+、Mg2+等离子进行置换反应,形成膨胀结晶体或被溶析出来,因此从耐久性角度考虑,该类膨胀剂不得用于海水和有侵蚀性介质的工程。
采用复合型膨胀剂,如缓凝型复合膨胀剂,有利于商品混凝土的远距离运输和泵送;抗冻型复合膨胀剂则适用于冬期施工的膨胀混凝土。
2.2选用经过严格检测的膨胀剂
面对市场上种类繁多、良莠不齐的膨胀剂,选用时,最重要的是要看其是否符合《混凝土膨胀剂》JIC475—2001)标准。其中,应特别注意21 d空气中限制膨胀率值是否合格。测定限制膨胀率时,对仪器、检验环境等要求非常严格。膨胀剂进入工程现场后,必须经检测合格后才能入库、使用。劣质膨胀剂经常掺加粉煤灰,不能形成足够的膨胀源,限制膨胀率不合格,因而不能很好地起补偿收缩作用。
2.3混凝土限制膨胀率和限制干缩率的检测
根据《混凝土外加剂应用技术规范》(GBJ50119—2003)8.3条规定,掺膨胀剂的混凝土的性能应首先满足表l、表2的要求:


 

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