膨胀剂在大体积混凝土中的应用

UEA膨胀剂在大体积混凝土中的应用

【摘要】本文通过介绍 U型混凝土膨胀剂的性能和特点及其应用实例，为U 型混凝土膨胀剂今后在工程中的应用和推广提供了有益的借鉴。

【关键词】UEA 混凝土屋面施工

近10年来，混凝土的刚性防水技术获得了极大的发展，混凝土的设计强度等级和设计抗渗标号都在逐步提高。混凝土的防水抗渗性能主要取决于其密实程度。提高刚性混凝土的自防水能力应从提高混凝土的密实性和控制混凝土内部裂缝的产生两方面入手。

一、UEA混凝土控制裂缝(防水)原理

UEA混凝土能够避免或减少混凝土结构开裂,达到自防水的效果,可以从应力和应变两方面解释:

1、应力方面

混凝土的抗拉强度低,相当其抗压强度的7%～11%。混凝土的开裂主要是因为其内部拉应力超过混凝土的抗拉强度所致。在限制条件下,补偿收缩混凝土自身膨胀,对限制体(如钢筋、相邻物体等)产生拉应力。与此同时,限制体反向作用于混凝土压应力。正是这种应力不同程度地抵消了可能导致混凝土开裂的拉应力,从而避免或减少混凝土的开裂。

2、应变方面

补偿收缩混凝土主要有膨胀和收缩两种变形,它们在自由(非限制)、限制两种条件下的结果不同。在工程结构中,混凝土的变形是限制条件下出现的。

有限制膨胀条件下,补偿收缩混凝土内部产生相向收缩变形,抵消了部分自由膨胀产生的背向变形,使混凝土质点间距缩小,内部组织结构致密, 避免或减少了混凝土开裂。

在限制收缩条件下,补偿收缩混凝土内部产生的相向变形,使混凝土质点间距增大,内部组织结构拉伸, 导致混凝土开裂。

从上述可知:在限制条件下, 补偿收缩混凝土的膨胀变形能够有效地避免或减少混凝土结构的开裂, 从而增强了结构的抗裂、防水性能。

二、U型混凝土膨胀剂的化学成分和物理性能

U型混凝土膨胀剂又称UEA混凝土膨胀剂，是用特种膨胀熟料、明矾石和石膏共同粉磨而成的高效复合膨胀剂。

内掺适量UEA的混凝土和未掺UEA的普通混凝土相比，凝固前的流变性质相近。掺UEA的混凝土的坍落度损失比普通混凝土稍快，凝结时间稍短，但不影响施工。在规定掺量下，混凝土28d抗压强度与不掺UEA的普通混凝土强度大致相同，后期强度持续增长。随UEA掺量的增多，混凝土的膨胀率增加，强度有所降低。一般情况下，在水泥内掺10%～14%的UEA可以获得良好的膨胀性能且对强度影响不大。UEA的最佳加入量应根据工程的要求和选用水泥的强度而定。

三、UEA的材料特性

1、防裂性能增强

由于UEA混凝土在养护期间产生适度膨胀，在混凝土中建立0.2～0.7Mpa的自应力，同时推迟了收缩过程，此间混凝土抗拉强度可得到较大增长，当混凝土开始收缩时，足以抵抗收缩应力的作用，从而防止或减少裂缝的出现。

2、防水性能增加

由于UEA水化形成的钙矾石晶体具有填充、切断毛细孔缝作用，使大孔减少，总孔隙率降低，从而提高了混凝土的致密性，可以达到自防水混凝土目的。具有防水可靠、成本降低、施工简便等优点，是解决地下防水工程的有效途径。

3、限制条件下强度提高

在限制条件下，一定的膨胀能够使混凝土结构更密实，从而可以提高混凝土的强度。实验结果表明：在限制条件下，掺UEA的混凝土强度比自由膨胀条件下提高约10%～30%。

4、粘接强度提高

作接缝或填充用混凝土时，由于UEA的膨胀作用使新老混凝土粘接紧密，有利于使整个构筑物一体化。

5、微小裂缝自愈功能

对于小于0.25mm的结构裂缝，在潮湿或有水情况下，由于UEA 形成的膨胀结晶具有强烈的生长能力，可以把微缝愈合，防止钢筋锈蚀和混凝土破坏。

四、UEA的用途和便用注意事项

UEA主要用于配制收缩补偿混凝土和自应力混凝上。用UEA 配制的膨胀混凝土结构密实,

抗渗能力强,强度较高,可用于以下方面:

1、用于蓄水池、水塔、贮罐、游泳池等对混凝土抗渗性能要求较高的工程。

2、适用于高速公路、飞机跑道、停车场等要求少留或不留收缩缝的大平面水泥混凝土结构。

3、适用于建造各种地下工程,如地下铁道、人防工程和地下空等。

4、UEA还可用于配制自应力混凝土，生产自应力混凝土输水管、排水管和输气管。

5、膨胀混凝上还可以广泛用于修补、锚接等抢修工程中。

本文提出几条原则性的注意事项,供参考：

1、搅拌：UEA称量要准确,与其他物料一同加人到搅拌机中,须充分搅拌,加水后的搅拌时间也应比搅拌汾通水泥混凝土长1～2min。

2、养护：

浇注后7～14天内保持充分的水分非常必要。在这期间可采用浇水养护,湿草袋覆盖养护或其它保水养护方法。

3、水泥：宜使用425号以上的水泥,水泥强度越高,UEA的用碴也可适当增加,以达到更好的补偿收缩效果。

4、用量：配制收缩补偿混凝土UEA用量为8～12%配制自应力混凝土用量为8～12%，配臵自应力混凝土用量为20～25%。填充性混凝土UEA用量为12～14%。其它特殊工程可通过现场试验确定。

5、对于高配筋率混凝土可采用上述用量的上限,低配筋率混凝土则采用下限用量。

6、如果混凝土需要蒸汽养护,其温度不应超过80℃以防止钙矾石转型。

五、混凝土的施工及工艺要求

施工时,混凝土的浇筑温度控制在5℃～35℃范围内(否则要采取控温措施)。因该工程采用商品混凝土,运输时为了保持连续,每车间隔时间应≤15min,浇捣时更是连续、无间隔的浇筑、机械振捣。特别对后浇带部位做了加强处理,具体为:

原1m 宽后浇带扩大为2m宽的加强带,混凝土强度等级提高一级, 设为C40,相应UEA掺量提高至水泥用量的14% (其他部位混凝土强度等级仍为C35) 。

加强带位臵上、下增设水平方向的温度钢筋48. 150,钢筋长4m,锚入两边板内各 1m。加强带两侧加设网眼为8mm 的钢丝隔离,施工时加强此部位的振捣。

此外,在施工过程中,所用混凝土原材料均按确定的配比准确称量,下雨时还要测定砂、石含水率,以调整用水量,确定配合比。常温下,浇筑后8～12h即要覆盖浇水,并应保持湿润至少14d。总之, UFA 补偿收缩混凝土施工工序和常用混凝土的施工工序基本要求是一致的,关键是加强UEA混凝土的早期养护,否则将影响整个结构的性能。

六、经济效益分析

U型膨胀混凝土屋面造价低于三毡四油卷材屋面。一般油毡屋面