摘要：普通混凝土的开裂问题一直是困扰建设者的难题，造成混凝土这一致命弱点的原因是混凝土的收缩。介绍了补偿收缩混凝土的作用机理，并阐述了膨胀剂对混凝土性能的影响，在巴东长江公路大桥桥面铺装层的应用实例以及实验及施工中应注意的问题。
关键词：开裂收缩补偿收缩混凝土膨胀剂
中图分类号：TU528
文献标识码：B
文章编号：1007-2918(2006)01-0009-02
0 引言
普通硅酸盐水泥在自然条件下硬化，具有一定的干缩性。收缩值随水泥的品种、熟料的矿物组成、水泥颗粒的细度、水灰比的大小、养护条件的差异以及使用环境的不同而变化。一般来说，7d－60d 内混凝土的收缩率较大，60d 以后收缩率逐渐趋于缓慢。
混凝土内部会由于收缩会产生微裂纹，不仅使混凝土结构的整体性破坏，而且影响混凝土的力学性能和耐久性。收缩产生的危害主要表现在以下几个方面[1]：! 混凝土的开裂破坏；"混凝土的抗渗性不好造成渗漏的破坏；混凝土的开放性裂缝导致了混凝土中的钢筋锈蚀；$混凝土的收缩影响混凝土的体积安定性。
因此，裂缝的防治和处理问题一直是工程界重视的问题，补偿收缩混凝土作为一种有效的应对措施，得到了广泛的应用。
1 膨胀剂在混凝土中的作用机理[2]
在各种膨胀剂中，U 型膨胀剂占的比例最大，使用最为广泛。补偿收缩混凝土在水化过程中能产生一定数量的钙矾石而产生微膨胀。产生钙矾石的化学反应式为：C4A3S+6Ca(OH)2+8CaSO4+96H2O=3(C3A·3CaSO4·32H2O)
a 钙矾石产生的微膨胀可以弥补普通水泥水化时产生的体积收缩；b 水泥水化产生一定强度后在混凝土内部结构中可以产生一定的膨胀力，这种膨胀力使钢筋混凝土结构中的钢筋受拉、混凝土受压，利用混凝土的这部分压应力可以抵消或大部分抵消因混凝土干缩、冷缩产生的拉应力。
2 膨胀剂对混凝土性能的影响
在混凝土中掺入膨胀剂以后，由于膨胀剂组分与水泥组分在水泥中的相互作用，新拌混凝土和硬化后的混凝土其性能都会发生相应的变化。
2.1 膨胀剂对新拌混凝土性能的影响
2.1.1 流动性
掺入膨胀剂的混凝土，其流动性均有不同程度的降低；要保持混凝土相同的坍落度，掺膨胀剂的混凝土水胶比要大一些。掺入膨胀剂后，混凝土的坍落度损失也会增加，这是因为水泥与膨胀剂同时水化，它们在水化过程中产生争水现象，使得混凝土在坍落度减小的同时，坍落度的损失增大。
2.1.2 泌水率
掺入膨胀剂的混凝土的泌水率比不掺膨胀剂的混凝土的泌水率要低，但是不十分明显。
2.1.3 凝结时间
掺入混凝土膨胀剂后，会使凝结时间缩短。原因是膨胀剂中早期生成的钙矾石加快了水化速度。
2.2 膨胀剂对硬化混凝土性能的影响[3]
2.2.1 强度
补偿收缩混凝土的早期强度随膨胀剂掺量的增加而有所下降，但后期强度增长较快。养护条件较好时，由于补偿收缩混凝土的密实性增加，混凝土的抗压强度会超过不掺膨胀剂的混凝土；但当膨胀剂掺量过多，混凝土自由膨胀率增长过大，强度下降。因而在适当限制条件不仅能够提高强度，而且与强度有关的各种性能，同样能得到一定程度的提高。
2.2.2 抗渗性
膨胀剂在水化过程中，体积会发生膨胀，生成大于本来体积的水化产物，如钙矾石，它是一种针状晶体。随着水泥水化的进行，钙矾石逐渐在水泥石中搭接延伸，形成网状结构，有效的阻塞了水泥石中的缝隙，切断了毛细管通道，使结构更加密实。极大地降低了渗透系数，提高了抗渗性能。
2.2.3 抗冻性
由于掺入了膨胀剂，混凝土内的裂缝大大减少，从而增加了混凝土的密实性，混凝土的抗冻性有了很大改善，同时大大提高了混凝土的耐久性。
2.2.4 气密性
即混凝土的抗气渗性。补偿收缩混凝土在限制条件下具有优良的气密性，其对补偿收缩混凝土用于输气管和储气柜工程有很大意义。对比补偿收缩混凝土与普通混凝土在各种压力差下的气密性，充分显示普通混凝土的气密性远低于补偿收缩混凝土，补偿收缩混凝土的气密性比普通混凝土高5!10 倍。
2.2.5 抗硫酸盐性
膨胀混凝土的抗硫酸盐性能与所用水泥熟料中的矿物成分C3A 含量有关。若C3A 含量相近，则膨胀混凝土与普通混凝土的抗硫酸盐性基本相同。我国目前生产的硫铝酸盐膨胀混凝土与低热膨胀混凝土，其抗硫酸盐性能均优于普通水泥混凝土，有的甚至优于抗硫酸盐水泥混凝土。3 膨胀剂在工程中的应用实例巴东长江公路大桥是国道209 线在湖北省西部巴东县境内、处于三峡水利工程库区内长江主河道上跨越长江的特大型桥梁。在桥面铺装混凝土材料设计中，加入了低碱的UEA-1 型膨胀剂。采用表1 所示的两个配合比进行对比试验。混凝土性能试验结果如表2 所示，加入膨胀剂对混凝土的坍落度略有降低；加入膨胀剂后，混凝土的早期强度略低，到28d 强度赶上了素混凝土；冲击韧性变化不大；抗渗等级均达到W22 标准，渗透系数降低46%，抗渗性能明显提高；可见加入适量膨胀剂，可以补偿混凝土的收缩，提高混凝土的密实性，由此起到防裂和提高混凝土抗渗性的作用[4]。
4 膨胀剂试验及施工的注意事项
虽然补偿收缩混凝土在工程中得到了广泛的应用，但在实际实验和施工中也存在着许多误区和问题：
①许多施工单位选用的膨胀剂不检验其质量是否合格，掺膨胀剂的混凝土配合比设计不合理；
②在进行补偿收缩混凝土试验时，试验人员往往只做坍落度、强度和抗渗试验，而对评价其性能重要的一方面———限制膨胀率忽略不做，从而无法正确有效地使用膨胀剂；
③检测掺膨胀剂混凝土性能的标准、试件尺寸、配筋和养护条件与实际结构相差甚远，导致试验室的限制条件、温度、湿度等不能代表实际结构中的情况；
④施工人员对于养护条件不重视，经常不在潮湿状态下进行养护，从而诱发补偿收缩混凝土早期开裂，使得补偿收缩混凝土的性能达不到预期要求，甚至造成病害。
为了保证补偿收缩混凝土能有效的发挥作用，施工中须注意以下事项[5]：
①膨胀剂可与其他混凝土外加剂复合使用，但应有较好的适应性，膨胀剂不宜与氯盐类外加剂复合使用。与防冻剂复合使用时应慎重，外加剂品种和掺量应通过试验确定；
②粉状膨胀剂应与混凝土其他原材料一起投入搅拌机，现场拌制的混凝土的拌和时间要比普通混凝土延长30s，以保证膨胀剂和水泥、减水剂拌和均匀，提高其匀质性；
③补偿收缩混凝土在浇注时，在计划浇筑区段内连续浇筑混凝土，不得中断。混凝土浇筑应以阶梯式推进，浇筑间隔时间不得超过混凝土得初凝时间。混凝土不得漏振、欠振和过振。在终凝前，应采用抹面机械或人工多次抹压；
④补偿收缩混凝土在养护过程中，对于大体积混凝土和大面积板面混凝土，表面抹压后用塑料薄膜覆盖。混凝土硬化后，宜采用蓄水养护或用湿麻袋覆盖，保持混凝土表面潮湿，养护时间不宜少于14d；对于冬季施工，混凝土浇筑后应立即用塑料薄膜和保湿材料覆盖，养护期不应少于14d；对于墙体，带模板养护不应少于7d。
5 结论
①补偿收缩混凝土能有效的提高混凝土的抗裂能力，减少并防止裂缝的出现，阻塞混凝土中毛细孔渗水，提高混凝土抗渗等级标准，并且能使钢筋混凝土结构保持连续性，满足结构设计要求。因而，补偿收缩混凝土具有很高的实用价值。
②针对施工中出现的问题，我们要不断加强补偿收缩混凝土性能和应用技术的研究，做到绝大部分的工程能用之有效，达到真正控制建筑物裂缝的目的，这样，补偿收缩混凝土才会有更旺盛的生命力。
参考文献
[1]张雄. 建筑功能外加剂[M]. 北京：化学工业出版社，2004，153－186
[2]吴中伟，廉惠珍. 高性能混凝土[M]. 北京：中国铁道出版社，1999，95－98
[3]李亚杰. 建筑材料. 武汉：中国水利水电出版社，1999，78－86
[4]单俊鸿，周明凯，李北星. 微膨胀聚丙烯纤维混凝土在巴东长江公路大桥桥面铺装层中的应用[J]. 水利水电技术，2005，36(3)：44－46
[5]冯世雄. 在施工中使用UEA 膨胀剂应注意的问题[J]. 广西土木建筑，2002，27(1)：41－43
