白 阳

（辽宁省建设事业指导服务中心，辽宁 沈阳 110031）

混凝土在生产、浇筑、养护及使用过程中，常常因为干燥失水、温度下降、养护不当等原因出现体积收缩。补偿收缩混凝土在硬化过程中产生的膨胀可以用来抵消或补偿结构体系在非补偿条件下产生的收缩，从根本上消除混凝土开裂造成的影响，从而解决结构的开裂问题。

限制膨胀率是指混凝土的膨胀被钢筋等约束体限制时导入钢筋的应变值。该数据通常用一定长度的钢筋的伸长值来加以表示。通过测量配筋率一定的单向限制器具的变形就可以算得该混凝土的限制膨胀率。膨胀剂的限制膨胀率是膨胀剂产品的关键质量和技术指标。按照《混凝土膨胀剂》（GB23439）标准规定的方法测定。补偿收缩混凝土的限制膨胀率是工程设计指标，按现行国家标准《混凝土外加剂应用技术规范》（GB50119）规定的方法测定[1]。

1 补偿收缩混凝土原理及施工要求

1.1 原理

掺膨胀剂的补偿收缩混凝土大多应用于大型钢筋混凝土结构工程，同时对有害裂缝有控制要求，例如，大型筏板、超长剪力墙等。掺有膨胀剂的混凝土想要发挥预期的预压应力，须满足一定的限制条件。例如，通过设置构造钢筋可以更加充分地利用混凝土膨胀能，设计人员在设计该类结构时必须依据结构类型在相关的结构部位，合理设置温度钢筋及设置结构施工断缝，详细注明膨胀剂类型及添加比例，避免出现只写混凝土掺入膨胀剂、强度等级、抗渗等级，对混凝土的限制膨胀率没有明确标注，造成施工单位对膨胀剂加入量错误理解，达不到补偿收缩效果，进而出现质量事故。按《混凝土外加剂应用技术规范》（GB50119）要求，掺有膨胀剂的补偿收缩混凝土在水中养护14d，如其限制膨胀率达到0.015%，相当于在结构中建立了不小于0.2MPa预压应力[1]。在实际工程中，大型结构自身混凝土的限制膨胀率通常控制在0.02%～0.03%，填充用该类混凝土的限制膨胀率通常控制在0.035%～0.045%之间。施工单位或混凝土生产企业应根据设计给出的限制膨胀率，通过试配确定膨胀剂的最佳掺量，在满足混凝土强度、抗渗等级及补偿收缩效能的情况确定混凝土最佳配合比，使其发挥控制结构有害裂缝的效能。规范规定，当采用补偿收缩混凝土时，结构设计者应在图纸上注明该混凝土的强度等级、抗渗标号及水中养护14d的混凝土限制膨胀率[2]。

试验表明，在掺膨胀剂的同一混凝土配合比下，如采用不同厂家生产的水泥，膨胀率有所不同，因此在确定混凝土限制膨胀率时必须使用施工现场原材料试配补偿收缩混凝土。在满足混凝土强度等级和抗渗等级情况下，必须达到限制膨胀率的设计要求，否则要调整膨胀剂掺量[3]。必须指出，厂家推荐的膨胀剂掺量只能作为参考，要根据施工中所用原材料配制补偿收缩混凝土，检测混凝土限制膨胀率，并以此作为配合比的主要依据，这就要求混凝土试验室配备能够检测限制膨胀率的仪器设备和人员。

1.2 施工要求

1.2.1 膨胀剂参量。膨胀剂的掺量应以膨胀剂质量占混凝土中胶凝材料总质量的百分数表示。膨胀剂按“内掺法”以胶凝材料为基数计算膨胀剂的用量。设基准混凝土配合比中水泥用量为C，掺合料用量为F，膨胀剂取代胶凝材料率为K，则膨胀剂用量E=（C+F）K，水泥用量为C’=C(1-K)，掺合料用量为F’=F(1-K)。

补偿收缩混凝土中的胶结材料为水泥、掺合料和膨胀剂，如果简单利用膨胀剂和掺合料掺量取代水泥用量，则单位体积混凝土中的实际水泥用量将大大减少，必然会影响混凝土强度等级，这就需要在满足限制膨胀率的同时按相关规范确保的最小水泥用量，来保证混凝土强度值[1]（见表1）。

表1 补偿收缩混凝土胶凝材料最少用量

1.2.2 混凝土拌制。该类混凝土的拌制应遵循石、水泥、砂、水的投料顺序，膨胀剂同水泥或其他外加剂一同投入搅拌机中，膨胀剂重量应严格执行施工配合比要求，重量偏差控制在2%以内，精准计量，考虑混凝土胶凝材料的多样性，其搅拌时间应比普通混凝土延迟30s[4]。

1.2.3 混凝土浇筑。掺膨胀剂的混凝土在浇筑过程中应避免太阳直接暴晒，考虑超长结构的防渗裂要求，在计划浇筑区内应连续浇筑，不得中断，避免出现冷缝施工。混凝土振捣必须密实，不得漏振、欠振和过振[4]。后浇缝中杂物必须清除干净，浇筑前充分湿润，然后再灌注补偿收缩混凝土。

1.2.4 混凝土养护。补偿收缩混凝土只有充分保湿养护才能更好地发挥其膨胀效应，施工中必须重视后期养护工作[4]。膨胀结晶体钙矾石形成需要水。浇筑后1～7d内仍是形成过程，只有充分吸收水分才能发挥混凝土的膨胀效应。规范规定，此类混凝土暴露在大气中的混凝土应进行潮湿养护，养护期不得小于14d，如此段时间养护不及时，易造成质量事故。

2 无缝设计方法

2.1无缝设计是工程设计中采用补偿收缩混凝土，在温度应力最大位置设置膨胀加强带，取代温度后浇带，实现混凝土连续浇筑，形成超长结构的一种设计方法。补偿收缩混凝土在硬化过程中产生膨胀作用，限制膨胀率随膨胀剂掺量的增加而增大，通过调整膨胀剂掺量，可以获得不同膨胀效果的混凝土。在钢筋和混凝土共同作用下，钢筋受拉，混凝土受压，当钢筋拉应力与混凝土压应力平衡时，则根据混凝土竖向收缩应力分布曲线，在应力最大处，提高限制膨胀率，使混凝土的膨胀应力达到最大，随着竖向收缩应力减小而在两侧给予较小的膨胀应力，目的是全面抵消结构自身产生的收缩应力，达到控制裂缝产生的效果，这就是无缝结构设计理论依据[5]。

2.2平板结构：在平板结构设计中，在应力最大处，设膨胀加强带，宽度在2m以内，此处较普通后浇带要宽，带的两侧铺设竖向阻断，防止混凝土在浇筑时流入加强带，虽然是连续浇筑但不同种混凝土不能掺杂。施工时，膨胀加强带外用限制膨胀率为0.02%～0.03%小膨胀混凝土浇筑，带内用限制膨胀率为0.04%～0.06%且比两侧高一级的大膨胀混凝土浇筑，如此循环下去，可实现超长结构的连续浇筑。对于无防水要求的普通楼板，考虑可允许出现小于0.3mm裂缝同时不影响结构安全[5]，在膨胀加强带两侧可选用限制膨胀率为0.01%～0.02%小膨胀混凝土浇筑，带内仍选用限制膨胀率为0.04%～0.06%且比两侧高一级的大膨胀混凝土浇筑，这样既可节约成本，又可加快施工进度。

2.3 墙体结构：对于墙体超长结构，由于结构厚度小，面积较大，竖向结构既不利于保湿，也不利于保温，受气温和空气风力的影响较大，较平板结构更易出现收缩裂缝，因此不宜采用膨胀加强带，而应采取后浇加强带的工艺。即在带外用限制膨胀率为0.02%～0.03%小膨胀混凝土浇筑，养护14d之后，用限制膨胀率为0.04%～0.06%且比两侧高一级的大膨胀混凝土浇筑带内。此方法与传统温度后浇带施工方法相同，需留置挡流槽，不同之处在于，后浇加强带的宽度一般为2m以上，需用限制膨胀率较高的补偿收缩混凝土，但回填时间可控制在14d以内，较传统温度后浇带回填时间缩短30d左右。

由于混凝土结构具有长大化、复杂化和结构可变化，无缝设计方法为工程设计提供了一种先进的设计理念，在工程设计中可灵活运用[6]。必须指出，膨胀加强带和后浇加强带的本质是以膨胀应力补偿水平方向的混凝土收缩应力，它可以取代后浇缝，但其不可取代有沉降功能的沉降缝。

3 补偿收缩混凝土的监管方法

3.1 设计单位应合理设计补偿收缩混凝土结构

设计单位在结构设计时应对补偿收缩混凝土设计给予重视，应充分考虑一体式板墙给结构带来的影响，调整结构的安全系数，并在设计文件中明确膨胀加强带、后浇加强带的位置及设计参数，即提高结构整体性，加快施工进度，又可降低工程造价，同时要对其施工要点进行设计交底工作，参与主体结构的验收工作。

3.2 加强一体式板墙结构的设计文件审查

施工图审查机构在设计文件审查时，对设计补偿收缩混凝土结构图纸的设计深度、技术措施和膨胀加强带、后浇加强带的位置进行重点审查。

3.3 施工单位对补偿收缩混凝土结构要严格按图施工

施工单位应严格按照设计图纸进行结构施工，对混凝土的限制膨胀率要严格控制，涉及膨胀加强带、后浇加强带的工程要做好专项施工方案，专项施工方案中应明确施工顺序、质量验收标准，做好隔断，控制好二次浇筑时间，建立相应隐蔽工程验收记录。施工过程中严格混凝土限制膨胀率的型式检验，探索后期混凝土实体结构裂缝的实体检测方法，增加对混凝土生产企业的施工配合比的抽查频次，达到对此项工程的全方位质量控制。

3.4 规范补偿收缩混凝土结构的质量验收

施工单位和监理单位应在施工过程中留存关键节点和部位的影像资料，并形成补偿收缩混凝土结构施工质量的检验标准，建立健全隐蔽工程验收资料，并随施工进度形成检验记录。

3.5 加大全现浇外墙施工质量监管力度

质量监督机构应加大对补偿收缩混凝土结构工程施工质量的监管力度，对设计图纸深度、专项施工方案、隐蔽工程验收记录、限制膨胀率的型式检验报告等资料进行抽查，将膨胀加强带、后浇加强带纳入监督报验程序，同时加强对不按设计及施工方案施工行为的处罚力度，对此类工程质量进行全过程监管。