如何正确使用混凝土膨胀剂
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【中图分类号】TU658【文献标识码】【文章编号】1674-3954（2011）03-0425-01
一、前言
经十多年来的开发应用，我国混凝土膨胀剂得到较广泛的应用，累计总量约200万吨，以膨胀剂平均掺量40kg/m3计，折合补偿收缩混凝土近5000万M3。其中UEA膨胀剂约占总量的80%左右。在各种抗裂防渗工程应用中总的效果是良好的。但随着用量的增大，有些设计、科研和高校的专家学者反映，补偿收缩混凝土工程裂渗事故有随用量激增而增多之势，值得我们深思和总结经验教训，只有这样才能把我国膨胀剂的开发应用沿着健康的方向发展。
我们根据我国膨胀剂生产质量现况和工程中应用存在的问题，结合产品标准和应用技术规范的修订，提出如何正确使用混凝土膨胀剂，可供设计、施工和混凝土搅拌站的技术人员参考。
二、怎样选用膨胀剂
膨胀剂主要功能是补偿混凝土硬化过程中的干缩和冷缩。为减免收缩开裂，它可以应用于各种抗裂防渗混凝土，尤其适用于与防水有关的地下、水工、海工、地铁、隧道和水电等钢筋混凝土结构工程。
选用膨胀剂时，首先检验它是否达到《混凝土膨胀剂》建材行业JC476-2001标准。主要看三项：一是碱含量≤0.75%，二是水中7d限制膨胀剂≥0.025%，三是掺量≤12%（北京市建委规定掺量≤8%才能入市）。现在许多省市已取消产品许可证，更要加强质检。对于重大工程，应到膨胀剂生产厂家考察其生产工艺线和化验仪器设备是否先进、齐全。在库房随机取样抽验，防止假冒伪劣膨胀剂流入市场。
我国膨胀剂有三种类型：硫铝酸钙类（如UEA、AEA、PNC、FS、PPT等）氧化钙-硫铝酸钙类（如CEA）和氧化钙类。由于钙矾石（C3A•3CaSO4•32H2O）的化学稳定性和耐水性优良，国内外绝大多数生产硫铝酸钙类膨胀剂。CaO水化生成Ca(OH)2可以产生膨胀，但Ca(OH)2在压力水下易溶解，所以GBJ119规范中规定，含CaO膨胀剂不得使用在地下，海工等防水工程中，目前只有北京市有两家生产CEA。用户应根据不同性质的工程，选用恰当类型的膨胀剂。
有些厂家以高额回扣手段或者以贬低人家抬高自己的手段推销自己的膨胀剂，有的厂搞伪宣传，把膨胀剂吹成万能之药，遇到这些情况，请您提高警惕。不管怎样，用户都应随机抽样，按厂家推荐的掺量，检验其膨胀剂是否达标，才能决定取舍。凡膨胀剂中碱含量超过0.75%。掺量超过12%者，均属淘汰产品，不得使用。
三、如何确定补偿收缩混凝土的配合比
现在发现不少用户在使用膨胀剂时有些误区，主要有：
1、掺膨胀剂的补偿收缩混凝土配合比设计不明晰。膨胀剂是内掺还是外掺？当有粉煤灰等掺合料时，又如何设计？
按《混凝土外加剂应用技术规范》GBJ119规定：膨胀剂掺量是按等量取代胶凝材料的内掺法。当基准混凝土的水泥用量为C0，膨胀剂掺量为K时，膨胀剂E =Ｃ0×K (kg/m3)
水泥C＝C0－E（kg/m3）
当混凝土中掺入粉煤灰等掺合料（FA0）时，则膨胀剂分别取代水泥和粉煤灰，即：
膨胀剂E＝（C0+FA0）•K (kg/m3)
粉煤灰Ｆ=FA0（1-K） (kg/m3)
水泥C＝C0(1-K) （kg/m3）
在配制防渗混凝土时，按规范规定：水泥用量不得小于300kg/m3，如掺入粉煤灰等，则水泥用量不得小于280kg/m3。以此为基准设计掺膨胀剂的混凝土配合比。由于各厂的水泥和粉煤灰活性不同，各地砂石质量差异较大，施工选用混凝土的坍落度也不同，因此，试验室应根据以往的经验确定基准混凝土的水泥和粉煤灰单方用量，再按上式计算膨胀剂的掺量。
2、大多数施工单位和搅拌站只测掺膨胀剂混凝土的坍落度、强度和抗渗标号，不测混凝土的限制膨胀率，存在“－掺就灵”的盲目思想，这是使用膨胀剂最大误区。
根据GBJ119规范，掺膨胀剂的补偿收缩混凝土的特性指标是：水中养护14d的限制膨胀率≥0.015%。测定方法是用100×100×300mm试件，中间预埋入Φ10mm限制钢筋骨架。当混凝土强度达到3～5MPa时脱模，用千分表测长仪测定初始长度，然后放入水中7d、14d测定其伸长率。测长仪和钢筋骨架可以从中国建材院水泥所或辽宁省瓦房店市仪器厂购进。
膨胀剂主要用途是补偿收缩，根据大量工程实践表明，防水工程的底板混凝土的限制膨胀率ε2＝0.02-0.025%，侧墙ε2＝0.03-0.035%，后浇带或膨胀加强带ε2＝0.035-0.045%为宜。不同的结构部位的抗裂要求不同，因此，膨胀剂掺量是不同的。由于膨胀剂与水泥和减水剂的应用性不同，试验表明，在同一配合比下，用冀东水泥的混凝土膨胀率较小，而用琉璃河、邯郸水泥的混凝土膨胀率较大。另外，实施后的ISO水泥标准，各厂为了达到ISO水泥标号，一般都把水泥熟料中C3S和C3A提高，水泥比表面积提高到350~400M2/kg，水泥收缩率会增大。这就说明，必须根据工地原材料试配补偿收缩混凝土，在满足混凝土坍落度、强度和抗渗标号情况下，必须达到限制膨胀率的设计要求，否则要调整膨胀剂掺量。
3、许多单位反映，膨胀剂替代水泥后，混凝土强度下降，因而认为少掺膨胀剂有保险，这也是个误区。
研究表明，膨胀剂发生膨胀使用主要在1~7d，而强度试件是自由状态，钙矾石膨胀对水泥结构有微小破坏，所以7d抗压强度比空白混凝土下降10%左右属正常现象，而28d强度完全可以达到设计标号。在实际工程中，混凝土结构都受到钢筋和邻位的约束，我们试验表明，带模养护的膨胀混凝土试件的限制强度比自由强度高10~15%。所以，不必担心掺膨胀剂的混凝土强度下降。不能以7d自由强度作判断，应以28d强度是否达到试验强度为准。把膨胀剂视为早强剂是错误的，以7d强度降低为理由而少掺膨胀剂也是错误的。试验表明，掺膨胀剂混凝土7d抗压强度达到28d试配强度的65%便可达标。
4、膨胀剂掺量有意和无意少掺又是使用补偿收缩混凝土的大误区。我们发现，试验室的混凝土配合比是正确的，但实际操作掌握在民工的手中。由于许多工地和搅拌站没有专门的膨胀剂计量装置，靠民工以斗代秤加料，由于监督不严或马虎，民工加料有随意性，大多是少掺。更甚者，有的承包人为了多赚钱，故意让民工少掺，向业主多要钱。有些工程用了膨胀剂，混凝土仍开裂，我们曾多次实地调查，按混凝土总量计，少用膨胀剂20－30%，原设计掺UEA12%，实际只掺8%，这样，混凝土那能补偿收缩？开裂就不足为怪了。我们认为，工地和搅拌站要加强管理，排除不正之风，必须按混凝土配合比加足膨胀剂是保证工程质量的重要措施。
5、有的用户拘泥于膨胀剂的推荐掺量，如UEA为10~12%，不敢超过12%，这也是使用的误区。实际工程中如后浇带或膨胀加强带，要用大膨胀混凝土填充，要求混凝土膨胀率达到0.035~0.045%，标号提高5MPa。要掺入14~15%膨胀剂才能达到。如只限于掺12%就不能满足设计要求，有可能开裂。所以，应根据不同结构部位，科学地掺入不同数量膨胀剂，才能达到补偿收缩的要求。
6、有些推销员不负责任地进行误导，把本厂膨胀剂的标准掺量故意降低，本来是10%说成6~8%也可以，有的把膨胀剂“神化”，胡说掺入后保证混凝土不裂。这些误导会使用户不能正确使用膨胀剂，容易出现工程裂渗事故。
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