膨脹劑在防水混凝土中的正確應用 

摘要：從膨脹劑的選擇應用，以及防水混凝土設計、施工、養護和維護等諸多方麵對膨脹劑在防水混凝土中的應用進行了闡述。


關鍵詞：膨脹劑
；防水混凝土


；限製膨脹率
；摻量

隨著膨脹劑在防水混凝土中的廣泛應用，因膨脹劑應用不當而引起的質量事故不斷發生
，以致有人誤認為：buchanpengzhangjibulie，chanlefanerhuilie。pengzhangjizaishijigongchengzhongdeyingyongxiaoguobodonghenda，tongyizhongpengzhangjizaiyigegongchengzhongfangshuikangliexiaoguoxianzhu，yongyulingwaileisidegongchengzhongqueshibai。chanlepengzhangjibingfeiwanwuyishi
，buzhengquedeyingyongshenzhishideqifan。pengzhangjideyingyongjishuyulaiyuyinqirenmendezhongshi。hunningtuzhongrenhecailiaodeyingyonglibukaiqizongheshiyonghuanjing，benwenzhezhongjieshaopengzhangjizaifangshuihunningtuzhongdezhengqueyingyong。

1 膨脹劑在防水混凝土中的作用機理

shuinishuihuafashengtijishousuo

，hunningtuzhongdeshuifenzhengfachanshengganzaoshousuo，shuinishuihuachanshengdaliangshuihuarehejiegouneiwaiwenchabianhuayinqishousuo
，zhexieshousuodouhuidaozhihunningtudeliefeng，duijiegoudegangxingzifangshuishishifenbulide。pengzhangjidezhuyaogongnengshibuchanghunningtuyinghuaguochengzhongdezaoqigansuoliefenghezhongqishuihuareyinqidewenchashousuoliefeng
，jianshaoshousuokailie
，youqishiyongyudixia、水工
、海工
、地鐵等防水混凝土結構工程。

如目前國內廣泛應用的硫酸鈣類膨脹劑、若以適宜的摻量摻入混凝土中，可減少混凝土的裂縫。其作用機理為：硫酸鈣類膨脹劑與水泥反應形成鈣礬石（C3A・CaSO4・32H2）
，並產生體積膨脹
，在鋼筋和鄰位的約束限製條件下
，可在混凝土中建立一定的預壓應力（0.2～0.7 MPa）
，改善混凝土的應力狀態

，提高抗裂性能
，補償混凝土的收縮拉應力，減少裂縫，從而提高防水性能。同時
，由於鈣礬石具有填充、堵塞毛細孔縫的作用
，改善了混凝土的孔結構，降低總孔隙率，從而提高了混凝土的抗滲性能。

然而
，膨脹劑並非萬能、一摻就靈的
，隻有科學使用膨脹劑
，才能收到理想效果，否則會適得其反。


2 膨脹劑的選用和摻量

2.1 結合工程實際選用合適類型的膨脹劑

《混凝土外加劑應用技術規範》GBJ 50119―2003中規定，硫鋁酸鈣類、氧化鈣一硫鋁酸鈣類膨脹劑不能用於長期處於環境溫度為80℃以上的工程。雖然規範沒有限製長期的時間，但考慮到安全
，如果沒有足夠的降溫措施，在厚度2 m以上的混凝土結構和厚度1 m以yi上shang的de基ji礎chu底di板ban等deng厚hou大da結jie構gou中zhong應ying慎shen重zhong使shi用yong膨peng脹zhang劑ji。因yin為wei膨peng脹zhang劑ji在zai厚hou大da結jie構gou內nei，水shui化hua程cheng度du降jiang低di，膨peng脹zhang能neng減jian小xiao，甚shen至zhi鈣gai礬fan石shi分fen解jie
，達da不bu到dao預yu期qi的de補bu償chang收shou縮suo作zuo用yong。為wei防fang止zhi和he減jian少shao混hun凝ning土tu溫wen度du裂lie縫feng

，其qi內nei外wai溫wen差cha一yi般ban宜yi小xiao於yu25℃。

應用氧化鈣類膨脹劑時
，由於CaO水化生成Ca（OH）2
，而Ca（OH）2化學穩定性差和膠凝性較差，它與CL―、SO42―、Na＋、Mg2+等離子進行置換反應，形成膨脹結晶體或被溶析出來，因此從耐久性角度考慮，該類膨脹劑不得用於海水和有侵蝕性介質的工程。

采用複合型膨脹劑

，如緩凝型複合膨脹劑，有利於商品混凝土的遠距離運輸和泵送；抗凍型複合膨脹劑則適用於冬期施工的膨脹混凝土。

2．2 選用經過嚴格檢測的膨脹劑

麵對市場上種類繁多、良莠不齊的膨脹劑
，選用時，最重要的是要看其是否符合《混凝土膨脹劑》JIC475―2001）標準。其中
，應特別注意21 d空氣中限製膨脹率值是否合格。測定限製膨脹率時，對儀器、檢驗環境等要求非常嚴格。膨脹劑進入工程現場後，必須經檢測合格後才能入庫
、使用。劣質膨脹劑經常摻加粉煤灰，不能形成足夠的膨脹源，限製膨脹率不合格，因而不能很好地起補償收縮作用。

2．3 混凝土限製膨脹率和限製幹縮率的檢測

根據《混凝土外加劑應用技術規範》（GBJ50119―2003）8．3條規定
，摻膨脹劑的混凝土的性能應首先滿足表l、表2的要求：

表1 補償收縮混凝土的性能

項目
 限製膨脹率(×10-4)
 限製幹縮率(×10-4)
 抗壓強度/Mpa
 
齡期
 水中14d
 水中14d

空氣中28d
 28d
 
性能指標
 ≥1.5
 ≤3.0
 ≥25
 

表2 填充用膨脹混凝土的性能

項目
 限製膨脹率(×10-4)
 限製幹縮率(×10-4)
 抗壓強度/Mpa
 
齡期
 水中14d
 水中14d

空氣中28d
 28d
 
性能指標
 ≥2.5
 ≤3.0
 ≥30
 

同時，如果具體結構部位有設計要求的限製膨脹率也應滿足

2．4 確定膨脹劑的合適摻量

膨(peng)脹(zhang)劑(ji)的(de)主(zhu)要(yao)功(gong)能(neng)是(shi)補(bu)償(chang)收(shou)縮(suo)
，大(da)量(liang)工(gong)程(cheng)實(shi)踐(jian)表(biao)明(ming)，基(ji)於(yu)不(bu)同(tong)結(jie)構(gou)部(bu)位(wei)的(de)收(shou)縮(suo)變(bian)形(xing)值(zhi)不(bu)同(tong)，各(ge)部(bu)位(wei)的(de)防(fang)水(shui)混(hun)凝(ning)土(tu)的(de)限(xian)製(zhi)膨(peng)脹(zhang)率(lv)和(he)膨(peng)脹(zhang)劑(ji)摻(chan)量(liang)也(ye)應(ying)不(bu)同(tong)，可(ke)參(can)考(kao)表(biao)3選用。

此(ci)外(wai)，膨(peng)脹(zhang)劑(ji)與(yu)不(bu)同(tong)的(de)水(shui)泥(ni)和(he)減(jian)水(shui)劑(ji)的(de)適(shi)應(ying)性(xing)不(bu)同(tong)
，在(zai)同(tong)一(yi)配(pei)合(he)比(bi)下(xia)，也(ye)會(hui)產(chan)生(sheng)不(bu)同(tong)的(de)限(xian)製(zhi)膨(peng)脹(zhang)率(lv)。因(yin)此(ci)必(bi)須(xu)根(gen)據(ju)工(gong)程(cheng)原(yuan)材(cai)料(liao)試(shi)配(pei)補(bu)償(chang)收(shou)縮(suo)混(hun)凝(ning)土(tu)，配(pei)比(bi)除(chu)滿(man)足(zu)混(hun)凝(ning)土(tu)坍(tan)落(luo)度(du)
、強度、抗滲等級外
，還應滿足限製膨脹率的性能要求。膨脹劑隻有摻量適宜
，才能達到設計要求的限製膨脹率。

表3 不同部位的限製膨脹率和膨脹劑摻量

結構部位
 限製膨脹率/%
 普通膨脹劑摻量/%
 高效膨脹劑摻量/%
 
底板、頂板
 0．015~0．020
 10~11
 7~8
 

邊 牆
 0．025~0．030
 11~12
 9~10
 
膨脹加強帶後澆帶
 0．035~0．040
 13~14
 11~12
 

設計摻膨脹劑的防水混凝土配合比應符合下列規定：

1）水膠比不宜大於0．5。

2）用於補償收縮混凝土的水泥用量應不小於320kg／m3；當摻入摻合料時，水泥用量不應小於280kg／m3；用於填充的膨脹混凝土膠凝材料用量應不小於350 kg／m3

3）膨脹劑摻量按等量取代膠凝材料的內摻法
，計算如下：

當基準混凝土的水泥用量為MC0，膨脹劑摻量（取代水泥率）為k時，膨脹劑用量

ME=MCO?k

水泥用量

MC=MCO-ME

當混凝土中摻入粉煤灰等摻合料時，則膨脹劑分別取代水泥和粉煤灰（摻合料）
；設取代率為k
，當基準混凝土的水泥用量為MC0，摻合料用量為MFO時，膨脹劑用量

ME=（MCO+MFO）?k

摻合料用量

MF=MFO・（1―k）

水泥用量

MC=MCO?（1―k）

4）膨脹劑與其它外加劑複合使用要注意相容性．經試驗確定種類和摻量

3 防水混凝土設計

建築結構的抗裂防滲控製是係統工程，作為設計單位，設計選用摻膨脹劑的補償收縮混凝土作為防滲方案時也應注意正確應用膨脹劑。

3．1 應注明限製膨脹率

首先，設計圖上指明生產廠家是違規的，但可推薦品牌種類。其次，不應指定摻量，而應標明強度、抗滲等級

、限製膨脹率和限製幹縮率

，由用戶根據這些設計指標要求通過試配確定適宜的膨脹劑摻量。設計時可根據表3確定不同部位的限製膨脹率。

3．2 采取必要的構造措施

摻膨脹劑的混凝土是通過鋼筋和鄰位的約束在結構中建立預壓應力的，所以設計應采用細而密的配筋原則，同時在結構開口部位、變截麵部位和出入口部位適量增加附加筋。

牆體由於施工困難

、養護差
、受外界溫差影響大，易出現縱向收縮裂縫，其水平構造筋的配筋率宜大於0．4％
，水平筋的間距一般宜小於150 mm，牆體中部或頂端300～400 mm範圍內宜為50～100 mm。

地下室和水工構築物的底板和邊牆的後澆縫最大間距不宜超過60 m。對於強度等級C50～C60的牆體
，單獨摻膨脹劑難以補償收縮應力
，設計可采用複合摻入膨脹劑和纖維的抗裂混凝土。



4 防水混凝土施工

4．1 膨脹劑的計量

膨脹劑的摻加一定要保證計量準確，摻量誤差應小於±2％。膨脹劑摻少了，不能形成足夠的膨脹能，不能完全補償混凝土的收縮；摻多了
，膨脹能太大
，會導致膨脹開裂。

4．2 防水混凝土的攪拌

現場拌製混凝土的拌和時間要比普通混凝土延長30 s，以保證膨脹劑在混凝土中均勻分散。

4．3 防水混凝土的澆築

摻膨脹劑的混凝土澆築方法和技術要求與普通混凝土基本相同：振搗必須密實，不得漏振、欠振和過振。在混凝土終凝之前，采用機械或人工多次抹壓
，防止表麵沉縮裂縫的產生。

4．4 防水混凝土的養護

試shi驗yan表biao明ming
，潮chao濕shi養yang護hu條tiao件jian是shi確que保bao摻chan膨peng脹zhang劑ji混hun凝ning土tu膨peng脹zhang性xing能neng的de關guan鍵jian因yin素su。因yin為wei在zai潮chao濕shi環huan境jing下xia
，水shui分fen不bu會hui很hen快kuai蒸zheng發fa，鈣gai礬fan石shi等deng膨peng脹zhang源yuan可ke以yi不bu斷duan生sheng成cheng，從cong而er使shi水shui泥ni石shi結jie構gou逐zhu漸jian致zhi密mi，不bu斷duan補bu償chang混hun凝ning土tu的de收shou縮suo。因yin此ci施shi工gong中zhong必bi須xu采cai取qu相xiang應ying措cuo施shi，保bao證zheng混hun凝ning土tu潮chao濕shi養yang護hu時shi間jian不bu少shao於yu14 d。


基礎底板易養護，一般用麻袋或草席覆蓋
，定期澆水養護
；能蓄水養護最好。

牆體等立麵結構，受外界溫度、濕度影響較大，易發生縱向裂縫。實踐表明，混凝土澆築完後3～4 d水(shui)化(hua)溫(wen)升(sheng)最(zui)高(gao)，而(er)抗(kang)拉(la)強(qiang)度(du)很(hen)低(di)，因(yin)此(ci)不(bu)宜(yi)早(zao)拆(chai)模(mo)板(ban)，應(ying)采(cai)用(yong)保(bao)溫(wen)性(xing)能(neng)較(jiao)好(hao)的(de)膠(jiao)合(he)板(ban)
，減(jian)少(shao)牆(qiang)內(nei)外(wai)的(de)溫(wen)差(cha)應(ying)力(li)
，從(cong)而(er)減(jian)少(shao)裂(lie)縫(feng)。牆(qiang)體(ti)澆(jiao)築(zhu)完(wan)後(hou)
，從(cong)頂(ding)部(bu)設(she)水(shui)管(guan)慢(man)慢(man)噴(pen)淋(lin)養(yang)護(hu)。

冬期施工不能澆水，並應注意保溫養護。

4．5 防水混凝土的維護保養

pengzhangjizhuyaojiejuehunningtudezaoqigansuoliefenghezhongqishuihuareyinqidewendushousuoliefeng，duiyuhouqiqihoubianhuachanshengdewenchaliefengshinanyijiejuede
，yinciyaozhuyiduijiegoudejishibaoyang
，rudixiashiwanchenghou．要及時回填土。

5 結語

用(yong)膨(peng)脹(zhang)劑(ji)配(pei)製(zhi)防(fang)水(shui)混(hun)凝(ning)土(tu)實(shi)現(xian)補(bu)償(chang)收(shou)縮(suo)作(zuo)用(yong)和(he)結(jie)構(gou)的(de)抗(kang)裂(lie)防(fang)滲(shen)是(shi)有(you)效(xiao)的(de)
，但(dan)不(bu)是(shi)萬(wan)能(neng)的(de)。隻(zhi)有(you)在(zai)科(ke)學(xue)理(li)論(lun)的(de)指(zhi)導(dao)下(xia)，正(zheng)確(que)應(ying)用(yong)膨(peng)脹(zhang)劑(ji)，精(jing)心(xin)組(zu)織(zhi)施(shi)工(gong)

，協(xie)調(tiao)各(ge)方(fang)麵(mian)影(ying)響(xiang)因(yin)素(su)，才(cai)能(neng)取(qu)得(de)理(li)想(xiang)的(de)。