钢筋混凝土建筑物产生裂痕原因很复杂,就材料而言,混凝土干缩和温差收缩时主要原因。为此中国建材院研制成功以补偿收缩为主要功能的U型高效混凝土膨胀剂UEA。UEA加入到普通水泥混凝土中,拌水后和水泥组份共同作用,生成大量膨胀结晶水化物一水化硫铝酸钙(C3A.3Caso4.32H2O,即钙汞石),使混凝土产生适度膨胀,在钢筋和部位的约束下,在混凝土结构中建立0.2-0.7Mpa预压应力,这一预压应力可大致抵消混凝土在硬化过程中产生的收缩拉应力,从而防止或减少混凝土收缩开裂,并使混凝土致密化,提高了混凝土结构的抗裂防渗能力。
《UEA补偿收缩砼防水工法》已列为国家级工法(YJGF-92)。这标志UEA混凝土是我国结构自防水技术的重大突破。
根据建设部规定,按防水工程重要性分为四个等级,不管哪个防水等级,结构自防水是根本防线,因为防水卷材或涂料的外防水层,终归存在老化破裂的问题,施工技术差引起的渗漏也是个大问题,如果采用普通混凝土作结构材料,由于收缩开裂就失去最后一道防线,这是建筑物渗漏的主要原因。
任何防水混凝土结构,抗裂比防渗更重要,不裂就不渗。要达到抗裂,采用补偿收缩混凝土是理想材料,这是结构自防水的重要保证。
产品根据工程需要分为UEA(普通型膨胀剂),掺量10%-12%;HEA(高效型抗裂防水剂),掺量8%-10%,以及UEA复合型膨胀剂(缓凝泵送),掺量8%-10%;HEA(高性能抗裂防水剂),掺量8%-10%。
一、UEA膨胀剂、HEA高效抗裂防水剂的物理性能和碱含量:
品种 | 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膨胀剂以及HEA高效抗裂防水剂为灰白色粉末,细度0.08筛筛余量小于10%,比重2.90,本公司生产的UEA产品为第三代产品,较第二代产品含有更多的活性AL2O3,其膨胀性能与强度性能均优于第二代UEA。
混凝土的耐久性越来越引起建筑工程界关注,为防止碱一骨料反应带来的危害,北京市建委颁发了“关于使用混凝土外加剂有关规定”的通知(京建科1995第5号);“凡桥梁、地下、铁道、人防、自来水厂、大型水池、承压输水管、水坝、深基础、基桩等外露或地下结构以及经常处于潮湿环境的建筑结构工程(包括构筑物),必须使用低碱外加剂、每立方米砼因掺外加剂带入的碱含量不超过1千克”。
本公司生产的UEA膨胀剂以及HEA高效抗裂防水剂的碱含量远低于目前市售的膨胀剂和抗裂防水剂。
二、复合型UEA、HEA主要性能:
(一) 缓凝泵送型UEA
缓凝型是用UEA与特制缓凝泵送剂复合而成,它具有UEA补偿收缩功能,同时具有缓凝泵送剂的性能,适用于15℃-40℃使用温度下的商品砼、泵送砼。
1、内掺(取代水泥用量)8%-10%。
2、可配制C30-C45泵送砼,提高抗压强度20%-30%.
3、减水率为12%-18%,坍落度提高10cm以上,凝结时间延长2小时-12小时(可调整),可降低水化热,可配制出不泌水、不离析、有良好可泵性的补偿收缩砼。
4、砼限制膨胀率为0.02%-0.04%,抗渗标号S30,达到抗裂防渗效果。
5、掺缓凝泵送型UEA在高温下(30℃以上)坍落度损失小。
(二) 高性能型HEA(高性能抗裂防水剂)
高性能HEA是采用HEA特制高效减水剂复合而成,它具有高强、高抗渗、高耐久性、防冻和抗裂的综合性能,热别适用于高强砼工程和特种结构砼工程。
1、内掺(取代水泥用量)8%-10%。
2、可配制C50-C80高强泵送砼,提高抗压强度20%-30%。
3、抗渗标号大于S40。
4、抗冻标号大于D300。
5、凝结时间延长2小时-6小时,水化热降低20%。
6、砼限制膨胀率0.02%-0.04%。
7、减水率为18%-26%,坍落度提高10cm以上,可泵性好,不泌水,不离析。
三、物理性能
掺UEA、HEA的水泥砂浆物理性能
品种 | 掺 量 (%) | 凝结时间 | 限制膨胀率% | 抗压强度 (Mpa) | 抗压强度 (Mpa) |
初凝 | 终凝 | 水中7d | 空气21d | 7d | 28d | 7d | 28d |
UEA | 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 | 0.038 | 0.001 | 40.3 | 54.6 | 6.5 | 7.9 |
JC476-2001一等品 | >45min | <10h | ≥0.025 | ≥-0.02 | ≥25 | ≥45 | ≥4.5 | ≥6.5 |
四、应用领域
l 实现砼结构自防水
砼防水的前提是抗裂,抗裂比抗渗更关键。加入膨胀剂后,一方面由于有效防止了砼的开裂;另一方面由于膨胀剂结晶具有填充、堵塞毛细孔隙改善孔结构和级配的作用,抗渗能力得到提高。用膨胀剂配制的补偿收缩砼,可实现砼结构自防水,取消外防水层,防水费用仅为普通防水措施的1/3。
l 延长超长现浇结构后浇缝
普通砼由于收缩及其收缩积累,若一次建筑往往出现开裂,因此,设计和施工时规定30m-40m须预留后浇缝。后浇缝一般要经过40天—60天才能回填,工期延长,而且厚浇缝清理十分麻烦,填缝不好,还会留下渗漏隐患。根据膨胀剂砼补偿收缩原理,经过多年的研究和大量工程实践,在地下工程中,60m长可不设缝;超过60m时,为保险起见,用膨胀加强取代后浇带,即在结构收缩应力最大的地方,多掺入膨胀剂以较大的膨胀来补偿结构的收缩。膨胀加强带位置一般设在原后浇带的位置上,其宽度为2m,带的两侧分别架设密孔铁丝网,目的是防止砼流入加强带内。施工时,先浇筑带外微膨胀砼,浇到加强带时,再增加2%-3%膨胀剂配制较大膨胀率混凝土(其膨胀率0.04%-0.06%)。考虑膨胀作用会使砼的自有强度降低,砼强度要比两侧砼高0.5个等级。由于两侧和钢筋的绝对限制作用,膨胀砼的强度实际不会下降,相反起增强作用。加强带浇完后,要特别加强养护,水养不少于14d。