补偿收缩混凝土应用技术

补偿收缩混凝土应用技术 天津电力建设公司 北京篮巢投资公司 二 00三 年 九 月 二十七 日 汇报材料之二十四 补偿收缩混凝土技术应用 1 目 录 第一章 补偿收缩混凝土概述 ??????????????????1 一、概念及机理????????????????????????1 二、技术路线?????????????????????????2 三、技术指标?????????????????????????3 四、应用???????????????????????????4 第二章 补偿收缩混凝土质量要求????????????????4 一、混凝土拌合物???????????????????????4 1. 坍落度 ?????????????????????????4 2. 含气量 ?????????????????????????6 3. 混凝土不得有离析和泌水现象 ???????????????6 二、混凝土性能????????????????????????6 1. 补偿收缩砼性能 ?????????????????????6 2. 补偿收缩砼强度评定和控制 ????????????????6 3. 补偿收缩混凝土的耐久性 ?????????????????7 第三章 原材料、检验与控制 ??????????????????8 一、原材料??????????????????????????8 1. 膨胀剂 ?????????????????????????8 2. 水泥??????????????????????????10 3. 砂 ???????????????????????????10 4. 石 ???????????????????????????10 5. 掺合料 ?????????????????????????10 6. 外加剂 ?????????????????????????11 7. 拌和用水 ???????????????????????11 二、检验与控制????????????????????????11 1. 检验报告?????????????????????????11 2. 抽样自检?????????????????????????11 3. 净浆适应性对比试验????????????????????12 汇报材料之二十四 补偿收缩混凝土技术应用 2 4. 混凝土适应性对比试验???????????????????12 5. 要求供应商调整控制产品性能????????????????12 第四章 补偿收缩混凝土配合比 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 ???????????????12 一、基准配合比设计???????????????????????12 1. 配制强度的确定??????????????????????12 2. 混凝土配合比设计的基本参数????????????????13 3. 配合比计算????????????????????????14 二、计算掺合料代换水泥后的配合比????????????????14 1. 以粉煤灰超量代换水泥为例?????????????????14 2. 等量代换?????????????????????????15 3. 确定各材料用量??????????????????????15 三、膨胀剂取代胶凝材料 ????????????????????15 1. 膨胀剂取代胶凝材料的方法?????????????????15 2. 膨胀剂的掺量???????????????????????15 3. 各种因素对膨胀剂掺量的影响????????????????16 四、试配与调整 ????????????????????????18 第五章 混凝土生产和施工质量控制???????????????18 一、原材料 ??????????????????????????18 二、计量 ???????????????????????????18 三、搅拌????????????????????????????19 四、拌合物控制 ????????????????????????20 1. 出机坍落度控制??????????????????????20 2. 运输???????????????????????????20 3. 混凝土浇灌时坍落度等性能控制???????????????21 五、泵送施工要点 ???????????????????????22 六、浇筑????????????????????????????22 七、模板????????????????????????????23 八、养护????????????????????????????24 参照标准???????????????????????????????25 汇报材料之二十四 补偿收缩混凝土技术应用 3 第一章 补偿收缩混凝土概述 一、概念及机理： 混凝土收缩开裂导致混凝土耐久性下降一直是工程界关注的重要问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。对 混凝土的裂缝进行控制倍受工程界的重视。在众多的裂缝控制方法中，利用膨 胀剂配制的补偿收缩混凝土控制裂缝的方法在近二十年来得到了较快的发展， 应用领域日益扩大。 在实际工程中，人们大都只关心混凝土最终的收缩，但混凝土的最终收缩 实际上却包括各种原因引起的收缩，包括： 1化学收缩：水泥水化后，固相体积增加，但水泥－水体系的绝对体积则 减小。有研究表明，100g水泥与33ml水拌成水泥浆体，其硬化后的体积减缩 总量为7～9%。 2塑性收缩：塑性收缩发生在混凝土硬化前的塑性阶段。这里是指在塑性 阶段混凝土由于表面失水而产生的收缩。混凝土在新拌状态下，拌合物中颗粒 间充满着水，如养护不足，表面失水速率超过内部水向表面迁移的速率时，则 会造成毛细管中产生负压，使浆体产生塑性收缩。 3干燥收缩：干缩指混凝土停止养护后，在不饱和空气中失去内部毛细孔 和凝胶孔的吸附水时，就会产生不可逆收缩，它不同于干湿交替引起的可逆收 缩。随着相对湿度的降低，水泥浆体的干缩增大。 4温度收缩：温度收缩又称冷缩。温度收缩主要是混凝土内部温度由于水 泥水化而升高，最后又冷却到环境温度时产生的收缩。 5自收缩：密封的混凝土内部相对湿度随水泥水化的进展而降低，称为自 汇报材料之二十四 补偿收缩混凝土技术应用 4 干燥。自干燥造成毛细孔中的水分不饱和而产生负压，因而引起混凝土的自生 收缩。在OPC中，这部分收缩较小，一般为（0.5～1.0）?10－4，比干缩小得 多。 6 碳化收缩：空气中含约0.04％，在相对湿度合适的条件下，能和混凝土 表面由于水泥水化生成的水化物很快起反应，称为碳化。碳化伴随有体积的收 缩，成为碳化收缩，是不可逆的。 补偿收缩混凝土是指在掺入膨胀剂的情况下，混凝土体积在受到约束的条 件下，因其体积膨胀而产生压应力（约 0.2～0.7Mpa）部分或全部抵消因水泥 收缩产生的拉应力，限制自身产生收缩裂缝的混凝土。 混凝土自由收缩是不会产生裂缝的，当混凝土受到钢筋和邻位约束时，这 种限制收缩才能产生裂缝。因此，我们不仅要研究混凝土的变形(膨胀与收缩)， 还要研究对变形的限制。变形与限制这一对主要矛盾贯穿着收缩变形的全过 程。从混凝土构件的约束角度来看，以自由膨胀来补偿自由收缩的概念是错误 的，正确的理论应是以混凝土的限制膨胀来补偿限制收缩。 补偿收缩混凝土是一种适度膨胀的混凝土，其原理是：当混凝土膨胀时， 混凝土中的钢筋对它的膨胀产生限制作用，钢筋本身也因与混凝土一起膨胀而 产生拉应力 ss ，同时混凝土中就产生相应的压应力（ cs ）。 即在钢筋中产生的拉力： 2e××= sss EAF ， 在混凝土中压力： ccc AF s×= 因为 cs FF = 所以 ccss AEA se ×=×× 2 ， 设 cs AA＝m ，则： 2ems ××= sc E 式中： cs ?膨胀混凝土产生的预应力； m?混凝土的配筋率 汇报材料之二十四 补偿收缩混凝土技术应用 5 sE ?钢筋的弹性模量； 2e ?混凝土的限制膨胀率 按国内外补偿收缩混凝土的技术要求，混凝土在湿养期间，在配筋率 m为 0.8%试验条件下，它产生的限制膨胀率（ 2e ）应大于 0.015%，一般为 0.02～ 0.03%，在混凝土中建立的预压应力（ cs ）为 0.2～0.7MPa，这一预压应力能 够抵消导致混凝土开裂的全部或大部分应力。与此同时，推迟了混凝土收缩的 产生过程，抗拉强度在此间能获得较大幅度的增长，当混凝土收缩开始时，其 抗拉力已经增长到足以抵抗收缩应力，从而防治和减少收缩裂缝的出现。这就 是补偿收缩混凝土的抗裂原理。而普通混凝土不具有膨胀作用，当其收缩超过 极限拉伸变形值时，便会开裂（见图1）。 图1 补偿收缩混凝土的胀缩曲线 二、技术路线 实现补偿收缩混凝土的技术路线主要是通过在混凝土中掺入一定量的膨 胀剂而实现的。 关于膨胀剂的研究，追溯到19世纪，当混凝土问世后成为主要结构材料时， 伴随着其发展过程，1890年前后，工程界人士发现一种当时称之为?水泥杆 菌?的水化产物，它是水泥中某种矿物成分与外界侵蚀介质（硫酸盐等）作用 e 汇报材料之二十四 补偿收缩混凝土技术应用 6 而生成的。由于该产物化学组成中含有大量结晶水，使之体积增大1~1.5倍， 并且该产物的形成时间是在水泥硬化之后，故可造成水泥石膨胀破坏。这一发 现却给人们以新的启示，能否使体积膨胀产物发生在破坏之前，达到填充孔隙、 密实整体的目的？1930年法国研究表明：这种产物是水化硫铝酸钙（通称钙 矾石）。1964年，美国学者Klein利用硫铝酸钙的膨胀性获得了制造膨胀水泥 的专利权。随后，日本、前苏联等国家对钙矾石的膨胀特性进行了广泛的研究， 形成了以膨胀水泥为主配制膨胀混凝土的技术路线，以达到减小混凝土收缩带 来的危害。我国也生产了许多品种膨胀水泥，诸如，石膏矾土膨胀水泥、硅酸 盐膨胀水泥、硫铝酸盐膨胀水泥、明矾石膨胀水泥等等。 从膨胀水泥中分离出来膨胀组分作为单独的膨胀剂使用，最早始于日本。 随后各国相继开展了广泛的膨胀剂研究与应用工作。显然，将膨胀剂作为膨胀 组分掺到水泥中使用，在使用、保管、运输等方面都比膨胀水泥更为方便，应 用起来也更加灵活。 我国关于膨胀剂的研究工作开始较早，其后一度停滞，到了20世纪70年 代末，我国才开始大力研究各种膨胀剂，几十年来，我国膨胀剂生产厂家已发 展到百余家，产量从1988年前的年产300吨发展到目前的50万吨，品种也从 几个发展到十几个。 三、技术指标 掺膨胀剂的补偿收缩混凝土大多应用于控制有害裂缝的钢筋混凝土结构 工程。混凝土的膨胀只有在限制条件下才能产生预压应力。所以，构造（温度） 钢筋的设计对该混凝土有效膨胀能的利用和分散收缩应力集中起到重要作用， 结构设计者必须根据不同的结构部位，采取相应的合理配筋和分缝。以往绝大 多数设计图纸只标明混凝土掺入膨胀剂，强度等级，抗渗标号。对混凝土的限 汇报材料之二十四 补偿收缩混凝土技术应用 7 制膨胀率没有提出具体要求，造成膨胀剂少掺或误掺，达不到补偿收缩而出现 有害裂缝。根据《混凝土外加剂应用技术 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 》（GB50119?2003），掺膨胀剂 的补偿收缩混凝土性能应满足表1的要求。 表1 补偿收缩混凝土的性能 项 目 限制膨胀率 （х10-4） 限制干缩率（х10-4） 抗压强度 （MPa） 龄 期 水中14d 水中14d空气中28d 28d 性能指 标 ≥1.5 ≤3.0 ≥25 施工单位或混凝土搅拌站应根据设计的要求，确定膨胀剂的最佳掺量，在 满足混凝土强度和抗渗要求下，同时要达到补偿收缩混凝土的限制膨胀率。只 有这样，才能获得控制结构有害裂缝的效果。所以，当采用膨胀剂时，请结构 设计者在设计图纸上注明：?采用掺膨胀剂的补偿收缩混凝土，强度等级，抗 渗标号，配筋率?。以便确定限制膨胀率。 四、 应用 近年来，我国补偿收缩混凝土的应用迅速发展，主要应用技术为：结构自 防水技术、无缝设计施工新技术、大体积结构裂缝控制新方法等。适用范围包 括，地下、水中、海水中、隧道等构筑物，大体积混凝土（除大坝外），配筋 路面和板、屋面与厕浴间防水，构件补强，渗漏修补，预应力混凝土和回填槽 等。 汇报材料之二十四 补偿收缩混凝土技术应用 8 第二章补偿收缩混凝土质量要求 一、混凝土拌合物 对混凝土拌合物的质量要求，主要是为了使混凝土在搅拌、运输、浇筑、 捣实及表面处理等生产工序易于施工操作，质量均匀，不离析不泌水，从而获 得良好的浇筑质量，进而为保证混凝土的强度、耐久性及其它要求具备的性能 创造必要的条件。 1. 坍落度 混凝土拌合物应具有良好的和易性，亦即施工生产用的混凝土拌合物在具 有良好的粘聚性、保水性的前提下，应具有适应于所浇筑的结构构件条件（构 件界面尺寸、钢筋疏密）及施工生产工艺条件（振捣方式、振捣设备）的稠度， 以利于获得良好的浇筑质量。 一般来讲，补偿收缩混凝土的拌合物性能与普通混凝土本质上没有明显不 同，因此，可按表2及表3的允许偏差进行控制。对于施工要求的坍落度，通 常给出一定控制范围，该控制范围在同一分级之内，允许偏差也宜控制在同一 分级之内。当然，不排除允许偏差跨级的控制。 表2 混凝土坍落度的分级 级别 名称 坍落度（mm） T1 低塑性混凝土 10～40 T2 塑性混凝土 50～90 汇报材料之二十四 补偿收缩混凝土技术应用 9 T3 流动性混凝土 100～150 T4 大流动性混凝土 ≥160 注：坍落度检测结果，在分级评定时，其表达取舍至临近的10mm。 表3 坍落度允许偏差 坍落度（mm） 允许偏差（mm） 防水混凝土允许偏差 （mm） ≤40 ?10 ?10 50～90 ?20 ?15 ≥100 ?30 ?20 施工要求的坍落度是指砼浇筑时的坍落度，同时，出机坍落度与浇筑坍落 度之间有一个经时过程，会产生经时坍落度损失。因此，要对经时坍落度损失 进行充分的试验和调整控制，并尽量缩短混凝土出机后的经时过程。一般情况 下，经时坍落度损失宜控制在50mm/h以内。 对于泵送混凝土，相应于不同的泵送高度，可按表4选用，经时坍落度损 失值可按表5选用。 表4 不同泵送高度入泵时混凝土坍落度 泵送高度 （m） 30以下 30～60 60～100 100以上 坍落度（mm） 100～140 140～160 160～180 180～200 汇报材料之二十四 补偿收缩混凝土技术应用 10 表5 泵送砼经时坍落度损失 大气温度（℃） 10～ 20 20～ 30 30～ 35 损失值（掺粉煤灰和木钙）mm/h 5～25 25～ 35 30～ 50 对于普通防水混凝土，坍落度不宜大于50mm，采用泵送施工时，入泵坍落 度宜控制在120?20mm，经时坍落度损失不应大于30mm/h，总损失值不应大于 60mm。 2. 含气量 混凝土拌合物在控制过程中，必不可免的会混入一定量气泡影响混凝土的 密实性。另外，为了改善拌合物的和易性或为了改善混凝土的耐久性，在拌制 混凝土时掺用引气型外加剂，使拌合物中含有一定的空气量。为了控制硬化后 混凝土的质量，上述两种情况，都需要控制混凝土拌合物的含气量，其限值见 表6。 表6 掺引气型外加剂混凝土含气量的限值 粗骨料最大粒径（mm） 混凝土含气量（9％） 10 7.0 汇报材料之二十四 补偿收缩混凝土技术应用 11 15 6.0 20 5.5 25 5.0 40 4.5 对于泵送砼，含气量不宜大于4％；对于防水砼，含气量不宜大于5％。 3.混凝土不得有离析和泌水现象。 二、混凝土性能 1. 补偿收缩砼性能 补偿收缩砼性能指标标准的确定，一是在不影响抗压强度条件下膨胀率尽 量要大，二是干缩落差要小。补偿收缩砼的膨胀性能，是以限值条件下的膨胀 率和干缩率表示。补偿收缩砼的性能应满足《混凝土外加剂应用技术规范》 （GB50119－2003）的要求，见表7。 表7 补偿收缩混凝土的性能 项 目 限制膨胀率 （х10-4） 限制干缩率（х10-4） 抗压强度 （MPa） 龄 期 水中14d 水中14d空气中28d 28d 性能指 标 ≥1.5 ≤3.0 ≥25 汇报材料之二十四 补偿收缩混凝土技术应用 12 2. 补偿收缩砼强度评定和控制 混凝土强度是混凝土极为重要的性质。虽然在实际工程中，还要求混凝土 具有补偿收缩的要求，或同时具有抗渗性等其它性能，甚至事实上这些性能可 能更为重要，但由于混凝土结构物主要是用以承受荷载或抵抗其它各种作用 力，而且混凝土的其它各种性能与混凝土强度之间存在着密切的相关关系，混 凝土强度可以反映混凝土质量的全貌。因此，通常以混凝土强度来评定和控制 混凝土质量。 混凝土强度应按《混凝土强度检验评定标准》（GBJ107-87）规定分批进行 合格评定，尚应对一个统计周期内的相同等级和龄期的混凝土强度进行统计分 析，统计计算强度均值（ cufm ）、标准差（s）及强度不低于要求强度等级值的 百分率（ P），以确定企业的生产管理水平； cufm 、s和 P的计算按《混凝土质 量控制标准》（GB50164－92）进行。s和P应满足表8的要求。据以检查考核 本单位的质量管理工作，并作为指定下一循环阶段质量管理工作 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 的依据， 力求使生产质量达到并稳定在优良水平。 表8 混凝土生产管理水平 生产质量水平 优良 一般 混凝土强度等级 评定指标 85 按月或季度统计计算强度平均值（ cufm ）宜满足下式要求： sms 5.24.1 +££+ ×× kcufkcu ff cu 3.补偿收缩混凝土的耐久性 补偿收缩混凝土的耐久性应满足设计的具体要求，试验方法按《普通混凝 土长期性能和耐久性能试验方法》（GBJ82-85）的规定进行。 对混凝土碱含量和氯粒子含量的限值见表9、表10，以控制碱骨料反应破 坏和钢筋锈蚀破坏。 汇报材料之二十四 补偿收缩混凝土技术应用 14 表9 混凝土碱含量限值 混凝土最高碱含量(kg/ m3) 环境条件 一般工程 重要工程 特殊工程 干燥环境 不限制 不限制 3.0 潮湿环境 3.5 3.0 2.1 含碱环境 3.0 使用非活性骨料 根据《混凝土质量控制标准》（GB50164?92），混凝土组成材料制成混凝 土拌和物，要求拌和物中氯离子含量应满足表10的要求。 表10 混凝土拌和物中氯离子含量限值 混凝土拌和物中氯离子含量限值（%） 环境条件 素混凝土 钢筋混凝土 预应力混凝 土 干燥环境或有防潮措施 1 潮湿而不含氯离子环境 0.3 潮湿而含氯离子环境 0.1 易腐蚀环境 2 0.06 0.06 第三章 原材料、检验与控制 一、原材料 1.膨胀剂 膨胀剂是指与水泥、水拌合后经水化反应生成钙矾石；钙矾石和氢氧化钙 汇报材料之二十四 补偿收缩混凝土技术应用 15 或氢氧化钙，使混凝土产生膨胀的外加剂。 膨胀剂种类按膨胀源的化学成分分类有： （1）硫铝酸钙类混凝土膨胀剂，是指与水泥、水拌合后经水化反应生成钙 矾石混凝土膨胀剂。以硫铝酸盐熟料、明矾石和石膏作原料粉磨而成。产品英 文名缩写有UEA、CSA等。 （2）硫铝酸钙类?氧化钙类膨胀剂，是指与水泥、水拌合后经水化反应生 成钙矾石和氢氧化钙混凝土膨胀剂。以铝酸钙熟料、明矾石、石灰石和石膏等 作原料粉磨而成。英文缩写为AEA。 （3）氧化钙类混凝土膨胀剂，是指与水泥、水拌合后经水化反应生成氢氧 化钙混凝土膨胀剂。由石灰石、粘土和石膏作原料，在一定的高温下煅烧、粉 磨、混拌而成。 目前以硫铝酸钙类膨胀剂和铝酸钙类膨胀剂应用较为广泛，其中硫铝酸钙 类膨胀剂占膨胀剂总量的80%。我国膨胀剂主要品种见表11。 表11 我国膨胀剂主要品种 膨胀剂名称 膨胀源 碱含量 % 标准掺 量% 单位砼掺量 kg/ m3 ZY高性能膨胀 剂 钙矾石 0.30~0.50 8 30 UEA普通膨胀 剂 钙矾石 0.50~0.70 12 40 AEA膨胀剂 钙矾石 0.50~0.70 10 38 汇报材料之二十四 补偿收缩混凝土技术应用 16 CEA膨胀剂 钙矾石， Ca(OH) 0.40~0.60 10 38 用于补偿收缩混凝土的膨胀剂应满足标准《混凝土膨胀剂》 (JC476－2001) 的性能指标，见表12。 其中，尤其要注意的指标是限值膨胀率。 选用膨胀剂时，应注意以下几点： （1）含硫铝酸钙类、硫铝酸钙类?氧化钙类膨胀剂的混凝土（砂浆）不 得用于长期温度为80℃以上的工程； （2）含氧化钙类膨胀剂的混凝土（砂浆）不得用于海水或有侵蚀性水的工 程。 表12 混凝土膨胀剂性能指标 项 目 指 标 值 氧化镁% ≤ 5.0 含水率% ≤ 3.0 总碱量% ≤ 0.75 化 学 成 分 氯离子% ≤ 0.05 比表面积m2/kg ≥ 250 0.08mm ≤ 12 细 度 1.25mm ≤ 0.5 物 理 性 能 凝结时间 初凝min ≥ 45 汇报材料之二十四 补偿收缩混凝土技术应用 17 终凝h ≤ 10 7d ≥ 0.025 水中 28d ≤ 0.10 限制膨胀率% 空气中 21d ≥ -0.020 7d 25.0 抗压强度Mpa ≥ 28d 45.0 7d 4.5 物 理 性 能 抗折强度Mpa ≥ 28d 6.5 2. 水泥 应符合《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》（GBJ175）等。其检验方法应符 合《水泥胶砂强度检验方法》、《水泥细度检验方法（筛析法）》、《水泥标准稠 度用水量、凝结时间、安定性检验方法》和《水泥化学 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 方法》等。 在选用水泥时，不光要符合现行通用水泥标准，还要看膨胀剂和水泥的适 应性，在实际应用中一定要通过试验来确定。 宜采用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥。 不得使用硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥和高铝水泥。 如因储存不当引起质量降低或出厂超过3个月，应进行复检，并按复检结 果使用。 3. 砂 应符合《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》（JGJ52）。 宜采用中砂。 汇报材料之二十四 补偿收缩混凝土技术应用 18 如用于泵送施工，同样宜采用中砂，但通过0.315mm筛孔的砂不应少于15%, 通过0.16mm筛孔的砂不应少于5%。 如用于抗渗混凝土施工，含泥量不应大于1.5%，泥块含量不应大于0.5%。 如用于高强混凝土施工，细度模数不宜小于 2.6，含泥量不应大于 1.5%， 泥块含量不应大于0.5%；C70以上等级的高强混凝土，含泥量不应大于1.0%。 使用时，随时测定砂的含水率。 4. 石 应符合《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》（JGJ53）。 如用于防水混凝土施工，石子最大粒径不宜大于 40mm，吸水率不应大于 1.5%。含泥量不应大于1.0%，泥块含量不应大于0.5%。 如用于高强混凝土施工，应采用质地坚硬、级配良好的碎石和卵碎石，不 得混入风化颗粒，最大粒径不宜大于 25mm；针片状颗粒含量不应大于 5.0%； 含泥量不应大于0.5%,泥块含量不应大于0.2%。 5. 掺合料 （1）粉煤灰 应符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T1956）、《粉煤灰在混凝土和 砂浆中应用技术规程》（JGJ28?86）。 粉煤灰的级别不应差于Ⅱ级，且如使用Ⅱ级灰，含炭量不宜超过5%。 （2）磨细矿渣 应符合《用于水泥中的粒化高炉矿渣》。 主要是指磨细的水淬矿渣，比表面积宜大于 4000cm2/g，需水量比不宜大 于105%，烧失量不宜大于5%。磨细矿渣宜与粉煤灰复合使用。 应注意的是，磨细矿渣的活性随粉磨后的时间发展有所降低，不宜长期屯 汇报材料之二十四 补偿收缩混凝土技术应用 19 放。 （3）硅灰 二氧化硅含量不应小于85%；比表面积不应小于180000cm2/g；密度约2200 kg/ m3。 6. 外加剂 应选用符合《混凝土外加剂》(GB8076-1997)、《混凝土泵送剂》(JC473-2001) 和《混凝土外加剂应用技术规范》(GB50119-2003)的外加剂。检验方法还包括 《混凝土外加剂匀质性试验方法》(GB/T8077-2000)。 掺膨胀剂制作补偿收缩混凝土，不宜使用氯盐类外加剂，使用防冻剂应慎 重。 使用减水剂或高效减水剂时，宜预溶成要求浓度的溶液。 如用于泵送施工，掺加引气剂或引气外加剂时，混凝土含气量不宜大于4%。 如用于防水混凝土施工，掺加引气剂或引气减水剂时，混凝土含气量应控 制在3～5%。 7．拌和用水 应符合《混凝土拌和用水标准》(JGJ63-89)。 不得使用海水拌制钢筋混凝土和预应力混凝土。 二、检验与控制 1．检验报告 要求前述原材料一章选用的原材料的供应商提供该材料的型式检验和出厂 检验报告。 2．抽样自检 汇报材料之二十四 补偿收缩混凝土技术应用 20 除监理方对供应商提供的材料进行抽检提供有资质实验室的检测报告外， 尚应对材料的主要性能（一般为出场检验项目）在自单位的实验室进行抽检， 一方面可确切了解本批材料的实际性能，因为混凝土配合比设计和生产应用是 以这一实际性能为基础的，而不是供应商提供的性能指标；另一方面，也可核 实数量，具有重要的经济意义。 3．净浆适应性对比试验 在实验室进行各选用材料间的适应性试验，主要包括按《混凝土外加剂匀 质性试验方法》进行净浆流动度试验，选择外加剂（减水剂）的最佳掺量；按 《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》进行需水量比的试验，测定粉煤灰的需水量 比和取代量间的影响；对同时掺用膨胀剂、减水剂和掺合料的胶凝材料进行净 浆流动度对比试验，初步测定相互的适应性；按《普通混凝土拌合物性能试验 方法标准》（GB/T50080-2002）进行坍落度、坍落扩展度、坍落度经时损失、 凝结时间、泌水和含气量等对比试验，以确定适应性较好的材料。 4．混凝土适应性对比试验 按《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T50081-2002）和《混凝土外 加剂应用技术规范》（GB50119－2003）对选用的材料配制的补偿收缩混凝土进 行抗压强度和限值膨胀率对比试验，必要时还按《普通混凝土长期性能和耐久 性能试验方法》（GBJ82-85）进行抗渗性能对比试验，最终确定应用材料甚至 配合比。 5．要求供应商调整控制产品性能 对比试验过程中，可对供应商（主要是减水剂）提出调整产品某方面性能 的要求，使之符合实际应用的要求。 汇报材料之二十四 补偿收缩混凝土技术应用 21 第四章 补偿收缩混凝土配合比设计 一、基准配合比设计 参照《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2000），根据设计要求强度等 级、施工要求的拌合物稠度以及骨料等材料情况进行基准配合比设计。 1. 配制强度的确定 按《普通混凝土配合比设计规程》第3章进行。 需要指出，因在基准配合比设计的基础上，将用膨胀剂直接取代部分水泥， 也就是掺加外加剂内掺的方法，将影响到混凝土的强度。有关试验和资料表明， 在未约束的条件下，混凝土由于受到水泥用量的减少和自由膨胀的影响而强度 有所降低；而在约束条件下，虽然水泥用量略有减少，但限制膨胀使混凝土自 身紧密，未见对强度有负面影响。 标准中给出应按统计资料给出标准差，一般来讲，统计资料的标准差是普 通混凝土的，而不是内掺膨胀剂情况下的。对于掺用粉煤灰和矿渣粉的混凝土， 由于有一定的统计资料和大量应用基础，可以按标准执行。该标准给出的无统 计资料下限是鉴于近年混凝土生产控制水平提出的。但鉴于掺用膨胀剂的补偿 收缩混凝土，由于大多应用单位尚无统计资料，试验、材料和生产控制水平也 不熟悉，又考虑前述膨胀剂对混凝土的可能影响，故建议当缺乏可靠的强度统 计数据时配制强度计算公式的标准差s按表13取用。 表13 强度标准差s（MPa） 混凝土强度等 低于C20 C20 ～ 高于C35 汇报材料之二十四 补偿收缩混凝土技术应用 22 级 C35 s 4.0 5.0 6.0 对于高强混凝土，《高强混凝土结构技术规程》（CECS）规定在缺乏可靠的 强度统计数据时，C50和 C60混凝土的配制强度不应低于强度等级值的 1.15 倍，C70和C80混凝土的配制强度不应低于强度等级值的1.12倍。 2. 混凝土配合比设计的基本参数 （1）用水量 每立方米混凝土的用水量的确定可按标准表中的用水量进行初选。掺外加 剂和掺合料进行调整时，除按标准中的规定进行计算外，应注意两点： ①在满足有关设计要求的情况下，不要一味追求减水，避免出现混凝土性 能对水量过于敏感的情况；造成混凝土早期自收缩增大、早期表面失水补偿有 限，以及带有大量结晶水的钙矾石等膨胀物周围水分环境降低而使补偿收缩作 用的发挥受到影响。 有试验表明，较高水灰比比较低水灰比情况下，掺膨胀剂对混凝土坍落度 和坍落度经时损失的影响要小。当然，并不赞成高水灰比，意思是要适当，一 般为0.35～0.45。 若坍落度要求大，用水量又要求少，宜适当取掺量上限。 ②用水量的确定必须建立在试配的基础上，因为拌合物性能和坍落度经时 损失与整个配合比有关。 （2）砂率 补偿收缩混凝土的目的是控制裂缝，在保证混凝土工作性能的前提下，选 用较低的砂率对控制混凝土收缩裂缝本身就有很大意义，当然，这是指控制细 汇报材料之二十四 补偿收缩混凝土技术应用 23 颗粒总量，而不是减少砂率，而用粉料取代。较低的砂率用水量也较小。 因此，配制补偿收缩混凝土在选取砂率时，在保证混凝土拌和物性能的情 况下，可考虑适当选用标准中同一范围略低的砂率。当然，砂率的减小会影响 混凝土的抗渗性，故如有抗渗要求的混凝土砂率不宜低于 35％，灰砂比不宜 小于 1：2.5；另外，泵送混凝土砂率不宜低于 38％；高强混凝土以高强泵送 混凝土由于粉料含量略高，故砂率可略低。可参见《高强混凝土结构技术规程》 （CECS）。 （3）最大水灰比 为保证混凝土的耐久性，标准给出混凝土的最大水灰比，这是从保证混凝 土耐久性角度考虑的，应满足标准的要求。 从补偿收缩混凝土角度考虑，水灰比增大会加大收缩，不利于补偿，因此， 应控制最大水胶比不宜大于0.5。注意，这里是指水胶比，即水和胶凝材料总 量的比值，胶凝材料包括水泥、粉煤灰、磨细矿粉和膨胀剂等。 也就是说，最大水灰比应满足标准《普通混凝土配合比设计规程》 （JGJ55-2000）的要求，按《混凝土外加剂应用技术规程》最大水灰比不宜大 于0.5；对于抗渗要求在P12以上的混凝土，不应大于0.45；对于高强混凝土， 不宜大于0.42。 （4）最小水泥用量 最小水泥用量同样应满足标准要求，以保证混凝土的长期耐久性。 膨胀剂的作用机理与水泥分不开，水泥用量直接影响补偿收缩混凝土的限 值膨胀率。另一方面，膨胀剂的掺量是以胶凝材料总量的百分比计算的，所以， 为保证有足够的限制膨胀率，《混凝土外加剂应用技术规程》规定补偿收缩混 凝土的最小胶凝材料用量不应低于300kg/m3。 汇报材料之二十四 补偿收缩混凝土技术应用 24 对于抗渗混凝土，在满足强度要求下，还应达到设计要求的抗渗等级，因 此其水泥用量应比同等级的非抗渗混凝土的水泥用量高 7％，《地下防水工程 质量验收规范》做出规定，防水混凝土水泥用量不得低于320kg/m3。 3. 配合比计算 计算水灰比； 结合设计基本参数确定计算用水量； 结合设计基本参数选取砂率； 计算粗骨料用量。 二、计算掺合料代换水泥后的配合比 1．以粉煤灰超量代换水泥为例 参照《粉煤灰在混凝土和砂浆中应用技术规程》（JGJ28-86）执行。 （1）按标准确定粉煤灰取代水泥的百分率（ c� ），列出表 防水混凝土应采用级别不低于二级的粉煤灰，掺量不宜大于20％。对于高 强混凝土，粉煤灰掺量不宜大于胶凝材料总量的30％。 （2）计算取代每立方米混凝土水泥用量 )1( ccoc mm �-= ， com 为基准配合比 设计中的水泥用量； （3）确定粉煤灰超量取代系数（ cd ）；列出表 （4）计算超量取代后的粉煤灰用量 )( ccoc mmmf -=d （5）按掺粉煤灰后超出原水泥用量的体积，扣除同体积细骨料的用量： s c co f f c c ssk mmmmm ´-+-= )( skm ?扣除掺粉煤灰后超出原水泥用量体积细骨料后的用砂量； 汇报材料之二十四 补偿收缩混凝土技术应用 25 sm ?基准配合比设计用砂量； sfc 、、 ?水泥、粉煤灰、砂的密度，分别为3.1、2.2、2.58～2.6， 矿渣 约为2.5。 2．等量代换 s c co n n k k f f c c ssk mmmmmmm )......( -++++-= 3．确定各材料用量 三、膨胀剂取代胶凝材料 1．膨胀剂取代胶凝材料的方法 根据《混凝土外加剂应用技术规程》，对于以水泥和膨胀剂为胶凝材料的 混凝土，设基准混凝土配合比中水泥用量为 com ，膨胀剂取代水泥率为k，膨胀 剂用量 kmcome ×= ，水泥用量 ecoc mmm -= 。 对于以水泥、掺合料和膨胀剂为胶凝材料的混凝土，设膨胀剂取代水泥率 为 k，设基准混凝土配合比中水泥用量为 'cm 和掺合料用量为 'Fm ，则膨胀剂用 量 kmmm FcE ×+= )''( ，掺合料用量 )1(' kmm FF -= ，水泥用量 )1(' kmm cc -= 。 简言之，上述方法实际上是各种胶凝材料按在混凝土中的比例分摊膨胀剂 取代的量。在设计工程上，掺合料的掺入对补偿收缩混凝土的限值膨胀率是有 负面影响的，因此，游宝坤等人提出对于掺粉煤灰等掺合料时，膨胀剂要分别 取代水泥和掺合料的各50％，以保证水泥用量不被取代的太多，并减小掺合料 取代的影响。 2．膨胀剂的掺量（取代胶凝材料百分率） 近年来，我国研制了低碱低掺量膨胀剂，标准掺量 8％，有的为 6％，这 汇报材料之二十四 补偿收缩混凝土技术应用 26 可以考虑为下限掺量；《混凝土膨胀剂》（JC476-2001）规定补偿收缩混凝土膨 胀剂掺量不宜大于12％，不宜小于6％；目前，膨胀剂一般推荐掺量为8～12 ％，单位混凝土掺量≥30kg/m3。目前，我国膨胀剂品种较多，虽通过检测认证， 厂家提供的标准掺量也不尽相同。除了使用前检验膨胀剂是否合格外，尚应按 所配制的混凝土的限制膨胀率的大小来确定膨胀剂的掺量。由于水泥、砂、石、 掺合料和减水剂品质各异，所以不管厂家提供的标准掺量如何，都应以设计的 补偿收缩混凝土的配合比制作试件，按《混凝土外加剂应用技术规程》 （GB50119-2003）检测混凝土的限制膨胀率和限制干缩率，要求见表14。 表14 补偿收缩混凝土的性能 项 目 限制膨胀率 （х10-4） 限制干缩率（х10-4） 抗压强度 （MPa） 龄 期 水中14d 水中14d空气中28d 28d 性能指 标 ≥1.5 ≤3.0 ≥25 因此，并不是只要按厂家推荐的掺量掺加了膨胀剂，就配制了补偿收缩混 凝土。从各种膨胀剂的抗裂机理上讲，基本上都是在水泥水化、硬化过程中产 生大量的钙矾石等晶体，使硬化混凝土产生体积膨胀。当膨胀剂掺量不足或膨 胀率偏低时，所产生的钙矾石等晶体仅起到填充毛细孔的作用，即提高抗渗性， 汇报材料之二十四 补偿收缩混凝土技术应用 27 而远远不能满足补偿收缩的要求，混凝土剩余的收缩变形远远大于限制膨胀 率，只有当膨胀剂掺量足够时，才能生成较多的膨胀产物，使混凝土的收缩得 到有效的补偿。因此，最终按标准进行混凝土的检验，满足表 16的要求，才 能表明掺量符合要求，才可确定合理掺量，而不是推荐掺量。有工程经验表明， 底板混凝土厚度在 1m以上的大体积混凝土，膨胀剂的掺量应满足混凝土限制 膨胀率达到 1.8?10－4以上的要求，这一限制膨胀率尚不可能完全抵消混凝土 的干缩和温差收缩，但由于底板混凝土受约束较小，收缩应力能部分释放，所 以是有效的。墙体、楼板等混凝土构件受约束较大，其收缩应力无法释放，实 际工程中裂缝发生较多，宜使膨胀剂掺量满足混凝土限制膨胀率达到 2.0?10 ?4以上的要求。因此，实际工程中，混凝土的限制膨胀率宜控制在2～3?10－4。 3．各种因素对膨胀剂掺量的影响 （1） 膨胀剂掺量对膨胀率的影响 提高膨胀剂的掺量能明显提高混凝土的膨胀率。掺量越低，混凝土的限值 膨胀率越小。 （2） 掺合料的影响 目前应用最多的掺合料有粉煤灰、矿渣、硅灰等。 掺了粉煤灰、矿渣的补偿收缩混凝土膨胀率损失比较大，随掺量的增加， 膨胀率降低幅度增大，相对而言，粉煤灰对膨胀率的影响较小。但从力学性能 来看，矿渣对强度的贡献比粉煤灰大。 硅灰由于有很高的活性而用于高强混凝土中。硅灰的掺入可提高混凝土的 强度，但混凝土的自收缩增大，因此，在配制补偿收缩混凝土时，如果对强度 的要求不是过高，不宜掺入。 因此，补偿收缩混凝土要达到相应的膨胀量，必须通过试验来确定膨胀剂 汇报材料之二十四 补偿收缩混凝土技术应用 28 和掺合料的掺量及它们之间的关系，否则补偿收缩的效果不一定能够实现。 （3） 化学外加剂的影响 人们发现，自 80年代中期推广商品混凝土以来，结构裂缝普遍增多，这 是为什么呢？除了与混凝土的水泥用量和砂率提高有关外，人们忽视了减水剂 引起的负面影响。总的来说，化学外加剂是增大混凝土收缩的，这从混凝土外 加剂标准中也明显反映出来。标准中规定，一等品 28天的混凝土收缩比不大 于125％，合格品不大于135％。在一般推荐量的情况下，收缩率比约在115～ 129％范围。研究表明，在混凝土配合比相同的情况下，掺入减水剂的坍落度 可增加100～150mm，但是它与基准混凝土的收缩值相比，却增加了120～130%。 目前，很多工程采用泵送混凝土施工，化学外加剂必不可少，但其对补偿 收缩混凝土限制膨胀率的影响应加以考虑，因此，尤其在泵送的情况下，应适 当选用膨胀剂掺量的上限范围。 另外，还有化学外加剂和膨胀剂相互适应的问题，应注意选择和适当调整， 使之具有较好的适应性。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。外加剂的选用和最佳掺量与膨胀剂适应等，应通过试验确定。 （4） 坍落度的影响 混凝土的坍落度越大，在同一膨胀剂掺量下，混凝土的限制膨胀率越小。 由于大坍落度并不是以增水来实现的，这除了化学外加剂对收缩的影响外，混 凝土早期自收缩也是一个非常重要的范围。因此，在采用泵送混凝土时，要配 制补偿收缩混凝土，应取膨胀剂掺量的上限范围。 （5） 混凝土强度等级和单方混凝土水泥用量 相对而言，低强度等级的混凝土开裂较轻，高强度等级的混凝土开裂较重。 一般情况下，混凝土强度等级越高，单方混凝土水泥用量越大，总的来讲，细 汇报材料之二十四 补偿收缩混凝土技术应用 29 颗粒成份越多，混凝土的收缩也越大，因此，确定膨胀剂掺量时应注意这一点。 （6） 混凝土的凝结时间 配制补偿收缩混凝土，应适当混凝土的凝结时间，因为追求早期强度，凝 结时间太短，水泥水化反应较快，延迟混凝土凝结时间，则会使膨胀剂产生的 膨胀能部分地消耗在混凝土地塑性阶段。因此，补偿收缩混凝土的凝结时间宜 控制在10～20h以内，选用膨胀剂掺量时应考虑这方面的影响。 四、试配与调整 配合比计算完成后，需进行混凝土试配，并进行调整，可参照《普通混凝 土配合比设计规程》进行。需要注意以下几点： 1. 除了要进行抗压强度试验，尚应根据《混凝土外加剂应用技术规程》 进行限制膨胀率和限制收缩率的试验，并符合该规程的要求； 2. 除了控制混凝土稠度外，应测拌合物的湿表观密度 tc , ，并结合设计配 合比的湿表观密度 cc, ，计算配合比校正系数 cc tc , , d = ，然后以d乘上设计配合 比的各项材料用量。 3. 实验室确定的配合比，用于搅拌站放大生产时，用水量尚应最后调整。 第五章 混凝土生产和施工质量控制 一、原材料 汇报材料之二十四 补偿收缩混凝土技术应用 30 1. 确定并核实所有使用的材料，同一工程应使用相同的材料并保证用量； 2. 同一工程使用同一批号膨胀剂，并应置于防潮措施的干燥处保存。 二、计量 计量准确与否，将直接影响既定的配合比，从而影响混凝土的和易性、强 度等的既定质量。计量的误差来自两方面：一是计量器本身的误差；一是称量 时操作的误差。为防止前者引起的系统误差，故在每一工作班正式称量前，应 对计量设备进行零点校核，控制其称量精度。 操作过程中的偶然误差，有时难以避免，势必对混凝土质量产生不同程度 的影响。据有关国外资料统计，各种材料的计量精确程度对混凝土强度的影响 如表15所示。 表15 材料计量变动影响混凝土强度的变动幅度 变化的原因 变化的幅度 （％） 因左列原因水 灰比变化幅度 （％） 混凝土强度变化幅度 （N/mm2） 水泥计量精确度 水的计量精确度 砂含水量调整精确 度 石子水量调整精确 度 水泥用量的1.0 水用量的1.0 砂用量的1.0 石子用量的1.0 1.0 1.0 约2.5?0.5 约3.2?0.6 约0.4～0.8 约0.4～0.8 （4～2）?（0.2～0