哈尔滨市教育局基建中心
摘要：随着我国经济的发展以及城市化进程的加快，城市建设的规模不断扩大，城市建筑的施工质量也需要不断的提高。在建筑结构施工中，由于膨胀混凝土在进行建筑施工中具有防止混凝土开裂以及补偿收缩压力的作用，进而使得膨胀混凝土普遍使用与现代的建筑行业。因此，在这样的状况下，通过不断提高膨胀混凝土施工技术，对减少施工企业的成本，提高施工单位的经济效益，促进城市建筑的质量以及效率都有重要的帮助。
关键词：土木施工；膨胀混凝土；施工技术
一、膨胀混凝土性能特点及定义
1、特点
用膨胀水泥或膨胀剂配制的水泥混凝土。分补偿收缩混凝土和自应力混凝土两大类。前者指在有约束的条件下，由于膨胀水泥或膨胀剂的作用能产生0.2～0.7MPa自应力的混凝土；自应力混凝土是指在约束的条件下，由于膨胀水泥或膨胀剂的作用能产生2.0～8.0MPa自应力的混凝土。膨胀混凝土除具有补偿收缩和产生自应力功能外，还具有抗渗性强、早期快硬、后期强度高（或超过100MPa）、耐硫酸盐能好等特点。适用于地下、防水、贮罐、路面、屋面、楼板、墙板、管道、接缝、锚固、大跨与高层建筑、水利工程、海水工程、冬季施工工程、抢修工程等。
2、定义：混凝土膨胀剂是指与水泥、水拌和后经水化反应生成钙矾石、钙矾石和氢氧化钙或氢氧化钙，使混凝土产生膨胀的外加剂。
3、混凝土膨胀剂分为三类。
（1）硫铝酸钙类混凝土膨胀剂
是指与水泥、水拌和后经水化反应生成钙矾石的混凝土膨胀剂。
（2）硫铝酸钙—氧化钙类混凝土膨胀剂
是指与水泥、水拌和后经水化反应生成钙矾石和氢氧化钙的混凝土膨胀剂。
（3）氧化钙类混凝土膨胀剂
是指与水泥、水拌和后经水化反应生成氢氧化钙的混凝土膨胀剂。
二、膨胀混凝土特性
为了克服混凝土产生干燥收缩的缺点，掺入膨胀剂的混凝土称为膨胀混凝土。由于膨胀水泥的发展，可以采用膨胀水泥制造膨胀混凝土。
1.两种类型
根据不同的使用目的，膨胀混凝土可分补偿收缩混凝土和自应力混凝土两类。膨胀混凝土主要用在加固结构、补强、接缝和防渗堵工程。自应力膨胀混凝土还可代替预应力混凝土作用。
补偿收缩混凝土是一种为减少和防止混凝土开裂而减少收缩的混凝土。自应力混凝土是利用水泥膨胀张拉钢筋而制得的预应力混凝土。由于膨胀混凝土的膨胀被约束而产生压应力，与由于干缩而产生的拉应力相抵消，从而达到抵消干缩的目的，这也是补偿收缩混凝土的机理。由于膨胀被约束，在抵消干缩产生的拉应力后，压应力尚有剩余并被残留在混凝土中，这便是自应力混凝土的机理。
2.膨胀特性
膨胀混凝土的膨胀特性，随膨胀剂的种类、掺量、水泥品种、配合比、骨料性质、养护条件、配筋率和约束条件而变化。其中影响最大的是膨胀剂的品种和混凝土膨胀的约束条件。膨胀剂掺量愈大，膨胀愈大；约束愈大，膨胀愈小。
膨胀混凝土的强度也受膨胀率的影响。增大膨胀率，混凝土的强度等力学性能则降低。开始降低的膨胀率界限，随水灰比的减少而降抵，水灰比为o.5时为（700～950）×10-6；水灰比为0.40时为（620～680）×10-6；水灰比为0.30时为（530～600）×10-6。
三、水泥与膨胀剂
1.膨胀水泥
国内外研究成功的膨胀水泥主要有硫铝酸盐型膨胀水泥（包括K型、M型、S型膨胀水泥和明矾石、石膏矾土、硫铝酸盐膨胀水泥等）和石灰系膨胀水泥两类。
我国生产的膨胀水泥主要有硅酸盐膨胀水泥、石膏矾土膨胀水泥、硅酸盐和铝酸盐膨胀水泥、自应力水泥。另外还有石灰系膨胀水泥，即在硅酸盐水泥熟料中加入石灰和石膏而制成的膨胀水泥。
硅酸盐膨胀水泥禁止使用在有硫酸盐侵蚀性的工程中。石膏矾土膨胀水泥不能用于与碱溶液相接触的工程，亦不得与硅酸盐水泥、石灰等混合使用；施工时温度低于5℃以及环境温度高于80℃的工程，没有相应的措施也不得使用。
2.膨胀剂
膨胀剂是与水泥、水拌和后，经水化反应能生成钙矾石（C3A.3CaS04•32H20）或氢氧化钙[Ca（OH）。]，使混凝土产生膨胀的外加剂。这种膨胀作用，不仅可以减少或消除干缩的体积缩小，而且还可以堵塞和充填混凝土的毛细孔隙，提高抗渗能力。
膨胀剂可分为三类，即硫铝酸钙类膨胀剂（包括明矾石、UEA，AEA三种膨胀剂）、氧化钙类膨胀剂（称CEA）、复合膨胀剂（LrEA_H）。
四、膨胀剂应用
（1）使用中必须对自由膨胀采取限制措施，否则，会降低使用效果，降低强度。在无筋混凝土中掺用膨胀剂，应推迟拆除模板。
（2）掺膨胀剂的混凝土，坍落度损失较大，可以掺入缓凝剂解决。如果水泥不适应，则更换水泥。
（3）膨胀混凝土的配合比、膨胀材料及掺量，都须经过试验确定。在选择膨胀混凝土之前，应研究施工结构是否真正需要使用膨胀混凝土。当确定有必要时，才着手选择膨胀剂。试验前，应根据结构物必要的膨胀率、膨胀速度、混凝土强度以及使用的水泥和骨料，采用与结构相同的约束条件和养护条件进行试验，从而获得所需的膨胀剂种类和掺量。
五、施工注意事项
1、混凝土膨胀剂的选取选用膨胀剂，首先要确定该产品是否达到《混凝土膨胀剂》（GB50119-2003）标准。主要是三项指标：一是碱含量不高于0.75%二是水中7天限制膨胀率不低于2.5×10-4，三是掺量不大于12%。我国目前生产的膨胀剂有三类：硫铝酸钙类（如ZY、UEA、AEA等）、硫铝酸钙－氧化钙类（如CSA）和氧化钙类（如CEA）。硫铝酸钙类：由于钙矾石的化学稳定性和耐水性优良，绝大多数厂家都生产硫铝酸钙类膨胀剂。氧化钙类：CaO水化生成Ca（oH）2可发生膨胀，但其化学稳定性和胶凝性较差，在压力水下易融解，所以《混凝土外加剂应用技术规范》中规定，含氧化钙类膨胀剂配置的混凝土不得使用在海水或有侵蚀性水的防水工程中。另氧化钙类膨胀剂的稳定性受到生产工艺的制约，且个别工程因使用氧化钙类膨胀剂后出现了混凝土胀裂事故，禁止使用氧化钙类膨胀剂。而硫铝酸钙类膨胀剂在工程中使用较多，有大量的成功应用实例，其膨胀率可达到3.5×10-4。主体结构配筋率在0.2～0.8情况下使用膨胀混凝土，可在结构中生产0.2～0.7Mpa预应力，这一项预应力大致可补偿混凝土硬化过程中产生温差和干缩的拉应力，从而防止混凝土产生裂缝或把裂缝限制在无害裂缝范围内（裂缝宽度小于0.1mm）。UEA型膨胀剂对钢筋无腐蚀，对水质无污染，且能提高混凝土的抗折强度和抗硫酸盐侵蚀能力。
2、施工中应注意的其它事项有些施工单位认为在混凝土中加入膨胀剂，所有问题就都解决了，这是一个误区。实际上除了选择好膨胀剂和设计好混凝土配合比外，施工阶段的整个过程控制也是关键，尤其是注意以下几个方面：（1）、混凝土搅拌站必须保证入库膨胀剂合格，并且严格按配合比下料，重量误差小于±2％，不得少掺或多掺。有些混凝土搅拌站没有按配合比加入适量的膨胀剂，造成浇注的混凝土膨胀效果不能达到预期效果。必须加强管理，确保膨胀剂合格及掺量的准确性。（2）、膨胀混凝土的搅拌时间较普通混凝土延长30～60秒，以保证各种材料拌合均匀，提高混凝土的匀质性。（3）、在计划浇筑区段内需连续浇筑，不得中断。（4）、混凝土布料、振捣要按施工规范进行，必须采用高频机械振捣密实，振捣时间宜为10～30秒，以混凝土泛浆和不冒气泡为准，要避免漏振、欠振和过振，不得出现蜂窝麻面现象。（5）、在混凝土终凝前，应采用机械抹面或人工多次抹压，防止混凝土表面沉缩裂缝的产生，以免影响外观质量。（6）、膨胀混凝土的养护要求比普通混凝土更高，且不得少于14天。膨胀混凝土浇筑后1～7天湿养护，才能发挥混凝土的膨胀效应，如不养护或养护马虎，就难以发挥膨胀剂的补偿收缩作用。在气温较高的条件下施工，开始养护的时间应提前，这也可以防止混凝土表面发生龟裂。有条件的工地可采用蓄水养护或湿麻袋覆盖养护。（7）、防止侧墙出现裂缝是一个难题。除要求混凝土振捣密实、均匀外，还应根据情况合理控制拆模时间，一般墙体模板拆除时间宜不少于3天，模板拆除后继续养护至14天，未拆模前应在侧墙顶设水管慢淋养护。气温较高时，受阳光直射的墙面，宜用塑料布遮挡。（8）、混凝土达到强度后，应尽早回填和覆盖。