掺膨胀剂混凝土配合比设计中应注意的问题

在混凝土的各种强度中，抗拉强度最低，一般情况下抗拉强度仅为抗压强度的7%～11%，抗拉强度与抗弯强度之比约为0.5～0.6。因此混凝土的开裂主要是由于混凝土中的拉应力超过抗拉强度而引起的。为了提高混凝土的抗渗性能，以及减免由于混凝土收缩而产生的裂缝，在混凝土中经常加入膨胀剂。混凝土膨胀剂的功能是使硬化后的混凝土产生一定的体积膨胀，抵销混凝土硬化早期产生的体积收缩。水泥与水反应后其绝对体积总是减小的，掺入膨胀剂后反应生成的钙矾石、Ca2和Mg2 可以使水泥体积产生微膨胀。膨胀剂已经广泛地应用于补偿收缩混凝土、填充用膨胀混凝土、自应力混凝土和灌浆用膨胀砂浆。

一、实际工程中，施工单位在委托设计掺膨胀剂混凝土配合比时，经常出现以下问题。

　　1. 只注明掺用膨胀剂而不注明混凝土的使用部位。不同用途的混凝土对限制膨胀率的要求是不同的。

　　2. 只注明混凝土的强度等级、抗渗等级、坍落度等技术指标，而没有注明混凝土的限制膨胀率的设计值。实际上对限制膨胀率的要求是掺膨胀剂混凝土区别于普通混凝土的一项重要技术指标。

二、试验单位设计掺膨胀剂混凝土配合比时，容易出现以下问题。

　　1. 不区分混凝土的用途，用相同的方法进行混凝土配合比设计。

　　例如，用相同的原材料进行抗渗混凝土和结构后浇带混凝土配合比设计时，当两个配合比设计强度、坍落度等技术指标要求相同时，我们经常会认为两个配合比相同，膨胀剂掺量一样。这种理解是不正确的。

　　GB50119—2003《混凝土外加剂应用技术规范》规定，掺膨胀混凝土的适用范

表1 掺膨胀剂混凝土的适用范围

围和各项技术参数见表1、2。

　　从表1、2 可以看出，两种混凝土在使用过程中对限制膨胀率的要求有所不同因此限制膨胀率应作为一个重要指标在其配合比设计时予以考虑，否则混凝土将无法正常使用或影响混凝土的耐久性。膨胀剂种类的不同及膨胀剂的掺量不同是影响限制膨胀率的重要因素，因此在膨胀剂种类相同的情况下，应调整膨胀剂的掺量，使混凝土的限制膨胀率达到规范或设计要求。对于抗渗混凝土要求在满足强度要求的前提下提高混凝土的抗渗能力。在混凝土配合比设计中，强度为第一考虑要素，膨胀为第二考虑要素。而对于后浇带混凝土配合比设计，在满足强度的同时要求必须达到工程要求的限制膨胀率的设计指标，其强度与限制膨胀率值两因素并重。

2. 在配合比设计中对膨胀剂的掺量有不正确认识。

　　对于相同的膨胀剂不论使用何种水泥、砂、石、粉煤灰，都采用相同的掺量；不管混凝土的强度等级、抗渗等级、使用功能是否相同，都使用相同的掺量。在配合比设计时这种作法是不正确的，由于各厂的水泥和粉煤灰活性不同、各地的砂石质量差异较大，因此，对于不同原材料相同强度等级、抗渗等级、限制膨胀率值的混凝土，膨胀剂的掺量应有所不同；对于不同强度等级、抗渗等级、限制膨胀率值的混凝土，膨胀剂的掺量应有所不同，不应一律采用厂家的推荐掺量。在试配时应该选择不同的掺量进行试拌，根据限制膨胀率的检测值选择适宜的膨胀剂掺量，通过各项技术指标的检测值确定符合委托要求的经济配合比。

　　3. 只检测混凝土的坍落度、强度、抗渗性能等技术指标，而忽视了对设计限制膨胀率的检测。认为只要掺了膨胀剂就完事了，对于掺膨胀剂后混凝土是否达到了设计限制膨胀率值没有提供科学的依据，因此，不进行限制膨胀率值的试验，这是十分错误的。只有通过实际的限制膨胀率测量才能确定配合比是否合理，才能进行配合比的调整。

　　这两个问题的产生多是由于不进行限制膨胀率测量导致的。掺膨胀剂混凝土属于特种混凝土，它是在不损害混凝土强度的条件下以减小收缩变形为主要特征，因此，它的配合比设计有自己的技术特征，其设计原则与普通混凝土大致相同，除满足设计强度等级、抗渗等级以外，还必须达到工程要求的限制膨胀率的设计指标，这是与普通混凝土配合比设计的最大区别。

三、掺膨胀剂混凝土配合比设计步骤

　　1. 检查混凝土配合比委托单的填写是否完整，例如混凝土使用部位、设计限制膨胀率等。

　　2. 按JGJ 55—2000《普通混凝土配合比设计规程》进行，同时在进行配合比设计时还应满足GB 50119—2003《混凝土外加剂应用技术规范》中对掺膨胀剂混凝土配合比设计的要求。

　　3. 检测混凝土各项技术指标，尤其是应检测限制膨胀率值是否达到设计要求。

　　4. 如果试验结果与设计指标偏差较大，应认真分析原因，进行配合比调整，继续按上述过程试拌混凝土，检测混凝土的技术指标，直至满足委托要求，且较为经济。

　　混凝土拌和物坍落度如果不符合要求，应准确测量外加剂减水率，正确选择用水量和调整砂率。

　　如果强度不符合要求，应调整水灰比，调整膨胀剂及粉煤灰取代水泥量。

　　如果限制膨胀率不符合设计要求，当限制膨胀率低于设计指标时，应提高膨胀剂的掺量。

　　5.最后确定配合比。