中國建筑材料科學研究院
一、前言
經(jīng)十多年來的開發(fā)應用，我國混凝土膨脹劑得到較廣泛的應用，累計總量約200萬噸，以膨脹劑平均摻量40kg/m3計，折合補償收縮混凝土近5000萬M3。其中UEA膨脹劑約占總量的80％左右。在各種抗裂防滲工程應用中總的效果是良好的。但隨著用量的增大，有些設計、科研和高校的專家學者反映，補償收縮混凝土工程裂滲事故有隨用量激增而增多之勢，值得我們深思和總結經(jīng)驗教訓，只有這樣才能把我國膨脹劑的開發(fā)應用沿著健康的方向發(fā)展。
我們根據(jù)我國膨脹劑生產(chǎn)質(zhì)量現(xiàn)況和工程中應用存在的問題，結合產(chǎn)品標準和應用技術規(guī)范的修訂，提出如何正確使用混凝土膨脹劑，可供設計、施工和混凝土攪拌站的技術人員參考。
二、怎樣選用膨脹劑
膨脹劑主要功能是補償混凝土硬化過程中的干縮和冷縮。為減免收縮開裂，它可以應用于各種抗裂防滲混凝土，尤其適用于與防水有關的地下、水工、海工、地鐵、隧道和水電等鋼筋混凝土結構工程。
選用膨脹劑時，首先檢驗它是否達到《混凝土膨脹劑》建材行業(yè)JC476-2001標準。主要看三項：一是堿含量≤0.75％，二是水中7d限制膨脹劑≥0.025％，三是摻量≤12％（北京市建委規(guī)定摻量≤8％才能入市）。現(xiàn)在許多省市已取消產(chǎn)品許可證，更要加強質(zhì)檢。對于重大工程，應到膨脹劑生產(chǎn)廠家考察其生產(chǎn)工藝線和化驗儀器設備是否先進、齊全。在庫房隨機取樣抽驗，防止假冒偽劣膨脹劑流入市場。現(xiàn)在膨脹劑牌號近30個，同一品牌如UEA，全國有25個廠生產(chǎn)，不管哪家的膨脹劑，都應通過用戶自檢或委托有咨詢單位復檢，合格者才能使用，不合格者則拒用。甚至追究廠家的經(jīng)濟責任。
我國膨脹劑有三種類型：硫鋁酸鈣類（如UEA、AEA、PNC、FS、PPT等）氧化鈣-硫鋁酸鈣類（如CEA）和氧化鈣類。由于鈣礬石（C3A□3CaSO4□32H2O）的化學穩(wěn)定性和耐水性優(yōu)良，國內(nèi)外絕大多數(shù)生產(chǎn)硫鋁酸鈣類膨脹劑。CaO水化生成Ca(OH)2可以產(chǎn)生膨脹，但Ca(OH)2在壓力水下易溶解，所以GBJ119規(guī)范中規(guī)定，含CaO膨脹劑不得使用在地下，海工等防水工程中，目前只有北京市有兩家生產(chǎn)CEA。用戶應根據(jù)不同性質(zhì)的工程，選用恰當類型的膨脹劑。
有些廠家以高額回扣手段或者以貶低人家抬高自己的手段推銷自己的膨脹劑，有的廠搞偽宣傳，把膨脹劑吹成萬能之藥，遇到這些情況，請您提高警惕。不管怎樣，用戶都應隨機抽樣，按廠家推薦的摻量，檢驗其膨脹劑是否達標，才能決定取舍。凡膨脹劑中堿含量超過0.75%。摻量超過12％者，均屬淘汰產(chǎn)品，不得使用。
三、如何確定補償收縮混凝土的配合比
現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)不少用戶在使用膨脹劑時有些誤區(qū)，主要有：
1.摻膨脹劑的補償收縮混凝土配合比設計不明晰。膨脹劑是內(nèi)摻還是外摻？當有粉煤灰等摻合料時，又如何設計？
按《混凝土外加劑應用技術規(guī)范》GBJ119規(guī)定：膨脹劑摻量是按等量取代膠凝材料的內(nèi)摻法。當基準混凝土的水泥用量為C0，膨脹劑摻量為K時，
膨脹劑E =Ｃ0×K (kg/m3)
水泥C＝C0－E （kg/m3）
當混凝土中摻入粉煤灰等摻合料（FA0）時，則膨脹劑分別取代水泥和粉煤灰，即：
膨脹劑E＝（C0＋FA0）□K (kg/m3)
粉煤灰Ｆ=FA0（1－K） (kg/m3)
水泥C＝C0(1－K) （kg/m3）
在配制防滲混凝土時，按規(guī)范規(guī)定：水泥用量不得小于300kg/m3，如摻入粉煤灰等，則水泥用量不得小于280kg/m3。以此為基準設計摻膨脹劑的混凝土配合比。由于各廠的水泥和粉煤灰活性不同，各地砂石質(zhì)量差異較大，施工選用混凝土的坍落度也不同，因此，試驗室應根據(jù)以往的經(jīng)驗確定基準混凝土的水泥和粉煤灰單方用量，再按上式計算膨脹劑的摻量。
2．大多數(shù)施工單位和攪拌站只測摻膨脹劑混凝土的坍落度、強度和抗?jié)B標號，不測混凝土的限制膨脹率，存在“－摻就靈”的盲目思想，這是使用膨脹劑最大誤區(qū)。
根據(jù)GBJ119規(guī)范，摻膨脹劑的補償收縮混凝土的特性指標是：水中養(yǎng)護14d的限制膨脹率≥0.015％。測定方法是用100×100×300mm試件，中間預埋入Φ10mm限制鋼筋骨架。當混凝土強度達到3～5MPa時脫模，用千分表測長儀測定初始長度，然后放入水中7d、14d測定其伸長率。測長儀和鋼筋骨架可以從中國建材院水泥所或遼寧省瓦房店市儀器廠購進。
膨脹劑主要用途是補償收縮，根據(jù)大量工程實踐表明，防水工程的底板混凝土的限制膨脹率ε2＝0.02－0.025％，側(cè)墻ε2＝0.03－0.035%，后澆帶或膨脹加強帶ε2＝0.035－0.045％為宜。不同的結構部位的抗裂要求不同，因此，膨脹劑摻量是不同的。由于膨脹劑與水泥和減水劑的應用性不同，試驗表明，在同一配合比下，用冀東水泥的混凝土膨脹率較小，而用琉璃河、邯鄲水泥的混凝土膨脹率較大。另外，實施后的ISO水泥標準，各廠為了達到ISO水泥標號，一般都把水泥熟料中C3S和C3A提高，水泥比表面積提高到350－400M2/kg，水泥收縮率會增大。這就說明，必須根據(jù)工地原材料試配補償收縮混凝土，在滿足混凝土坍落度、強度和抗?jié)B標號情況下，必須達到限制膨脹率的設計要求，否則要調(diào)整膨脹劑摻量。有些單位把膨脹劑當防水劑使用，這是可以的。但一般防水劑只能提高混凝土抗?jié)B性能，但不能抗裂。而膨脹劑首要解決混凝土結構的抗裂，不裂就不滲。而達到補償收縮的抗裂作用，關鍵是混凝土膨脹率能否滿足不同結構的補償收縮要求。必須指出，廠家推薦的膨脹劑摻量只能作參考，據(jù)我們知道有些廠家的膨脹劑質(zhì)量波動較大，有的甚至是“調(diào)包”的偽劣產(chǎn)品。因此，我們要檢測混凝土的限制膨脹率，并以此作為配合比的主要依據(jù)。這就要求各單位混凝土試驗室配備測限制膨脹率的儀器設備和檢測人員。
3．許多單位反映，膨脹劑替代水泥后，混凝土強度下降，因而認為少摻膨脹劑有保險，這也是個誤區(qū)。
研究表明，膨脹劑發(fā)生膨脹使用主要在1－7d，而強度試件是自由狀態(tài)，鈣礬石膨脹對水泥結構有微小破壞，所以7d抗壓強度比空白混凝土下降10％左右屬正常現(xiàn)象，而28d強度完全可以達到設計標號。在實際工程中，混凝土結構都受到鋼筋和鄰位的約束，我們試驗表明，帶模養(yǎng)護的膨脹混凝土試件的限制強度比自由強度高10-15％。所以，不必擔心摻膨脹劑的混凝土強度下降。不能以7d自由強度作判斷，應以28d強度是否達到試驗強度為準。把膨脹劑視為早強劑是錯誤的，以7d強度降低為理由而少摻膨脹劑也是錯誤的。試驗表明，摻膨脹劑混凝土7d抗壓強度達到28d試配強度的65％便可達標。
4．膨脹劑摻量有意和無意少摻又是使用補償收縮混凝土的大誤區(qū)。我們發(fā)現(xiàn)，試驗室的混凝土配合比是正確的，但實際操作掌握在民工的手中。由于許多工地和攪拌站沒有專門的膨脹劑計量裝置，靠民工以斗代秤加料，由于監(jiān)督不嚴或馬虎，民工加料有隨意性，大多是少摻。更甚者，有的承包人為了多賺錢，故意讓民工少摻，向業(yè)主多要錢。有些工程用了膨脹劑，混凝土仍開裂，我們曾多次實地調(diào)查，按混凝土總量計，少用膨脹劑20－30％，原設計摻UEA12%，實際只摻8％，這樣，混凝土那能補償收縮？開裂就不足為怪了。我們認為，工地和攪拌站要加強管理，排除不正之風，必須按混凝土配合比加足膨脹劑是保證工程質(zhì)量的重要措施。
5．有的用戶拘泥于膨脹劑的推薦摻量，如UEA為10-12%，不敢超過12％，這也是使用的誤區(qū)。實際工程中如后澆帶或膨脹加強帶，要用大膨脹混凝土填充，要求混凝土膨脹率達到0.035-0.045％，標號提高5MPa。要摻入14－15％膨脹劑才能達到。如只限于摻12％就不能滿足設計要求，有可能開裂。所以，應根據(jù)不同結構部位，科學地摻入不同數(shù)量膨脹劑，才能達到補償收縮的要求。
6．有些推銷員不負責任地進行誤導，把本廠膨脹劑的標準摻量故意降低，本來是10％說成6－8％也可以，有的把膨脹劑“神化”，胡說摻入后保證混凝土不裂。這些誤導會使用戶不能正確使用膨脹劑，容易出現(xiàn)工程裂滲事故。
