[摘要]采用硫铝酸钙－氧化钙双膨胀源膨胀剂HCSA制备C35～C40高性能补偿收缩混凝土。结果表明，C35～C40补偿收缩混凝土工作性能良好，混凝土28d抗压强度分别为50.1MPa和58.2MPa，水中14d限制膨胀率分别为0.022%和0.028%。此外，C35～C40补偿收缩混凝土成功应用于天津荣欢园地下工程，有效加快施工进度，并取得较好的抗裂防渗效果。
[关键词] HCSA膨胀剂；补偿收缩混凝土；限制膨胀率；抗裂防渗
补偿收缩混凝土依靠膨胀剂水化反应生成的膨胀性产物而在混凝土内部建立0.2MPa～0.7MPa的预压应力[1]，从而可以有效补偿或部分补偿混凝土干缩变形和温度变形，是预防和减少混凝土开裂的有效技术手段之一[2-3]。本文选用硫铝酸钙－氧化钙双膨胀源混凝土膨胀剂HCSA制备C35～C40高性能补偿收缩混凝土，重点研究了其限制膨胀率，并将其成功应用于天津荣欢园地下工程。
1原材料与试验方法
1.1 原材料
水泥，唐山冀东水泥股份有限公司生产的P.O 42.5 普通硅酸盐水泥，其化学组成和物理性能分别见表1、表2。
补偿收缩混凝土广泛应用于地下室、地下商场和地下车库等地下空间工程的混凝土结构自防水。众所周知，控制裂缝是保证地下工程防水质量的重点，它也直接决定着地下工程的耐久性和使用寿命。而干燥收缩是引起混凝土开裂的重要诱因，研究表明，降低混凝土单方用水量对于减少混凝土干缩具有重要作用[4]。因此，应用于地下工程的补偿收缩混凝土在保证施工要求时，混凝土坍落度宜控制在（180±30）mm，底板尽量取低限，外墙由于钢筋较密，可以取高限。从表4可以看出，C35～C40补偿收缩混凝土出机坍落度200mm～220mm，2h损失后为170mm～200mm。混凝土从拌到浇筑完成基本在2h左右，因此，所制备的混凝土满足施工和抗裂要求。此外，混凝土容重在2400～2410kg/m3，也较为合适。
2.2 抗压强度
硬化混凝土抗压强度测试结果见表5和图1。
由表5和图1可知，C35补偿收缩混凝土7d抗压强度分别为36.3和37.3MPa，28d抗压强度则达到46.9MPa和50.1MPa，满足C35强度等级混凝土配制要求。此外，与底板混凝土相比，掺35kg HCSA膨胀剂的外墙和顶板混凝土强度要高一些。这是因为，HCSA膨胀剂水化产物是Ca(OH)2和钙矾石，可有效解决胶凝体系的“贫钙”问题，Ca(OH)2可以与矿粉和粉煤灰中的活性SiO2反应生成低钙硅比的C-S-H凝胶，进一步密实孔结构，增强混凝土强度，改善混凝土耐久性[5]。
2.3 限制膨胀率
补偿收缩混凝土的限膨胀率测试结果见表6和图2。
JGJ/T 178-2009《补偿收缩混凝土应用技术规程》指出，应用于补偿混凝土收缩的水中14d限制膨胀率≥0.015%，用于膨胀加强带的限制膨胀率≥0.025%。由表6和图2可知，C35混凝土的限制膨胀率分别为0.017%和0.022%，C40后浇带混凝土的限制膨胀率为0.028%，符合规范技术要求。并且，C35外墙和顶板混凝土的限制膨胀率略高于底板混凝土，这主要是因为外墙一般设有附墙柱或暗柱，或有纵横墙交接，结构自身的刚度变化大，受到自约束和混凝土底板的强劲约束，是裂缝的高发部位[6]，增大补偿收缩混凝土限制膨胀率，相当于提高混凝土内的预压应力，从而有助于改善混凝土抗裂能力、减少裂缝。
3 工程应用
防水是地下工程正常使用的先决条件，也是工程中最令人头疼的建筑部位，尽管投入大量人力、物力和财力，但效果差强人意。据调查，我国地下工程渗漏率高达60%以上。设计地下工程用混凝土时，人们往往只注重混凝土的抗渗性，而忽略了混凝土的抗裂性。实际上，抗裂比抗渗更加重要，因为混凝土渗漏、劣化是大多发生在混凝土开裂后。工程实践表明，采用补偿收缩混凝土控制混凝土开裂，技术上可行，经济性、有效性上均较佳。
荣欢园小区是天津市重点建设的保障性住房之一，位于天津市北辰区。该小区建有地下一层车库，结构超长超宽，尺寸为157m×135m。防水等级二级，地下水具有弱腐蚀性。底板厚500mm，外墙厚400mm，顶板厚200mm，强度等级C35。后浇带混凝土强度等级C40。经专家论证，该小区地下车库防水采用“混凝土结构自防水 聚合物水泥防水涂料”。除沉降后浇带外，底板采用连续式或间歇式膨胀加强带替代原有的后浇带，带宽2000mm。外墙和顶板采用后浇式膨胀加强带，带宽800mm。
考虑夏季施工过程中，环境温度较高，故将混凝土初凝时间调整到5h～6h。施工现场放置减水剂，如果混凝土坍落度损失较大，无法泵送，则安排技术人员现场掺加减水剂调整工作性，严禁随意加水。混凝土浇筑采用一步到位的方式，沿设定方向向前推进，注意新老混凝土的接茬时间（2h以内），避免出现施工冷缝。如果因某些突发意外，对冷缝可采用先铺设50mm厚补偿收缩砂浆，再浇筑补偿收缩混凝土。浇筑后，振捣手马上振捣，为保证混凝土密实，每隔2个钢筋网格插一棒，振捣时间控制在15s左右，对于止水钢板处、穿墙管道等易渗漏部位加强振捣。底板上翻30cm导墙采用三次回浇、三次振捣成型。外墙振捣时提前在振捣棒上标记好位置，保证不漏振。底板振捣后，立即抹面带浆覆盖塑料薄膜，上强度后覆盖毛毡，浇水养护7d，期间保证混凝土不发白。外墙浇筑第2d后，松开螺栓，在外墙上架设喷淋水管，进行湿养护。后浇式膨胀加强带浇筑前，对混凝土进行凿毛处理。采用夜间浇筑，以降低混凝土入模温度。外墙拆模后，安排工人处理穿墙螺栓，采用防水砂浆填补。水平施工缝和竖向施工缝，采用涂刷Ⅰ型JS聚合水泥防水涂料，三次涂刷，厚度1.5mm左右。外墙回填土前进行闭水试验，对于缺陷部位及时修补。由于施工组织得当，整个地下车库底板7d完成混凝土浇筑，外墙和顶板9d完成浇筑。经建设方、施工方、监理三方联合验收，工程无渗漏。通过使用补偿收缩混凝土，简化施工工艺，加快施工进度，提高工程抗裂防渗效果。
4 结论
（1）HCSA硫铝酸钙－氧化钙双膨胀源膨胀剂适宜制备高性能补偿收缩混凝土，C35～C40补偿收缩混凝土工作性能良好，28d抗压强度可达50.1MPa、58.2MPa，水中14d限制膨胀率分别为0.022%和0.028%。
（2）补偿收缩混凝土可以补偿混凝土干缩，提高混凝土抗裂性能，减少裂缝。荣欢园地下工程实践表明，地下工程采用补偿收缩混凝土可以实现混凝土结构自防水，简化施工工艺，加快施工进度，同时显著提高抗裂防渗效果。
[参考文献]
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[2] 李鹏，苗苗，苗芳，等. 补偿收缩混凝土变形性能研究进展[J]. 硅酸盐通报, 2016,1:167-173.
[3] 曹国祥，张守治. 补偿收缩混凝土在京沪高铁南京南站工程中的应用研究[J].混凝土, 2013,5:158-160.
[4] 蔺喜强，王栋民，陈雷，等. CSA膨胀剂对C80高性能混凝土性能影响及膨胀机理研究[J].混凝土, 2013,2:91-94.
[5]赵顺增，刘立，郑万廪，等. HCSA双膨胀源高性能混凝土膨胀剂[C]. 中国化学外加剂及矿物外加剂研究与应用新进展，北京，2016，310－315.
[6] 冯乃谦，顾晴霞，郝挺宇. 混凝土结构的裂缝与对策[M]. 北京，机械工业出版社，2008，202-203.
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