基本概念

1、RISN-TG002-2006补偿收缩混凝土应用技术导则第2.0.1条：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或氧氧化钙等，使混凝土产生体积膨胀的外加剂。

【说明】本导则所指的膨胀剂，包括水化产物为钙石(CA3CaSO4·32H2O)的硫铝酸钙类膨胀剂、水化产物为钙矶石和氢氧化钙的硫铝酸钙-氧化钙类膨胀剂、水化产物为氢氧化钙的氧化钙类膨胀剂，不包括其他类别的膨胀剂。

【膨胀剂的选用】选用膨胀剂时，首先检验它是否达到国家现行标准《混凝土膨胀剂》JC476-2001的要求。主要看三项:一是水中7d限制膨胀率不小于0.025%，二是掺量不大于12%，三是碱含量不大于0.75%。标准规定的膨胀剂有三种类型:硫铝酸钙类、氧化钙一硫铝酸钙类和氧化钙类。每种膨胀剂都有各自的特点，应视混凝土配制水平、原材料状况和工程特点合理选用。

2、补偿收缩混凝土应用技术规程 JGJ/T 178-2009第2.0.4条：补偿收缩混凝土 是指：由膨胀剂或膨胀水泥配制的自应力为0.2～1.0MPa的混凝土。

补偿收缩混凝土的基本抗裂原理：补偿收缩混凝土在湿养期间，产生膨胀，在干空中它同样会产生干缩，但它的收缩落差比普通混凝土要低30%左右，一般小于极限拉伸变形Sp不会开裂;如果大于Sp则会开裂。由于补偿收缩混凝土干缩开始时间往后推迟，此期间混凝土的抗拉强度得到长足的增长，已能够抵抗混凝土干缩所产生的拉应力，故可减免有害裂缝的产生。

3、RISN-TG002-2006补偿收缩混凝土应用技术导则第2.0.2条：限制膨胀率指混凝土的膨胀被钢筋等约束限制时导入钢筋的应变值，用钢筋的单位长度伸长值表示

【说明】限制膨胀率是通过配筋率一定的约束器具测定的。膨胀剂的限制膨胀率是膨胀剂产品的质量指标，按《混凝土膨胀剂》JC476标准方法测定。补偿收缩混凝土的限制膨胀率是工程设计指标，按《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119规定的方法测定。

3.0.3 补偿收缩混凝土的限制膨胀率应符合表3.0.3的规定。

4.0.2 补偿收缩混凝土的设计取值应符合下列规定：
1 补偿收缩混凝土的设计强度等级应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的规定。用于后浇带和膨胀加强带的补偿收缩混凝土的设计强度等级应比两侧混凝土提高一个等级。
2 限制膨胀率的设计取值应符合表4.0.2的规定。使用限制膨胀率大于0.060%的混凝土时，应预先进行试验研究。

4、膨胀剂适用情况

（1） 补偿收缩混凝土应用技术规程 JGJ/T 178-2009第3.0.1 条补偿收缩混凝土宜用于混凝土结构自防水、工程接缝填充、采取连续施工的超长混凝土结构、大体积混凝土等工程。以钙矾石作为膨胀源的补偿收缩混凝土，不得用于长期处于环境温度高于80℃的钢筋混凝土工程。

（2） 混凝土外加剂应用技术规范 GB 50119-2013第13.2.1条 用膨胀剂配制的补偿收缩混凝土宜用于混凝土结构自防水、工程接缝、填充灌浆，采取连续施工的超长混凝土结构，大体积混凝土工程等；用膨胀剂配制的自应力混凝土宜用于自应力混凝土输水管、灌注桩等。

【条文说明】    目前膨胀剂主要是掺入硅酸盐类水泥中使用，用于配制补偿收缩混凝土或自应力混凝土。表1是其常见的一些用途。

表1 膨胀剂的一些常见用途

【特别说明】补偿收缩混凝土的膨胀效能主要在湿养14d前发，后期胀微小，后期强度不仅不会下降，而且有明显提高。由于混凝土结构的收缩裂缝大多出现在14d以前。因此，补偿收缩混凝土主要应用于减免收缩裂缝的混凝结构工程。至于荷载裂缝和不均匀沉降裂缝，则应由结构设计解决。补偿收缩混土最适用于温度和湿度变化较小的地下、水工、隧道和海工工程以及后浇带和回填槽工程，也适用于具有良好保温措施的房屋、厂房楼板和屋面结构层。

5、膨胀剂掺量

13.5.3 掺膨胀剂混凝土的胶凝材料最少用量应符合表13.5.3的规定。

表13.5.3 胶凝材料最少用量

6.0.2 膨胀剂掺量应根据设计要求的限制膨胀率，并应采用实际工程使用的材料，经过混凝土配合比试验后确定。配合比试验的限制膨胀率值应比设计值高0.005％，试验时，每立方米混凝土膨胀剂用量可按照表6.0.2选取。

6.0.3 补偿收缩混凝土的水胶比不宜大于0.50。

6、养护条件

8.0.3 补偿收缩混凝上的养护应符合下列规定：
1 补偿收缩混凝土浇筑完成后，应及时对暴露在大气中的混凝土表面进行潮湿养护，养护期不得少于14d。对水平构件，常温施工时，可采取覆盖塑料薄膜并定时洒水、铺湿麻袋等方式。底板宜采取直接蓄水养护方式。墙体浇筑完成后，可在顶端设多孔淋水管，达到脱模强度后，可松动对拉螺栓，使墙体外侧与模板之间有2～3mm的缝隙，确保上部淋水进入模板与墙壁间，也可采取其他保湿养护措施。
2 在冬期施工时，构件拆模时间应延至7d以上， 表层不得直接洒水，可采用塑料薄膜保水，薄膜上部再覆盖岩棉被等保温材料。
3 已浇筑完混凝土的地下室，应在进入冬期施工前完成灰土的回填工作。
4 当采用保温养护、加热养护、蒸汽养护或其他快速养护等特殊养护方式时，养护制度应通过试验确定。

13.5.1 掺膨胀剂的补偿收缩混凝土，其设计和施工应符合现行行业标准《补偿收缩混凝土应用技术规程》JGJ/T 178的有关规定。其中，对暴露在大气中的混凝土表面应及时进行保水养护，养护期不得少于14d；冬期施工时，构件拆模时间应延至7d以上，表层不得直接洒水，可采用塑料薄膜保水，薄膜上部应覆盖岩棉被等保温材料。

7、试验及检验

（1）补偿收缩混凝土应用技术规程 JGJ/T 178-2009第10.0.3条 对于补偿收缩混凝土的限制膨胀率的检验，应在浇筑地点制作限制膨胀率试验的试件，在标准条件下水中养护14d后进行试验，并应符合下列规定：
1 对于配合比试配，应至少进行一组限制膨胀率试验，试验结果应满足配合比设计要求。
2 施工过程中，对于连续生产的同一配合比的混凝土，应至少分成两个批次取样进行限制膨胀率试验，每个批次应至少制作一组试件，各批次的试验结果均应满足工程设计要求。
3 对于多组试件的试验，应取平均值作为试验结果。
4 限制膨胀率试验应按现行国家标准《混凝土外加剂应用技术规范》GB 50119的有关规定进行。

《混凝土外加剂应用技术规范》GB 50119附录B给出了补偿收缩混凝土的限制膨胀率测定方法适用于测定掺膨胀剂混凝土的限制膨胀率及限制干缩率。

8、膨胀剂品牌。

中国建筑材料科学研究院分别以特制铝酸钙水泥熟料和铝酸钙一硫铝酸钙水泥熟料作为膨胀组分，研制出接量为6%~8%的高性能膨胀剂(UEA-H)，又名ZY膨胀剂；唐山北极熊特种水泥公司对硫铝酸钙水泥熟料进行改性，再将该熟料与石膏、石灰石磨制成CAS膨胀剂;石家庄市功能建材公司以铝酸钙熟料、硫铝酸钙熟料、石膏和分散剂磨制成FEA膨胀剂;中国建筑材料科学研究院与天津豹鸣股份有限公司合作，在日本CSA基础上研制出新型高性能HCSA膨胀剂;重庆市江北特种建材有限公司和南京特种建筑材料股份有限公司等生产低碱低量UEA膨胀剂;广西云燕特种水泥公司生产低掺量AEA膨胀剂。

混凝土膨胀剂主要问题

现实存在的情况： 

（1）在某些地方，只要是抗渗混凝土结构，几乎达到了必掺的程度；

（2）有些工程施工图直接注明了膨胀剂的型号，而且屋面防水层也要求掺，甚至出现个别民用建筑工程整个主体结构都掺的笑事。

（3） 掺了膨胀剂的混凝土照样渗漏不断。

原因分析： 

1、膨胀剂的适用条件

膨胀剂并不适合所有环境的混凝土结构，特别是暴露于大气中温差较大的混凝土结构，而且对掺膨胀剂的混凝土结构钢筋的配筋率要求也高，否则也很容易开裂。

《混凝土外加剂应用技术规范》（GB50119）条文中也指出，膨胀剂要解决早期的干缩裂缝和中期水化热引起的温差裂缝，对后期天气变化产生的温差收缩是难以解决的，只能通过配筋和构造措施加以控制。由于水化硫铝酸钙（钙矾石）在80℃以上会分解，导致强度下降，故硫铝酸钙类、硫铝酸钙-氧化钙类膨胀剂，不得用于长期处于环境温度为80℃以上的工程。另外，膨胀剂的掺入会使混凝土的早期水化热提高，为防止或减少混凝土温度裂缝，其内外温差宜小于25℃。

有的膨胀剂对水泥依赖性很强，如以生成钙矾石为膨胀源的膨胀剂，其膨胀受制于水泥水化形成的液相Ca(OH)2浓度和Ca(OH)2生成时机，而且，初期的一大部分膨胀尚需依赖水泥所提供的C3A，为此要求掺此类膨胀剂的混凝土的硅酸盐水泥用量不少于300kg/m3。

由此可知，应用膨胀剂必须具备一定的条件，且更需要水分，因为水分是其产生膨胀的必要因素，否则膨胀剂无法正常发挥作用，可能还会起反作用。

2、膨胀剂的试验条件与结构实体养护的差异

有关现行标准规定，膨胀剂的限制膨胀率试验试件是先放在（20±2）℃的水中养护，到规定龄期测量其长度；然后转移到温度为（20±2）℃、湿度为（60±5）%的恒温恒湿养护箱中（即所谓的空气中养护），再按规定龄期测量其长度。然而，大多数业主、施工单位只重视工程进度，并没有严格按有关规范要求对混凝土浇筑体进行养护，甚至根本就不对混凝土浇筑体进行养护，待混凝土终凝后就迫不及待地进行下一道工序的施工。因此，限制膨胀率仅是在特定条件下测试的结果，与实际工程施工两者养护条件差异太大。

3、不掺膨胀剂，采取哪些裂缝控制技术措施

裂缝控制技术措施不是指在混凝土中掺加膨胀剂。由于施工现场很难达到使膨胀剂产生效果的养护条件，因此掺膨胀剂的混凝土收缩将会比不掺的大，其裂缝控制风险远远大于不掺膨胀剂的混凝土。

大量工程实践证明，底板由于便于保温保湿，很少出现有害裂缝。而地下室外墙等立面结构，受外界温度、湿度影响较大，容易发生竖向裂缝，其原因大多数是收缩造成的，但只要认真做好以下工作，裂缝基本能够控制在设计规范要求范围内：

①水平钢筋的配筋率宜在0.4%～0.6%，采用小直径（?10～16）mm，其间距不宜超过150mm，以100mm～120mm为宜，并宜在墙的中部适当加密水平筋；

②每浇筑不超过25m应设置伸缩缝；

③不宜过早拆模（最好3～5d后拆模），拆模后应立即对混凝土浇筑体进行保温保湿养护；

④使用符合有关规范规定要求的原材料；

⑤确定合理的配合比，包括胶凝材料用量、用水量、水胶比、砂率等，并应掺入优质矿物掺合料和高效减水剂，在保证质量的前提下尽量降低水泥用量；

⑥严格控制混凝土入模坍落度。采用预拌混凝土时，坍落度宜控制在（120～160）mm范围内，坍落度过大将影响混凝土的匀质性和体积稳定性，容易引发裂缝问题；

⑦设计强度等级不宜超过C40。有的工程地下室外墙设计强度等级为C60，并规定了使用膨胀剂的型号，这就增加了产生贯穿竖向裂缝的几率。前面提到，达到设计要求的限制膨胀率，掺膨胀剂的混凝土比不掺的强度低，那么，在抗压强度与限制膨胀率都满足设计要求的条件下，胶凝材料用量和水胶比是多少？胶凝材料用量大或水胶比较小（0.35以下）的混凝土，其收缩也大，这个问题可能有些设计单位根本没有认真考虑。业内专家一再强调：“混凝土高强不一定耐久，也不一定安全，抗压强度高其它性能未必也高。好的混凝土应是满足工程的各项性能要求和具有最大匀质性、体积稳定而无有害裂缝、便于施工的高性能混凝土。要转变‘强度第一’的观念，充分认识到混凝土质量的灵魂是耐久性”。地下室外墙的主要功能应是抗水渗透性能，假如混凝土结构实体到处出现有害裂缝，强度再高也是枉然。

结论

1、设计文件相关需要说明的内容： （1）掺加膨胀剂部位及14d水中限制膨胀率，由于不同厂家膨胀剂的质量不同，可不标明膨胀剂掺量，由施工单位通过试验确定（2） 对养护条件的要求一定要明确。（3）不能指定膨胀剂品牌

【说明】水对混凝土的寿命起着重要作用。如果混凝土缺水，水泥无法正常水化，强度不能正常发展，甚至倒缩，且很容易产生收缩并出现有害裂缝，从而影响结构安全或使用功能；如果养护环境湿度达到100%，混凝土就不会产生收缩裂缝；如果结构钢筋的配筋率少或混凝土浇筑体的养护连水的供给都不能满足其需要，那么掺膨胀剂是毫无意义的。因此，以水和膨胀剂这两种材料相比，水的作用远远大于膨胀剂。明确地说，如果设计和施工条件不能满足应用膨胀剂的适用条件，最好不掺，希望那些“膨胀恋”者高度重视，膨胀剂并非“一掺就灵”。 

2、在使用补偿收缩混凝土的构筑物设计中，应在设计图纸中注明采用补偿收缩混凝土，并明确不同结构部位的最小限制膨胀率指标要求，不宜标注膨胀剂接量， 

【注意事项】不同的结构部位受约束的程度不同，因此补偿收缩时需要的膨胀能也不-样，需要明示最小限制膨胀率。膨胀剂掺量不能准确反映混凝土的膨胀能，规定了限制膨胀率后，可以根据限制膨胀率经过配合比试验确定膨胀剂的准确掺量。

3、 对于钢筋混凝土结构的裂缝控制有“抗”与“放”两种措施。设膨胀加强带方式属于“抗”，后浇带或后浇式膨胀加强带方式属于“放”，同时使用补偿收缩混凝土、后浇带膨胀加强带体现了“抗”与“放”的结合。对于地下结构及较薄的构件，以“抗”为主较为有利;对于地上结构及厚大构件，结合采用“放”的措施较为妥当

4、  补偿收缩混凝土中的钢筋配置应符合下列规定：
（1） 补偿收缩混凝土应采用双排双向配筋，钢筋间距宜符合表4.0.5的要求。当地下室外墙的净高度大于3.6m时，在墙体高度的水平中线部位上下500mm范围内，水平筋的间距不宜大于100mm。配筋率应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范GB 50010的有关规定。

（2）附加钢筋的配置宜符合下列规定：
1)当房屋平面形体有凹凸时，在房屋和凹角处的楼板、房屋两端阳角处及山墙处的楼板、与周围梁柱墙等构件整体浇筑且受约束较强的楼板，宜加强配筋。
2)在出入口位置、结构截面变化处、构造复杂的突出部位、楼板预留孔洞、标高不同的相邻构件连接处等，宜加强配筋。

知识点：补偿收缩混凝土设计总结

水池补偿收缩混凝土