补偿收缩混凝土

裂缝处理：
表面裂缝宽度小于0.2mm，可不处理
大于0.2mm的裂缝，凿缝后用掺膨胀剂的1:2砂浆修补 或用两层聚氨酯涂料和玻纤布封缝；
贯穿裂缝可采用化学灌浆修补；
为了双保险，墙外侧涂刷一层防水涂料 结构维护：
尽快回填土，保温保湿；楼层尽快做，墙体维护结构、
屋顶、尽快做防水保护层。
补偿收缩混凝土的应用技术成果


混凝土的布料、震捣严格按施工规范进行；
终凝前要多次模压，防止出现沉缩裂缝和塑性收缩裂缝； 加强养护：冬季，夏季；

边墙施工中应注意：
混凝土分层浇筑，震捣到位而不过震； 混凝土浇筑1~2d后松动模板螺丝，从上部浇水养护；
拆模后浇水养护14天；
日照墙面，挂黑塑料薄膜档阳光。
施工中注意的问题
混凝土限制强度比自由强度提高10~15% 膨胀剂掺量与混凝土的膨胀率和强度之间的关系图下图所示：
使用膨胀剂的注意事项（之四）
膨胀剂与水泥、掺合料、化学外加剂的适应性
掺合料—粉煤灰、矿渣、硅灰、沸石粉、活性、比表面积 水泥—矿物组成，掺合料品种数量、比表面积 减水剂—萘系，Na2SO4=3~25%，减水率、坍落度损失不同 膨胀剂—膨胀率的大小、掺量 砂、石子质量、颗粒大小级配含泥量的影响 水胶比、水的温度、施工时环境温度的影响
厂家误导，少掺膨胀剂
结构开裂原因之一：
补偿收缩能力低－膨胀率小－膨胀剂掺量不足
设计中应注意的问题
按GBJ119规范，设计图纸上应注明：采用补偿收缩混凝土
强度等级、抗渗标号、水中14d 限制膨胀率≥0.015%， 或根据不同结构部位提出更高的限制膨胀率；
砼变形与限制是个矛盾的统一体，膨胀要通过钢筋和邻位的约束
按混凝土平均厚度50cm计算：
–防水费：19.2/2=9.6元/m2 –卷材防水综合费：30-50元 –工期缩短1/3-1/2
永久防水，节省防水维修费
超长钢筋混凝土结构无缝设计和施工方法
无缝设计和施工方法：
-
、Mg2+等侵入混凝土内部，导
致钢筋锈蚀或形成钙矾石膨胀破坏。
混凝土的主要变形
自由收缩，相向变形，不裂 限制收缩，背向变形，开裂 自由膨胀，背向变形，开裂
限制膨胀，形向变形，不裂
混凝土不裂的条件
限制膨胀补偿限制收缩 限制收缩Smˊ ；限制膨胀ε2 混凝土不裂的条件：
体积收缩
OPC: HPC: Sf<100 (微应变) W/B=0.4， Sf>100 (微应变)
W/B=0.3， Sf>200 (微应变) W/B=0.2， Sf>300 (微应变)
混凝土收缩裂缝产生的原因
温差收缩
水泥水化热，300~350 kJ/kg； 混凝土的绝热温升40~55 º C； ΔT=10℃ ， α=1×10-5/℃， 冷缩值 ST=ΔT/α≈1×10-4； ΔT<25℃，则ST=2~2.5 ×10-4。
膨胀剂的种类：
硫铝酸钙型膨胀剂，如UEA、AEA、PNC、HEA
水化产物：钙矾石，体积增大125%
氧化钙类膨胀剂，如CEA，化学稳定性差，抗水性差。
膨胀源： Ca(OH)2，体积增大150%
使用膨胀剂的注意事项（之一）
掺加膨胀剂的补偿收缩混凝土的配合比设计
按GBJ119规定，EA掺量（k）按等量取代胶凝材料（B） 混凝土中B ≥300 kg/m3，当胶凝材料为水泥C时。
防水新概念:
结构防水是治本，防裂比抗渗更重要; 防裂要补偿混凝土的收缩； 混凝土膨胀剂是补偿收缩的最佳材料。
国家级工法: 《UEA补偿收缩混凝土防水工法》YJGF22-92
《补偿收缩混凝土结构防水工法》YJGF222001 这是我国结构自防水技术的重大突破，已列入《地 下工程防水技术规范》
化学外加剂M=（C+E+F）×MA%（kg/m3）
水胶比＝W/（C+E+F）
wenku.baidu.com
使用膨胀剂的注意事项（之二）
重视监测掺膨胀剂的混凝土的限制膨胀率
混凝土限制膨胀率（ ε2 ）的测定方法（见下图）
试件尺寸100×100 ×300，配筋率μ=0.79%
GBJ119规范
水中14dε2 ≥0.015%
结构自防水技术 超长钢筋混凝土结构无缝设计和
施工方法
大体积混凝土裂缝控制新方法
补偿收缩混凝土的施工要点
工程实例
结构自防水技术
• 结构自防水技术发展:
年代 1950-1960 1960-1970 1970-1980 1980自防水技术 集料级配防水混凝土 富砂浆普通防水混凝土 外加剂防水混凝土 补偿收缩混凝土 技术特征 减小孔隙率 提高水泥用量和砂率 减少孔隙率 掺入膨胀剂抗裂防渗
100g水泥+33ml水，减缩值 7~9ml 混凝土C=300kg/m3，减缩值 21~27L/m3 100g水泥浆体，可蒸发水分约6ml 混凝土C=300kg/m3 ，可蒸发水分约18ml 水泥砂浆干缩值约0.1~0.2% 水泥混凝土180天自由干缩值约0.04~0.06%
自收缩: 由于自干燥作用引起的混凝土的自身
才能建立预压应力；
构造筋采用细而密的配筋原则； 开口和墙柱连接处应增添附加钢筋（见下图）。
设计中应注意的问题
－墙体配筋原则
• 水平构造筋，配筋率 ≥0.5%，间距≤150
• 提高钢筋极限延伸率
p ，增加抗裂能力

p 0.5R拉 1

-截面配筋率 -钢筋直径（cm）
10 a

现代商品混凝土是一种水泥基复合材料，叠加效应，
因此，补偿收缩混凝土配合比设计要通过试验确定， 除了满足坍落度、凝结时间、强度及抗渗指标外， 还要达到设定的限制膨胀率。
使用膨胀剂的注意事项（之五）
按混凝土配合比掺足膨胀剂
怕强度下降，少掺膨胀剂
缺乏监督，少掺膨胀剂
偷工减料，少掺膨胀剂
• Smˊ- ε2≤εp(混凝土的极限延伸率)
混凝土不裂的条件
限制收缩
(Smˊ)={干燥收缩（Sy(t)）+自收缩（Sg(t)）+ 冷缩（ST(t)）}×约束系数（R）
一般情况下， Smˊ=2.4~4×10-4 Smˊ与混凝土的原材料性能及配合比、混凝土结构尺寸、
配筋率、环境温度、湿度、养护等因素有关。
混凝土裂缝控制采取的对策
材料方面 掺加膨胀剂配制补偿收缩混凝土； 优化混凝土配合比； 在混凝土中掺加纤维； 在混凝土中掺加减缩剂。 大比例掺加粉煤灰
设计方面


适当提高水平温度钢筋的配筋率，P≈0.5%；
适当减少钢筋直径d； 截面尺寸差异大部位，增设加强筋； 合理设置沉降缝、后浇缝。
我国混凝土膨胀剂简介
膨胀剂的品种 主要组成 U 型膨胀剂（UEA） 硅铝酸盐熟料+明矾石+石膏 铝酸钙膨胀剂（AEA） 高铝水泥熟料+明矾石+石膏 复合膨胀剂（CEA） 钙质膨胀熟料+明矾石+石膏 明矾石膨胀剂（EA-L） 天然明矾石+石膏 高性能膨胀剂（UEA-H） 特制铝酸盐熟料+石膏 《混凝土膨胀剂标准》JC476-2001 碱含量（%） 掺量（%） 0.50-0.65 10-12 0.50-0.60 10-12 0.50-0.70 10-12 1.53-1.80 15-20 0.30-0.40 6-8 <12 ≤0.75
发展阶段：
1986年以前，高碱高掺量膨胀剂，如EA-L，现已被淘汰； 1986-1992，高碱中掺膨胀剂，如UEA-Ⅰ、Ⅱ； 1992-1998，低碱中掺膨胀剂，如UEA-Ⅲ、AEA、CEA； 1998年以后，低碱中掺膨胀剂，如UEA-H、ZY。
混凝土膨胀剂带入混凝土中的碱量≤1kg/m3 膨胀源：
空气中28dε2 ≥-0.03%
底板ε2 ≥0.015% 边墙ε2 ≥0.025% 后浇带ε2 ≥0.035%
使用膨胀剂的注意事项（之三）
膨胀剂对强度的影响
膨胀作用主要发生在1~7d，占膨胀总量的70~80% 7d龄期混凝土自由强度下降10%属正常现象，
28d时，抗压强度持平
建筑结构产生裂缝的原因及其对策
建筑结构产生裂缝的主要原因：
荷载裂缝，几率20% 变形裂缝，几率80%
荷载裂缝、结构不均匀沉降和气候温差 引起的裂缝可由结构设计师解决。 混凝土的变形裂缝由材料、施工和技术 人员解决。
混凝土收缩裂缝产生的原因
化学减缩: 干燥收缩

补偿收缩混凝土的开发应用
前言 建筑结构产生裂缝的原因及其对策 补偿收缩材料的研究 如何正确使用混凝土膨胀剂
补偿收缩混凝土的应用
前
言
裂缝控制的含义: 通过设计、材料、施工的技术措施，控 制有害裂缝的出现 混凝土最大裂缝控制标准: 无侵蚀介质，无防渗要求，<0.3mm 轻微侵蚀,无防渗要求，<0.2mm 严重侵蚀，有防渗要求，<0.1mm 现状: 结构的超大化、复杂化，使裂缝出现几 率增加; ISO水泥标准的实施，部分水泥厂的水泥 细度提高，对结构的裂缝控制不利; 高效减水剂的影响经常被忽视。
补偿收缩材料的研究
膨胀剂和膨胀水泥概述
膨胀水泥
始于1935年法国，有60年的历史
中国始于1956年，品种近10个
膨胀剂：
1962年始于日本，CSA系，石灰系； 中国始于1980年，品种近10个UEA，AEA，
CEA，EA-L，HEA，PNS，PPT，FS 优点：使用灵活方便，保存期长，可替代水 泥，价格较低。
UEA、CEA与水泥水化形成钙矾石，固相体积增加125%；CEA 与水泥水化形成Ca(OH)2和钙矾石。
我国混凝土膨胀剂年销售量的发展情况
20年来，累计销售量250余万吨，折合补偿收缩混凝土5500 万吨；1998年销售量突破30万吨，其中，UEA占80%。 日本膨胀剂用量约5万吨/年，我国混凝土膨胀剂用量居世界 之首。
对于大型建筑，底板结构自防水，边墙结构
自防水加建筑外防水的技术经济分析
对于C30P8防水混凝土：
–设 胶 材 总 量 ： 400kg/m3 ； UEA （ 掺 量 12% ） :48kg/m3 ； 水泥：352kg/m3 –525#水泥运到工地的价格400元/吨，UEA到工地800元/吨。膨 胀剂与水泥差价0.4元/公斤 –用UEA替代水泥，C30混凝土单方成本增加0.4×48=19.2元
4
• 墙体中部设１m米宽 “暗梁”,调整内应力；
• 水平筋放在受力竖筋外侧，改善混凝土保护层的胀缩应力； • 重要的或特殊部位，表面加一层钢丝网 • 适当的设置膨胀加强带、后浇加强带、沉降缝。
a
施工中注意的问题
保证施工中混凝土的膨胀剂掺量足够； 延长混凝土搅拌时间： 现场搅拌30s，商品混凝土10s；
膨胀剂E=C◦×K （kg/m3）
水泥 C= C◦-E （kg/m3）
化学外加剂Ｍ=（C+E）×MA%（kg/m3） 水胶比＝W/（C+E）
当混凝土胶凝材料为水泥和掺合料（FA）时，
膨胀剂E=（C◦+ FA）×K （kg/m3） 掺合料F=FA×（1-K）（kg/m3） 水泥 C= C◦×（1-K） （kg/m3）
徐变
拉徐变：能缓解混凝土内部应力，有利于抗裂； 压徐变：预应力损失，不利于抗裂。
混凝土后期膨胀产生裂缝的原因
水 泥 中 游 离 CaO 过 高 ， Ca(OH)2 体 积 膨 胀 ，
fCaO≤1.0% 水泥中MgO过高，Mg(OH)2 体积膨胀，MgO≤4.5%
水泥和外加剂的碱含量过高，与集料中的活性硅等发生碱集料反应，重要工程，R2O<3kg/m3 延迟钙矾石的生成； 有害离子，如Clˉ、SO42
UEA和AEA膨胀剂的膨胀特性
如何正确使用膨胀剂
怎样选用膨胀剂
使用膨胀剂的注意事项 设计中注意的问题 施工中注意的问题
怎样选用膨胀剂
《混凝土膨胀剂》建材行业标准JC476-2001 主要有三项：
碱含量（Na2O+0.658K2O）≤0.75%，外观灰白色 7d水中限制膨胀率 ε2 ≥0.025%，空气中21d ε2 ≥-0.02% 膨胀剂掺量≤12%（北京市规定≤8%）