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补偿收缩混凝土的开发应用

放大字体  缩小字体 发布日期:2005-04-28  来源:中国建筑材料科学研究院  作者:游宝坤 陈富银
核心提示:补偿收缩混凝土的开发应用

    1980年以前,我国补偿收缩砼主要以膨胀水泥作为胶凝材料。1980年以后,则以砼膨胀剂为主,其原因是膨胀剂使用灵活方便,价格较低,可调节膨胀剂的掺量获得不同膨胀系数的补偿收缩砼。然而,工程界对这个材料有个认识过程。据统计,在1980~1988年间,膨胀剂的年销量约3000~5000吨。1988年以作者为首研制成功UEA膨胀剂,狠抓了UEA生产与技术的研究,带动了我国膨胀剂的开发应用,1989年销量突破万吨大关,1990年为1.8 万吨,1992年为5.5万吨,1993年为12万吨,1994年为18万吨,1995年为25万吨。16年来累计销售量达80万吨,折合补偿收缩砼达3500万m3,其中UEA膨胀剂占全国总销量的80%,成功地应用于上千个大中型抗裂防渗工程。可以说,我国膨胀剂年销量局世界第一,比首先开发膨胀剂的日本多5倍。


    今年来,我国补偿收缩砼的应用之所以迅速发展,其主要原因是中国建筑材料科学研究院与各大设计、科研和施工单位的工程技术人员进行合作,大抓应用技术,敢于在工程中实践,进而总结推广。现简介这些应用技术成果如下: 

    (1) 结构自防水技术
   
    钢筋砼结构既能承重又能防水,称之为结构自防水。
    在1980年以前,结构防水原理都是通过某种手段去减少砼的空隙和毛细孔缝,以提高砼的抗渗性能。然而,工程实践表明,这些防水技术往往得不到令人满意的效果。这是由于人们忽视了水泥砼收缩的致命弱点。尽管砼很密实,但砼干缩和冷缩会使结构产生裂缝,从而破坏了结构的整体防水功能
   
    UEA膨胀剂,以10~12%内掺(替代水泥率)水泥中可拌成补偿收缩砼。通过大量的试验表明,它具有良好的抗裂性,抗渗标号大于S30,对强度无影响,后期强度增长率高于不掺UEA的砼强度,对钢筋无腐蚀,对水质无影响。它是一种优质的抗裂防渗新材料,为结构自防水砼较理想的特种外加剂。
   
    UEA补偿收缩砼首用于亚运工程的奥体中心田径场和曲棍球场看台、游泳馆、体博馆地下室、康乐宫游戏乐园获得大面积成功。随后在天津第一中心医院、大连港指挥中心、青岛王朝大酒店等高层建筑的地下室,取消外防水卷材,靠砼自防水获得成功。现在,UEA砼已在数千座高层建筑地下室、水厂和电厂的水工结构、地铁和隧道等防水结构中应用。大部分是自防水,对于特别重要的建筑物,如北京西客站首都国际机场新航站楼则采取UEA砼与卷材两道防水措施,起到双保险作用。我们认为,不论何种情况,结构自防水是根本,防裂比抗渗更重要,要防裂就要补偿砼的收缩,要补偿砼收缩最好的途径就是加入膨胀剂。经过上千个防水工程实践和专家考察论证,1992年建设部施工管理司把《UEA补偿收缩砼防水工法》列入国家级工法(YJGF22-92)。这是我国结构自防水技术的重大突破,已在全国推广。 

    (2) UEA无缝设计施工新技术
   
    考虑砼收缩变形,设计规范规定每30~40m设一道后浇缝,60d后再用膨胀剂填缝。这样施工麻烦,延长工期,且易留下渗水隐患。设计院提出能否把它取消。我们通过理论计算和工程实践,提出以UEA膨胀剂加强带取代后浇缝(沉降缝除外),实现砼连续浇注超长结构的设计施工新方法,该方法的原理是在结构收缩应力最大的地方给予较大的膨胀应力。具体做法:加强带一般设在后浇缝处。带宽3m,带的两侧分别架设密孔铁丝网,目的是防止不同配比的砼流入加强带内。施工时,现浇带外小膨胀砼(掺入10~12%UEA),浇到加强带时,改用大膨胀砼(掺入14~15%UEA),该处砼强度等级比两侧砼高0.5个等级。如此连续浇注下去,实现无缝施工。 
   
    《超长钢筋砼结构无缝设计与施工方法》(专利申请号93117132.6),已应用于北京十三陵水库九龙游乐宫(φ49×12m)、北京当代商城(90×90m)、北京西客站(主楼336m×102m、东西楼187m×103m)、广州天汇大厦(90m×55m)、钓鱼台国宾馆酒店(100m ×50m)、福州长乐机场航站楼(348m×36m)等上百座超长地下建筑,获得圆满成功。补偿收缩砼这一新的应用技术在世界独创,该方法已引起我国设计施工界的巨大关注,正在全国推广。

    (3) 大体积结构砼裂缝控制新方法
 
    为控制大体积砼温差裂缝,在设计和施工方面已有许多成功经验、措施,如掺入缓凝剂、粉煤灰、降低砂石温度和埋设冷水管等,但代价较大。近年来,我国有些高层建筑底版设计厚度达3m,砼等级C40~C50,边墙砼C50~C60,对于C40以上砼,水泥用量约400~500Kg/m3,即使粉煤灰替代部分水泥,砼的水泥热仍相当高,可使砼内部温度高达60~80℃,当砼内外温差超过25℃时,有可能导致砼结构出现贯穿性裂缝。根据吴中伟院士提出的砼干缩和冷缩联合补偿的理论,在水泥中掺加UEA膨胀剂、粉煤灰和缓凝减水剂的“三掺”技术,在降低水化热的同时,通过UEA产生的前期膨胀以补偿砼干缩,后期(14~16d)微膨胀以补偿冷缩。这种“抗”的方法较好地解决了大体积砼尤其C40以上大体积砼的温差裂缝的控制问题。在北京高层建筑又厚又大的底板几乎都采用UEA补偿收缩砼。又如广州天汇大厦为C40砼、青岛中银大厦为C50砼、上海世界贸易商城(183m×109m×1m)为C40砼等,为控制温差裂缝采用UEA砼均获得成功。在我国的防原子辐射和卫星发射井等大体积特种砼结构,也采用UEA砼获得成功。

    (4) 刚性屋面防水技术

    采用补偿收缩砼做刚性屋面比普通细石防水砼更好,其原由是提高了砼的抗裂性,以柔性分隔缝缓解屋面的温差裂缝,这种在预制板或保温层上做40mm厚,配以Φ4×150双向钢筋补偿收缩砼屋面,已在江苏、浙江、江西、安徽、福建、广西、乌鲁木齐等省区和城市推广应用500万m2,获得良好效果
   
    近年来,南方多采用现浇防水屋面,厚度10~12cm,配以Φ8×150双向钢筋,砼等级大于C25。为解决屋面裂渗难题,在水泥中掺加12~13%UEA,拌成补偿收缩砼浇注屋面,可连续浇注50m不留逢。类似这种防水屋面的体育场看台应用十分成功,例如北京奥体中心田径场看台、厦门体育中心看台、深圳体育中心看台、绵阳市和沈阳市及天津市和平区体育场看台、非洲吉布提共和国体育中心看台等,累计面积约14.6万m2,使用时间最长达7年之久,至今防水效果甚佳。“补偿收缩砼防水屋面”以列入我国《屋面防水技术工程》GB50207-94,正在全国推广。 


    注:采用ZY新一代膨胀剂,用量减50%左右,效果更为显著,原理和方法同上。

 
 
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