胡宝平

（东莞市建中宝实业有限公司，广东 东莞 523187）

补偿收缩混凝土技术应用注意事项

胡宝平

（东莞市建中宝实业有限公司，广东 东莞 523187）

本文从混凝土强度等级、水泥用量、矿渣粉和粉煤灰比例等角度了阐述了混凝土配合比设计及优化注意事项，同时介绍了膨胀加强带设置、混凝土浇筑等关键环节的要点，以期消除应用中的盲点，提高工程质量。

补偿收缩混凝土；水泥用量；混凝土配合比；水化热；膨胀加强带

补偿收缩混凝土是一种利用混凝土膨胀剂水化生成的膨胀性产物在约束条件下产生一定的预压应力，可以补偿或部分补偿混凝土收缩变形，从而防止或减少混凝土实体结构开裂的一种特殊混凝土。它是一种工程界公认的技术可行、经济合理的技术手段。随着我国建设的发展，混凝土技术的进步，大型、超大型地下建筑十分普遍，高强度等级混凝土在工程中的应用也越来越多。然而，由于水泥细度的增加、优质矿物掺合物的减少、混凝土配合比设计不合理、施工过程中管理不到位等原因，导致部分工程即使采用了补偿收缩混凝土技术，工程依然开裂，没有达到预期的抗裂效果，使得部分人对补偿收缩混凝土产生了一定的质疑。补偿收缩混凝土应用技术是一项系统工程，它涉及到设计方、承包方、施工方、监理等各方，从膨胀剂采购、混凝土制备、浇筑到后期养护，对最终应用效果都有影响极大。

本文从混凝土强度等级、水泥用量、矿渣粉和粉煤灰比例等角度阐述了混凝土配合比设计及优化注意事项，同时介绍了膨胀加强带设置、混凝土浇筑等关键环节的要点，以期纠正应用补偿收缩混凝土过程中易犯的错误。

1 补偿收缩混凝土配合比设计

1.1 混凝土强度等级

通常情况下，混凝土强度等级越高，其承受荷载能力越强，耐久性等各方面性能都有所提高。由于国内建筑实行终身制，设计承担着较大的责任，从保护自身及建筑安全使用角度出发，国内建筑的混凝土强度等级不断提高。混凝土强度等级提高，意味着单方混凝土胶凝材料增加，混凝土水化放热增大，水化温升提高。再加上国内使用的水泥过细，水化放热更加集中，使得国内混凝土温度收缩裂缝十分普遍[1]，尤其是夏季，外墙裂缝难以控制。地下建筑（如地下室、地下车库等）的外墙通常不用于承担主体荷载，因此在结构安全许可的条件下，应尽量降低其混凝土强度等级。

某商场地下二层地上五层，框架－剪力墙结构，尺寸150m×83m。地下外墙非承重主体荷载，外墙厚度 400mm，设计给出的混凝土强度等级为 C50，抗渗等级 P8。该工程使用混凝土配合比见表 1，混凝土现场测温结果见图 1。

表1 某商场地下室外墙混凝土配合比 kg/m3

由表 1 可知，为了保证混凝土实体结构强度，C50 混凝土单方胶凝材料用量达到 545kg/m3，水泥用量更是高达360kg/m3。此外，该商场施工正好处于夏季 7～8 月，混凝土入模温度较高，“胶凝材料用量大＋环境温度”双重原因下导致混凝土早期水化放热特别集中，浇筑 25h 后达到最高温升 64.68ºC。如此剧烈的温升导致即使掺了混凝土膨胀剂的外墙，依然每隔 2m 左右出现一条裂缝（见图 2）。由图 2 可知，裂缝由导墙直至顶板，并且贯穿，由上至下三个测点的裂缝宽度随着时间的延长而先增长后缩短，变化范围分别为由 0.30→0.52→0.50mm，0.56→0.64→0.56mm，0.40→0.54→0.50mm。

实际上该工程外墙裂缝主要是混凝土强度等级过高+夏季施工造成的，与是否掺膨胀剂无关。因此，在应用补偿收缩混凝土技术时，对于无需承担主体荷载的地下建筑外墙，其混凝土强度等级在满足安全使用前提下，应尽可能得低，通常 C30～C35 混凝土即可满足要求。这样一来，既节省材料、降低造价，有利于节能减排，又可以提高工程质量，同时突出补偿收缩混凝土的功效。

图1 C50 外墙温升曲线

图2 外墙裂缝宽度记录

1.2 单方水泥用量

GB 50108—2008《地下工程防水技术规范》4.1 条指出，“在满足混凝土抗渗等级、强度等级和耐久性条件下，水泥用量不宜小于 260kg/m3”[2]。JGJ/T 104—2011 《建筑工程冬期施工规程》6.1.3 条要求“混凝土最小水泥用量不宜低于 280kg/m3”[3]，以上两部规范均给出了最小水泥用量的规定。

随着混凝土技术的进步，矿物掺合料大量应用于混凝土中，不但可以降低生产成本，还对改善混凝土施工性能、耐久性能及强度方面起着重要的作用，已经成为水泥混凝土不可缺少的重要组分。尽管水泥活性较高，是水泥混凝土抗压强度的主要贡献者，但其水化产生大量的水化热同样是诱导混凝土开裂的主要元凶，不利于结构的耐久性。因此，混凝土设计时应以胶凝材料用量为准，而不是控制水泥用量。并且，上述两部规范给出的是“不宜”，而不是“不应”，在其条文说明中也明确指出水泥用量可以低于给出的限值。

因此，当补偿收缩混凝土应用于地下建筑或者冬季施工时，应根据工程实际情况，如混凝土结构部位、尺寸、强度等级、施工季节进行综合考虑，应该读懂规范给出规定的真正意图，而不是生搬硬套规范。否则配制 C30～C35 补偿收缩混凝土时，原本单方 220kg 的水泥用量非得用到 260kg 或280kg 才可以，而这些过多的水泥用量会使混凝土水化温升增加，对工程不利，并且增加生产成本。

某机场后勤保障楼地下工程，混凝土强度等级为 C35，监理要求单方水泥用量不得低于 260kg/m3，并且膨胀剂掺量按产品说明书给出的 8% 计，未进行混凝土限制膨胀率测量。结果混凝土拆模后当天就发现外墙有大量裂缝，并且外墙两侧裂缝呈“倒八字”，中间为竖向裂缝，这是典型的温度裂缝。后经专家论证，将水泥用量由原来的 260kg/m3降为 225kg/m3，按限制膨胀率确定膨胀剂掺量，同时加强外墙温度监测和养护工作，延迟拆模时间。采用上述措施后，外墙几乎没有开裂。

1.3 矿渣粉与粉煤灰

由于来源广、价格便宜，矿渣粉、粉煤灰是混凝土搅拌站主要常用的活性矿物掺合料，可以减少混凝土需水量、泌水和坍落度损失，对于抑制碱—骨料反应，减少混凝土结构早期温度裂缝，提高混凝土密实度，提高抗渗和抗侵蚀能力有明显效果[4]，在改善混凝土性能的同时，大幅降低造价。

矿渣粉、粉煤灰都具有形态效应、活性效应和微集料效应。粉煤灰相对来说形态效应较好，并且其自身不具有水化硬化特性，只有在外界激发（如硅酸盐水泥、激发剂）作用下，才能产生胶凝性，因而其强度贡献主要在于后期。而矿粉本身就具有水化硬化特性，在加水拌合后就可以自行水化产生强度，外界激发时活性更佳。因此，二者在应用于配制补偿收缩混凝土时会有不同的侧重点。

温度对于水泥混凝土水化硬化影响较大，冬季为了保证混凝土强度，通常会提高一个强度等级。由于粉煤灰活性相对较弱，而矿渣粉来得更快一些，因此冬季配制补偿收缩混凝土时应大量使用矿渣粉，少用或不用粉煤灰。而夏季时，由于环境温度较高，再加上矿渣粉自身的水化硬化特性，矿渣粉也会参与早期水化反应，加快水泥混凝土水化放热，从而推高混凝土温升。因此，夏季时应大量使用粉煤灰，少用矿渣粉，这样对于预防混凝土开裂有利。

某机电大楼地下室建筑面积 2200m2左右，外墙混凝土强度等级为 C35，厚度 400mm，混凝土膨胀剂掺量为单方35kg，施工时间为 9 月份。由于搅拌站的粉煤灰品质较差、需水量高，要使混凝土坍落度达到 (210±20)mm，与配合比为“粉煤灰用量为 40kg/m3＋矿渣粉用量为 120kg/m3”相比时，配合比为“粉煤灰用量 120kg/m3＋矿渣粉用量 40kg/m3”的混凝土单方用水量要由 170kg 增加至 190kg，显然如此高的单方用水量会严重影响混凝土的强度等一系列性能。基于保证强度的角度，该工程浇筑时采用了高矿渣粉掺量的配合比浇筑外墙，结果拆模后，外墙裂缝每隔 1～2m 一条。

因此，配制补偿收缩混凝土时，使用矿渣粉和粉煤灰时要考虑季节的影响。

2 膨胀加强带设置与浇筑

膨胀加强带主要是取消原有的后浇带，通过浇筑更大膨胀量的膨胀混凝土，通过其膨胀应配合补偿收缩混凝土实现补偿收缩混凝土的连续无缝施工。按类型可分为连续式膨胀加强带、间歇式膨胀加强带和后浇式膨胀加强带（具体构造见图 3）。其中，连续式膨胀加强带无需设置钢板止水带，浇筑时只需要中途换浇加强带膨胀混凝土即可；间歇式膨胀加强带需要在施工缝处设置单边钢板止水带，下次浇筑时先浇筑强带膨胀混凝土，再浇筑补偿收缩混凝土；而后浇式则需要保留两条止水钢板，与普通后浇带做法一样，但是其在两侧混凝土浇筑完 7～14d 即可。值得注意的是，应用过程中留缝的部位必须设置止水构造，同时注意浇筑顺序。

图3 不同膨胀加强带的具体构造

某地下车库采用补偿收缩混凝土技术，为了消除因断灰等不利因素而影响工程质量，基础筏板按传统后浇带方式留置，在浇筑过程中依据现场具体情况进行连续式浇筑或间歇式浇筑。然而在浇筑过程中，由于未对后浇带靠近导墙处进行补焊止水钢板处理，导致连续浇筑两个标段之间的后浇带缺失止水构造（见图 4），后期不得不在该处增设预水膨胀止水胶条。

图4 部分水平止水钢板缺失

此外，后浇式膨胀加强带止水钢板处，用于拦隔混凝土的铁线网应加密并固定牢固，否则振捣施工过程中易破损发生跑灰（见图 5）。后期清理十分费事，并且易在该处埋下渗漏隐患。清理过后的加强带可以在上面覆盖废旧模板。

图5 后浇式膨胀加强带清理

3 导墙二次振捣及积水坑施工冷缝

3.1 导墙二次振捣

现代泵送混凝土到场坍落度基本在 (180±30)mm，属于流态混凝土，对于竖向结构上翻 30cm 左右高的导墙来说，需要进行多次回浇筑和多次振捣，才能保证该处不发生渗漏。然而由于国内施工人员素质、现场管理等原因，该处经常发生漏振现象，蜂窝、孔洞等缺陷十分普遍（见图 6）。施工过程中应安排专人负责监管导墙的二次振捣。对于这些缺陷，应安排工人剔凿，并用防水砂浆或防水豆石混凝土进行填补，并且导墙迎水面涂刷聚合物水泥防水涂料，基本可保证该处无渗漏。

图6 导墙振捣不到位

3.2 积水坑施工冷缝

在基础筏板浇筑过程中，对于积水坑和电梯井部位，人们更多关注点在于防止模板上浮，而很少注意该部位的施工冷缝问题[5]。然而，工程实践反馈的信息表明，积水坑、电梯井处因施工冷缝导致的渗漏越来越多（见图 7）。因此，浇筑该部位时应安排人员定期用钢筋插捣一下，看混凝土是否接近初凝，同时加强该处的混凝土振捣工作。

图7 施工冷缝

4 小结

补偿收缩混凝土应用是一项系列工程，它涉及设计、建设方、总承包、施工方、混凝土搅拌站、膨胀剂供应厂商，只有加强过程中的细节管理，加强膨胀剂采购、检验，及混凝土配合比设计优化、施工管控，才能真正实现补偿收缩混凝土技术的优势，提高工程质量。

[1] 关天松．基于温度效应分析的超长地下室混凝土结构裂缝控制[D]．广州大学[A]，2014．

[2] GB 50108—2008，地下工程防水技术规范[S]．

[3] JGJ/T 104—2011，建筑工程冬期施工规程[S]．

[4] 刘慧军．大直径钢管混凝土顶升施工关键技术[J]．施工技术，2014, 12: 89-93．

[5] 毛庆东．高层建筑基础承台大体积混凝土施工技术研究[D]．西安建筑科技大学[A]，2011．

［通讯地址］东莞市道滘镇南阁工业区三横路之一（523187）

Some tips of the application technology of shrinkage compensating concrete

Hu Baoping
(Dongguan Jianzhongbao Industrial Co., Ltd., Guangdong Dongguan 523187)

The matters needing attention about concrete mix design and optimization are elaborated in this paper from the point of concrete strength, cement content, and the ration of slag and fly ash. Meanwhile, the key of expansion reinforcing band setting and concrete placement are also introduced, in order to eliminate the application blind spot and improve the project quality.

shrinkage compensating concrete; cement content; concrete mix; hydration heat; expansion reinforcing band

胡宝平（1969－），男，工程师。