鋼筋混凝土建筑物產生裂痕原因很復雜,就材料而言,混凝土干縮和溫差收縮時主要原因。為此中國建材院研制成功以補償收縮為主要功能的U型高效混凝土膨脹劑UEA。UEA加入到普通水泥混凝土中,拌水后和水泥組份共同作用,生成大量膨脹結晶水化物一水化硫鋁酸鈣(C3A.3Caso4.32H2O,即鈣汞石),使混凝土產生適度膨脹,在鋼筋和部位的約束下,在混凝土結構中建立0.2-0.7Mpa預壓應力,這一預壓應力可大致抵消混凝土在硬化過程中產生的收縮拉應力,從而防止或減少混凝土收縮開裂,并使混凝土致密化,提高了混凝土結構的抗裂防滲能力。
《UEA補償收縮砼防水工法》已列為國家級工法(YJGF-92)。這標志UEA混凝土是我國結構自防水技術的重大突破。
根據建設部規定,按防水工程重要性分為四個等級,不管哪個防水等級,結構自防水是根本防線,因為防水卷材或涂料的外防水層,終歸存在老化破裂的問題,施工技術差引起的滲漏也是個大問題,如果采用普通混凝土作結構材料,由于收縮開裂就失去最后一道防線,這是建筑物滲漏的主要原因。
任何防水混凝土結構,抗裂比防滲更重要,不裂就不滲。要達到抗裂,采用補償收縮混凝土是理想材料,這是結構自防水的重要保證。
產品根據工程需要分為UEA(普通型膨脹劑),摻量10%-12%;HEA(高效型抗裂防水劑),摻量8%-10%,以及UEA復合型膨脹劑(緩凝泵送),摻量8%-10%;HEA(高性能抗裂防水劑),摻量8%-10%。
一、UEA膨脹劑、HEA高效抗裂防水劑的物理性能和堿含量:
品種
|
LOSS
%
|
SiO2
%
|
AI2O3
%
|
Fe2O3
%
|
Gao
%
|
Mgo
%
|
SO3
%
|
K2O
%
|
Na2O
%
|
R2O
%
|
UEA
|
2.58
|
30.25
|
13.46
|
1.15
|
16.98
|
1.24
|
29.67
|
0.16
|
0.15
|
0.55
|
HEA
|
1.51
|
23.76
|
16.52
|
1.01
|
27.32
|
1.19
|
32.34
|
0.41
|
0.1
|
0.36
|
UEA膨脹劑以及HEA高效抗裂防水劑為灰白色粉末,細度0.08篩篩余量小于10%,比重2.90,本公司生產的UEA產品為第三代產品,較第二代產品含有更多的活性AL2O3,其膨脹性能與強度性能均優于第二代UEA。
混凝土的耐久性越來越引起建筑工程界關注,為防止堿一骨料反應帶來的危害,北京市建委頒發了“關于使用混凝土外加劑有關規定”的通知(京建科1995第5號);“凡橋梁、地下、鐵道、人防、自來水廠、大型水池、承壓輸水管、水壩、深基礎、基樁等外露或地下結構以及經常處于潮濕環境的建筑結構工程(包括構筑物),必須使用低堿外加劑、每立方米砼因摻外加劑帶入的堿含量不超過1千克”。
本公司生產的UEA膨脹劑以及HEA高效抗裂防水劑的堿含量遠低于目前市售的膨脹劑和抗裂防水劑。
二、復合型UEA、HEA主要性能:
(一) 緩凝泵送型UEA
緩凝型是用UEA與特制緩凝泵送劑復合而成,它具有UEA補償收縮功能,同時具有緩凝泵送劑的性能,適用于15℃-40℃使用溫度下的商品砼、泵送砼。
1、 內摻(取代水泥用量)8%-10%。
2、 可配制C30-C45泵送砼,提高抗壓強度20%-30%.
3、 減水率為12%-18%,坍落度提高10cm以上,凝結時間延長2小時-12小時(可調整),可降低水化熱,可配制出不泌水、不離析、有良好可泵性的補償收縮砼。
4、 砼限制膨脹率為0.02%-0.04%,抗滲標號S30,達到抗裂防滲效果。
5、 摻緩凝泵送型UEA在高溫下(30℃以上)坍落度損失小。
(二) 高性能型HEA(高性能抗裂防水劑)
高性能HEA是采用HEA特制高效減水劑復合而成,它具有高強、高抗滲、高耐久性、防凍和抗裂的綜合性能,熱別適用于高強砼工程和特種結構砼工程。
1、 內摻(取代水泥用量)8%-10%。
2、 可配制C50-C80高強泵送砼,提高抗壓強度20%-30%。
3、 抗滲標號大于S40。
4、 抗凍標號大于D300。
5、 凝結時間延長2小時-6小時,水化熱降低20%。
6、 砼限制膨脹率0.02%-0.04%。
7、 減水率為18%-26%,坍落度提高10cm以上,可泵性好,不泌水,不離析。
三、物理性能
摻UEA、HEA的水泥砂漿物理性能
品種
|
摻
量
(%)
|
凝結時間
|
限制膨脹率%
|
抗壓強度
(Mpa)
|
抗壓強度
(Mpa)
|
||||
初凝
|
終凝
|
水中7d
|
空氣21d
|
7d
|
28d
|
7d
|
28d
|
||
UEA
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10-12
|
1:27
|
2:10
|
0.032
|
0.001
|
34.7
|
52.4
|
5.4
|
7.2
|
HEA
|
8-10
|
1:25
|
2:08
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0.038
|
0.001
|
40.3
|
54.6
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6.5
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7.9
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JC476-2001一等品
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>45min
|
<10h
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≥0.025
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≥-0.02
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≥25
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≥45
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≥4.5
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≥6.5
|
四、應用領域
l 實現砼結構自防水
砼防水的前提是抗裂,抗裂比抗滲更關鍵。加入膨脹劑后,一方面由于有效防止了砼的開裂;另一方面由于膨脹劑結晶具有填充、堵塞毛細孔隙改善孔結構和級配的作用,抗滲能力得到提高。用膨脹劑配制的補償收縮砼,可實現砼結構自防水,取消外防水層,防水費用僅為普通防水措施的1/3。
l 延長超長現澆結構后澆縫
普通砼由于收縮及其收縮積累,若一次建筑往往出現開裂,因此,設計和施工時規定30m-40m須預留后澆縫。后澆縫一般要經過40天—60天才能回填,工期延長,而且厚澆縫清理十分麻煩,填縫不好,還會留下滲漏隱患。根據膨脹劑砼補償收縮原理,經過多年的研究和大量工程實踐,在地下工程中,60m長可不設縫;超過60m時,為保險起見,用膨脹加強取代后澆帶,即在結構收縮應力最大的地方,多摻入膨脹劑以較大的膨脹來補償結構的收縮。膨脹加強帶位置一般設在原后澆帶的位置上,其寬度為2m,帶的兩側分別架設密孔鐵絲網,目的是防止砼流入加強帶內。施工時,先澆筑帶外微膨脹砼,澆到加強帶時,再增加2%-3%膨脹劑配制較大膨脹率混凝土(其膨脹率0.04%-0.06%)。考慮膨脹作用會使砼的自有強度降低,砼強度要比兩側砼高0.5個等級。由于兩側和鋼筋的絕對限制作用,膨脹砼的強度實際不會下降,相反起增強作用。加強帶澆完后,要特別加強養護,水養不少于14d。
工程實踐表明,以膨脹加強帶取代后澆縫,可實現超長構筑物的連續澆筑作用,不但可在隧道、地下工程和水工工程應用,獲得整體防水的效果,而且對于非防水的高層建筑現澆樓層的施工也可達到減少模板周轉,加快施工進度的效果。
l 大體積砼溫差裂縫控制
在大體積混凝土施工中,控制混凝土中心溫度與表面溫度之差是非常重要的。采用普通混凝土,溫差控制在25℃之內,否則往往因溫差應力而產生開裂(冷縮裂縫)。而采用膨脹劑補償收縮混凝土,這個溫差可放寬到30℃-35℃。
這意味著在大體積混凝土施工時,采用膨脹劑,放寬了溫控指標,一般不必再冷卻骨料,在混凝土中埋沒冷卻水管等傳統施工方法。這樣可大大節約昂貴的控溫費用。
五、使用注意事項
1、膨脹劑混凝土配合比設計與普通混凝土相同。但最低水泥用量應>300kg/m3。水工、海工大體積混凝土例外。膨脹劑加入量(E)按內摻(替換水泥率)計算,即E/C+EoC-水泥,E-膨脹劑。膨脹劑混凝土配合比設計要經試驗確定。
2、攪拌混凝土可在現場攪拌站拌制。膨脹劑稱量要有專人負責,誤差應<0.5%,對膨脹劑計量裝置要隨時檢查。膨脹劑原則上與其它材料一起投入攪拌機中。攪拌時用強制式攪拌機比普通混凝土延長30秒以上;用自落式攪拌機時要延長1分鐘以上,攪拌時間以達到均勻狀態才能出料。
3、混凝土運輸、振搗與普通混凝土一樣。但是,對于自防水混凝土更要注意振搗密實,不能漏振、欠振、過振。施工縫處理按常規,但外縫要用膨脹劑砂漿抹一天防水袋覆蓋。
4、澆注完的混凝土不能受陽光直射,應及時用草席等覆蓋。混凝土硬化后有專人負責養護,養護時間不少于14天,使混凝土經常保持在溫潤狀態。模板拆除時間規定與普通混凝土相同,在冬季要適當延長。拆模板后,混凝土暴露面,特別是外壁,必須用濕草席、薄膜類覆蓋養護。
5、拆模板后的混凝土如出現蜂窩狗洞,可把松浮地方剔除,再用摻膨脹劑的砂漿或豆石混凝土修補完好。
6、膨脹劑混凝土不能用于工作環境長期處于80℃以上工程,施工溫度低于5℃時,要采取保溫措施。
六、包裝:
采用符合編織袋包裝,凈重50kg±1kg。保質期十八個月。