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某扩建工程工艺管廊是钢筋混凝土结构的通行管沟，用于布置连接于生产厂房间所需的各类工艺管道和电缆。该管廊主要为现浇钢筋混凝土结构，部分沟段的顶板采用预制，沿管廊长度方向每隔25.5-30米设有伸缩缝。工艺管廊共分为十个部分，各部分编号为GB-A、GB-P、GB-Y、GB-Z、GB-B、GB-C、GB-M、GB-Q、GB-G、GB-N,廊道底板厚300mm，墙体和顶板厚300mm或400mm。该管廊结构混凝土为C30补偿收缩防水混凝土，抗渗等级S8，混凝土内掺有适量的二级粉煤灰及硫铝酸钙类HEA抗裂防水剂。在2010年8-10月期间施工的GB-A、GB-Z沟段的部分侧壁出现了混凝土裂缝现象。虽然该管廊混凝土采用了补偿收缩混凝土，其应用目的就是为了防止混凝土产生裂缝，但在施工中没有完全实现该设计意图。因此我们有必要对补偿收缩混凝土的应用进行探讨，了解该混凝土的特性和正确的施工方法，以利于今后更加合理的使用，保证混凝土施工质量。
补偿收缩混凝土的性能
应用补偿收缩混凝土的目的，是为了防止裂缝，即在短龄期混凝土强度较小时，使混凝土膨胀，令混凝土不产生拉应力；即使在长龄期时，混凝土产生干缩，也比普通混凝土的干缩值要小，从而防止混凝土产生裂缝。其抗渗性、耐久性也获得改善。
按设计要求，GB工艺管廊的补偿收缩混凝土中掺加了硫铝酸钙类HEA抗裂防水剂，HEA掺量为凝胶材料总量的8％-12％，混凝土性能应满足以下要求；
●限制膨胀率（×10-4），水中14d，≥1.5;
●限制干缩率（×10-4），水中14d，空气中28d，≤3.0.
该要求可以理解为：在不影响抗压强度的条件下膨胀率要尽量大，干缩落差要小，衡量补偿收缩混凝土抗裂防渗性能能力的一项最重要指标就是混凝土的限制膨胀率。凡是限制膨胀率较小的混凝土，它所产生的膨胀就非常小，补偿收缩混凝土收缩的能力低，对控制混凝土裂缝的作用减弱，极易产生裂缝。
补偿收缩混凝土的原材料为水泥、粗、细骨料、水、粉煤灰、膨胀剂、外加剂。膨胀剂可与减水剂、缓凝剂、早加剂、速凝剂、抗冻剂符合使用。混凝土中掺加的膨胀剂和外加剂，均应符合《混凝土外加剂应用技术规范》（GBJ119），并经工程现场检验合格。
膨胀剂的选用
膨胀剂——抗裂防水剂的主要功能是通过化学反应生成的膨胀性的晶体，以膨胀受约束而产生的压应力，抵消部分因收缩而产生的拉应力，从而补偿混凝土硬化过程中的早起干缩裂缝和中期水化热引起的温差收缩裂缝。因此膨胀剂主要用于配制补偿收缩混凝土、结构自防水和填充型混凝土，如结构后浇带，管道接头的填充等。膨胀剂有补偿收缩的功能，但这并不是说只要添加了膨胀剂混凝土就不会出现裂缝了，尤其应该注意的是，膨胀剂的掺量一定要准确，严格控制计量误差在2％以内；使用不当，不但不会防止裂缝，反而会增加裂缝。目前，国内的膨胀剂有三种类型：硫铝酸钙类（如UEA、AEA、HEA等），氧化钙-硫铝酸钙类（如CEA）和氧化钙类。由于钙矾石（C3A·3CaSO4·32H2O）的化学稳定性和耐水性优良，因此国内外绝大多数厂家首选硫铝酸钙类膨胀剂进行生产。CaO水化生成Ca(OH)2可以产生膨胀，但Ca(OH)2在压力水下易溶解，因此不得使用在地下、海工等防水工程上。选用膨胀剂时，应检验它是否达到建材行业《混凝土膨胀剂》（JC476-2001）标准。主要考察三项指标：一是含碱量≤0.75％；二是水中七天限制膨胀率≥0.0025％；三是掺量≤12％。在扩建工程大部分BOP子项的地下结构采用了补偿收缩混凝土，所采用的膨胀剂为硫铝酸钙类WG-HEA型抗裂防水剂，该膨胀剂经现场随机抽样检测，其性能指标符合JC476-2001标准，与现场所用混凝土原材料进行试配，在掺量为胶凝材料总量的8％-12％时，所配制的补偿收缩混凝土的坍落度、强度、抗渗等级和限制膨胀率等可以满足设计要求。因此，该膨胀剂用于本工程的补偿收缩防水混凝土较为合适。
裂缝产生原因
混凝土结构的宏观裂缝产生的原因主要有三种：一是由外荷载引起的，这是发生最为普遍的一种情况，是由按常规计算的主要应力引起的；二是结构次应力引起的裂缝，这是由于结构的实际工作状态与计算假设模型的差异引起的；三是变形应力引起的裂缝，这是由于温度、收缩、膨胀、不均匀沉降等因素引起结构变形，当变形受到约束时便产生应力，当该应力超过混凝土抗拉强度时就产生裂缝。
对于GB工艺管廊侧壁混凝土出现的贯穿裂缝，经现场各部门技术人员判断，是混凝土温度收缩裂缝。GBA、GBZ施工期间正值盛夏气温较高时节，现场工作人员没有应用补偿收缩混凝土的经验，侧壁和顶板模板拆除过早，同普通混凝土一样，在浇筑后2-3填就开始拆模，而拆模后混凝土养护保湿措施不够到位，只用无纺布覆盖混凝土面，定时浇水养生，但由于气温较高，覆盖层较薄水分蒸发过快，浇水所补充的水分不能满足补偿收缩混凝土的需水量；此外，由于在每段管廊的两端没有封堵，使两端敞开的管廊实际成了风道，热空气贯穿其中形成对流，更加快了管廊内混凝土表面失水，混凝土收缩过快，导致裂缝产生。
裂缝控制及处理措施
高度重视混凝土的养护
HEA膨胀剂加入到混凝土中，遇水后将生成大量的膨胀结晶体钙矾石（C3A·3CaSO4·32H2O），钙矾石的声称需要大量的水，因此在混凝土浇筑后1-7天内膨胀变形的主要阶段，应特别加强浇水养护，7-14天仍需湿养护，以保证此期间混凝土表面湿润水分充足，确保膨胀率能達到设计预期的峰值，充分发挥混凝土的膨胀效应。如早期养护保湿不当，过早暴露于干燥空气中，则其膨胀也会停止而失去作用。因此，补偿收缩混凝土浇筑后的报时养护十分重要。浇筑后，立即开始湿养护，养护时间不少于14d，以充分供应膨胀过程中需要的水分。养护方法最好是蓄水，亦可洒水和用塑料薄膜覆盖；在其后的沟道施工中，由于养护保时措施得力，基本控制了混凝土裂缝的产生。
尽早完成回填施工
回填土对地下混凝土结构可以起到保温保湿养护作用，使补偿收缩混凝土又恢复一定的膨胀效果。基于沟道区域的场地规划同时对混凝土养护重要性的认识，我们对已完沟道及时安排回填施工，并在沟道进厂房的接口处采取封闭措施，避免了温度裂缝的出现，通过一年多对裂缝的观察，发现部分裂缝已闭合自愈，因此地下沟道尽早回填对控制混凝土裂缝非常有益。
裂缝的处理
裂缝宽度在0.33mm以下非贯穿裂缝，用掺掺透结晶水泥的水泥浆进行封闭修补，对于裂缝宽度0.3mm以上（包括0.3mm）和虽然裂缝宽度在0.3mm以下但为贯穿裂缝采取化学压力注浆的办法进行防渗补强封堵，注浆料HK-G环氧灌浆材料。
结束语
扩建工程地下沟道持续两年多时间，补偿收缩混凝土应用初期出现的裂缝问题引起了现场工程人员的高度重视，经过认真分析和总结，在其后的施工中加强了补偿收缩混凝土保湿养护措施，并尽早完成回填土施工，混凝土裂缝得到了有效控制，保证了沟道混凝土的施工质量。
补偿收缩混凝土的性能
应用补偿收缩混凝土的目的，是为了防止裂缝，即在短龄期混凝土强度较小时，使混凝土膨胀，令混凝土不产生拉应力；即使在长龄期时，混凝土产生干缩，也比普通混凝土的干缩值要小，从而防止混凝土产生裂缝。其抗渗性、耐久性也获得改善。
按设计要求，GB工艺管廊的补偿收缩混凝土中掺加了硫铝酸钙类HEA抗裂防水剂，HEA掺量为凝胶材料总量的8％-12％，混凝土性能应满足以下要求；
●限制膨胀率（×10-4），水中14d，≥1.5;
●限制干缩率（×10-4），水中14d，空气中28d，≤3.0.
该要求可以理解为：在不影响抗压强度的条件下膨胀率要尽量大，干缩落差要小，衡量补偿收缩混凝土抗裂防渗性能能力的一项最重要指标就是混凝土的限制膨胀率。凡是限制膨胀率较小的混凝土，它所产生的膨胀就非常小，补偿收缩混凝土收缩的能力低，对控制混凝土裂缝的作用减弱，极易产生裂缝。
补偿收缩混凝土的原材料为水泥、粗、细骨料、水、粉煤灰、膨胀剂、外加剂。膨胀剂可与减水剂、缓凝剂、早加剂、速凝剂、抗冻剂符合使用。混凝土中掺加的膨胀剂和外加剂，均应符合《混凝土外加剂应用技术规范》（GBJ119），并经工程现场检验合格。
膨胀剂的选用
膨胀剂——抗裂防水剂的主要功能是通过化学反应生成的膨胀性的晶体，以膨胀受约束而产生的压应力，抵消部分因收缩而产生的拉应力，从而补偿混凝土硬化过程中的早起干缩裂缝和中期水化热引起的温差收缩裂缝。因此膨胀剂主要用于配制补偿收缩混凝土、结构自防水和填充型混凝土，如结构后浇带，管道接头的填充等。膨胀剂有补偿收缩的功能，但这并不是说只要添加了膨胀剂混凝土就不会出现裂缝了，尤其应该注意的是，膨胀剂的掺量一定要准确，严格控制计量误差在2％以内；使用不当，不但不会防止裂缝，反而会增加裂缝。目前，国内的膨胀剂有三种类型：硫铝酸钙类（如UEA、AEA、HEA等），氧化钙-硫铝酸钙类（如CEA）和氧化钙类。由于钙矾石（C3A·3CaSO4·32H2O）的化学稳定性和耐水性优良，因此国内外绝大多数厂家首选硫铝酸钙类膨胀剂进行生产。CaO水化生成Ca(OH)2可以产生膨胀，但Ca(OH)2在压力水下易溶解，因此不得使用在地下、海工等防水工程上。选用膨胀剂时，应检验它是否达到建材行业《混凝土膨胀剂》（JC476-2001）标准。主要考察三项指标：一是含碱量≤0.75％；二是水中七天限制膨胀率≥0.0025％；三是掺量≤12％。在扩建工程大部分BOP子项的地下结构采用了补偿收缩混凝土，所采用的膨胀剂为硫铝酸钙类WG-HEA型抗裂防水剂，该膨胀剂经现场随机抽样检测，其性能指标符合JC476-2001标准，与现场所用混凝土原材料进行试配，在掺量为胶凝材料总量的8％-12％时，所配制的补偿收缩混凝土的坍落度、强度、抗渗等级和限制膨胀率等可以满足设计要求。因此，该膨胀剂用于本工程的补偿收缩防水混凝土较为合适。
裂缝产生原因
混凝土结构的宏观裂缝产生的原因主要有三种：一是由外荷载引起的，这是发生最为普遍的一种情况，是由按常规计算的主要应力引起的；二是结构次应力引起的裂缝，这是由于结构的实际工作状态与计算假设模型的差异引起的；三是变形应力引起的裂缝，这是由于温度、收缩、膨胀、不均匀沉降等因素引起结构变形，当变形受到约束时便产生应力，当该应力超过混凝土抗拉强度时就产生裂缝。
对于GB工艺管廊侧壁混凝土出现的贯穿裂缝，经现场各部门技术人员判断，是混凝土温度收缩裂缝。GBA、GBZ施工期间正值盛夏气温较高时节，现场工作人员没有应用补偿收缩混凝土的经验，侧壁和顶板模板拆除过早，同普通混凝土一样，在浇筑后2-3填就开始拆模，而拆模后混凝土养护保湿措施不够到位，只用无纺布覆盖混凝土面，定时浇水养生，但由于气温较高，覆盖层较薄水分蒸发过快，浇水所补充的水分不能满足补偿收缩混凝土的需水量；此外，由于在每段管廊的两端没有封堵，使两端敞开的管廊实际成了风道，热空气贯穿其中形成对流，更加快了管廊内混凝土表面失水，混凝土收缩过快，导致裂缝产生。
裂缝控制及处理措施
高度重视混凝土的养护
HEA膨胀剂加入到混凝土中，遇水后将生成大量的膨胀结晶体钙矾石（C3A·3CaSO4·32H2O），钙矾石的声称需要大量的水，因此在混凝土浇筑后1-7天内膨胀变形的主要阶段，应特别加强浇水养护，7-14天仍需湿养护，以保证此期间混凝土表面湿润水分充足，确保膨胀率能達到设计预期的峰值，充分发挥混凝土的膨胀效应。如早期养护保湿不当，过早暴露于干燥空气中，则其膨胀也会停止而失去作用。因此，补偿收缩混凝土浇筑后的报时养护十分重要。浇筑后，立即开始湿养护，养护时间不少于14d，以充分供应膨胀过程中需要的水分。养护方法最好是蓄水，亦可洒水和用塑料薄膜覆盖；在其后的沟道施工中，由于养护保时措施得力，基本控制了混凝土裂缝的产生。
尽早完成回填施工
回填土对地下混凝土结构可以起到保温保湿养护作用，使补偿收缩混凝土又恢复一定的膨胀效果。基于沟道区域的场地规划同时对混凝土养护重要性的认识，我们对已完沟道及时安排回填施工，并在沟道进厂房的接口处采取封闭措施，避免了温度裂缝的出现，通过一年多对裂缝的观察，发现部分裂缝已闭合自愈，因此地下沟道尽早回填对控制混凝土裂缝非常有益。
裂缝的处理
裂缝宽度在0.33mm以下非贯穿裂缝，用掺掺透结晶水泥的水泥浆进行封闭修补，对于裂缝宽度0.3mm以上（包括0.3mm）和虽然裂缝宽度在0.3mm以下但为贯穿裂缝采取化学压力注浆的办法进行防渗补强封堵，注浆料HK-G环氧灌浆材料。
结束语
扩建工程地下沟道持续两年多时间，补偿收缩混凝土应用初期出现的裂缝问题引起了现场工程人员的高度重视，经过认真分析和总结，在其后的施工中加强了补偿收缩混凝土保湿养护措施，并尽早完成回填土施工，混凝土裂缝得到了有效控制，保证了沟道混凝土的施工质量。