微膨脹型水泥混凝土

微膨脹型水泥混凝土，具有微膨脹特性的混凝土。由微膨脹型水泥和集料加水拌和而成。特點是其自身體積變形可補償由于溫度變化引起的收縮變形,以控制和調(diào)節(jié)混凝土內(nèi)部應(yīng)力,防止產(chǎn)生溫度裂縫。微膨脹型水泥分有硫酸鹽型低熱微膨脹水泥和氧化鎂型延遲性微膨脹水泥兩種,前者開始膨脹時間較早,補償收縮作用不明顯;后者由于延遲膨脹,補償收縮效果較好。

微膨脹混凝土結(jié)構(gòu)在未承載時，其物理力學(xué)狀態(tài)是：由于混凝土中配置一定的鋼筋，工程中不可避免地存在著結(jié)構(gòu)邊界的約束作用，使各類變形均處于受挖狀態(tài)加了外加劑的混凝土，等同于補償收縮混凝土。

一般混凝土干了以后大多都有少許收縮，加了膨脹劑的混凝土，不但不收縮而且隨著時間推移，有一定的自由膨脹量。

這樣配方的混凝土稱為微膨脹混凝土

混凝土構(gòu)件上存在的微膨脹裂縫出現(xiàn)的部位無規(guī)則，表現(xiàn)形式為網(wǎng)狀或龜裂狀，多出現(xiàn)于混凝土凝結(jié)硬化中期，由混凝土原材料的影響而產(chǎn)生。

膨脹裂縫裂縫產(chǎn)生的原因及危害

混凝土材料從散裝物體變?yōu)榫哂幸欢◤姸燃坝捕鹊奈矬w，主要是由于混凝土中的水泥與水發(fā)生了化合反應(yīng)。因此此類微膨脹裂縫也是由于水泥的質(zhì)量較差而導(dǎo)致。此類裂縫產(chǎn)生的原理是水泥中的游離氧化鈣與氧化鎂水解之后產(chǎn)生膨脹，從而導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生膨脹，最終因膨脹應(yīng)力大于混凝土自身的抗拉應(yīng)力而出現(xiàn)裂縫。此類裂縫寬度較小，多表現(xiàn)在混凝土構(gòu)件表而，因此對豎向承載力影響較小，但對混凝土構(gòu)件的耐久性有一定的影響。當混凝土構(gòu)件中出現(xiàn)此類裂縫時，施工單位應(yīng)對此類現(xiàn)象進行重視，最佳的解決辦法是更換優(yōu)質(zhì)水泥，避免此類現(xiàn)象較多而產(chǎn)生一定的混凝土質(zhì)量隱患。

膨脹裂縫預(yù)防措施

1)混凝土攪拌站不應(yīng)為降低混凝土制作成本而選用劣質(zhì)水泥，施工單位應(yīng)對攪拌站所使用的水泥進行第三方機構(gòu)檢測，對其化學(xué)成分進行分析，避免水泥內(nèi)存在膨脹物質(zhì)或其他有害介質(zhì)，從而影響混凝土澆筑質(zhì)量；

2)混凝土攪拌站選用其他原材料時，應(yīng)對原材料的雜質(zhì)進行抽檢，避免原材料中摻有較多的膨脹物質(zhì)，從而影響后續(xù)澆筑施工質(zhì)量。 2100433B

微膨脹混凝土結(jié)構(gòu)在未承載時,其物理力學(xué)狀態(tài)是:由于混凝土中配置一定的鋼筋,工程中不可避免地存在著結(jié)構(gòu)邊界的約束作用,使各類變形均處于受拉狀態(tài)。因此,普通混凝土存在的干縮、蠕變、溫差效應(yīng)所造成的收縮變形將產(chǎn)生拉應(yīng)力,當這種拉應(yīng)力大于混凝土極限拉應(yīng)變時即出現(xiàn)裂縫。而采用微膨脹混凝土?xí)r,在強度增長過程中即產(chǎn)生體積膨脹,內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力和壓應(yīng)變,能補償各種收縮變形,抵消相應(yīng)產(chǎn)生的拉應(yīng)力,有效地提高結(jié)構(gòu)的抗裂性。由于膨脹變形時釋放的大部分能量均發(fā)生在混凝土養(yǎng)護的早期階段,此時尚處在塑性狀態(tài),故大量空隙易于被壓縮密實;同時,因游離的鈣礬石結(jié)晶顆粒具有填充孔隙的作用,使空隙進一步減少,密實作用顯著提高。上述多種因素綜合發(fā)生作用后,可極大地改善混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu),使其具有較好的抗?jié)B透性能。

對抗裂性產(chǎn)生原因的再認識。長期以來人們對微膨脹混凝土的抗裂性僅從補償收縮的角度分析和考慮,對更深層次的機理分析論述不充分?，F(xiàn)根據(jù)建筑期刊介紹的大量工程實踐經(jīng)驗及檢測資料,對抗裂性的機理作進一步的加深理解。微膨脹混凝土本身具有的特性,是獲得較好抗裂性的主要原因,其一,在受約束狀態(tài)下其凈膨脹率以膨脹和收縮值之差計算,e=f（t）的發(fā)展過程會延續(xù)較長的時間,在此進行過程中凈膨脹率的變化為:在大約100d左右齡期以前,e為正值,混凝土結(jié)構(gòu)體內(nèi)產(chǎn)生壓應(yīng)變;以后e會轉(zhuǎn)變?yōu)樨撝?結(jié)構(gòu)內(nèi)部則產(chǎn)生拉應(yīng)變。

其二,澆筑初期的膨脹量達到高峰值是決定凈膨脹率負值出現(xiàn)時間推遲的關(guān)鍵。當凈膨脹率的負值出現(xiàn)時,混凝土結(jié)構(gòu)體的抗拉極限強度、極限應(yīng)變值已提高了很多,完全可以抵抗收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力和拉應(yīng)變能力。從上述簡析中可知,微膨脹混凝土的抗裂能力,不能單從其膨脹值的大小衡量,而應(yīng)從不同角度如膨脹率整個發(fā)展過程的延續(xù)時間、峰值大小和凈膨脹率的變化來考慮。2工程應(yīng)用中應(yīng)重視的幾個問題一些地下工程實踐表明:采取無縫整體現(xiàn)澆微膨脹混凝土的貯水池、地下泵房、高層建筑地下室及箱型基礎(chǔ)等結(jié)構(gòu)已取得了較好的抗?jié)B效果,但仍在一些技術(shù)上需完善與穩(wěn)妥處理。

加強對混凝土早期的養(yǎng)護(7～14d)及防護工作。此期間的表濕應(yīng)連續(xù)充足,以保證膨脹率能達到設(shè)計預(yù)期的峰值,這是結(jié)構(gòu)抗裂和抗?jié)B的關(guān)鍵所在。一般實際施工中往往因多方面因素而忽視加強對澆筑后早期的養(yǎng)護,存在方法與措施不當而使養(yǎng)護效果受到影響,從而導(dǎo)致膨脹混凝土抗裂與抗?jié)B性能受到不同程度的損害,嚴重的還造成質(zhì)量事故。

控制水灰比。水灰比對混凝土抗?jié)B性的影響眾所周知,水灰比過高則孔隙率多且大,鈣礬石結(jié)晶顆粒的填孔效果受到影響,在已成功的經(jīng)驗中水灰比一般在0.4～0.5為宜。從圖1可知,混凝土膨脹量的絕大部分在早期發(fā)生,在尚處于塑性狀態(tài)的孔隙率過大時,其能量的大部分消耗在壓縮塑性的大量孔隙和釋放到不受約束的方向去,而受限制的方向也是不應(yīng)出現(xiàn)裂縫的方向則常首先出現(xiàn)裂縫,將有效的壓應(yīng)變和預(yù)壓應(yīng)力的初始峰值明顯降低,使該方向孔隙的有效壓縮量也相應(yīng)降低,終將導(dǎo)致抗裂和抗?jié)B性的大幅度下降。一些工程管理中無控制水灰比的嚴格措施,甚至在運輸、停留和振搗進行中的二次加水現(xiàn)象時有發(fā)生,忽視水灰比的問題必須引起重視。

水泥強度及用量、振搗問題。水工地下防水抗?jié)B混凝土的水泥標號不應(yīng)低于425#(普通硅酸鹽水泥),其用量不宜低于320～350kg/m3;粗骨料粒徑<30mm,;采用中砂,每m3用量不低于0.38～0.41;澆筑應(yīng)連續(xù)進行,間隔時間<60min;運距較長時應(yīng)加緩凝劑;;澆筑完表面及時防護等。24膨脹劑的選用與摻量是關(guān)鍵。根據(jù)資料介紹,中國建材科研院研制開發(fā)的U型膨脹劑效果較好,其摻量按工程具體要求而定:U型膨脹劑摻量占水泥質(zhì)量的10%～14%時,能獲得較好的膨脹性,適用于以抗裂為主的工程。此種摻量下的混凝土膨脹在非受限狀態(tài)下自由膨脹的強度與普通混凝土相比,其自由強度降低約5%～10%,一般可不考慮其影響。因在具體工程中混凝土均不可避免地處于受限狀態(tài),在受限狀態(tài)下膨脹混凝土的強度同普通混凝土相比提高10%～30%—當然與受限狀態(tài)的強弱及摻量有關(guān)。在受限狀態(tài)下當摻量為10%～14%,一般受限狀態(tài)的混凝土膨脹后的實際強度多高于相同強度等級的普通自由混凝土的強度。但是,當摻量大于14%且結(jié)構(gòu)處于非強化受限狀態(tài)時,上述產(chǎn)生的不利因素不應(yīng)忽視。當U型膨脹劑摻量在8%～10%時,膨脹率偏低,但混凝土強度有所提高,具有一定的抗?jié)B性能,此摻量適用于以抗?jié)B為主的承重結(jié)構(gòu)。如同時又需提高混凝土的抗裂性時,膨脹劑摻量應(yīng)增加至14%,并適當提高混凝土的強度等級。當膨脹劑摻量在14%～16%時,膨脹率顯著提高,但混凝土自由狀態(tài)下的強度下降幅度會達10%,不應(yīng)忽視這一問題。取大摻量僅適用于大體積并處于較強受限制狀態(tài)下的填充混凝土———由于受限狀態(tài)強度高,混凝土的實際強度也會有較大的提高,以補償在自由狀態(tài)時強度的損失。