補(bǔ)償收縮混凝土的開發(fā)應(yīng)用

    1980年以前，我國補(bǔ)償收縮砼主要以膨脹水泥作為膠凝材料。1980年以后，則以砼膨脹劑為主，其原因是膨脹劑使用靈活方便，價(jià)格較低，可調(diào)節(jié)膨脹劑的摻量獲得不同膨脹系數(shù)的補(bǔ)償收縮砼。然而，工程界對這個材料有個認(rèn)識過程。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在1980~1988年間，膨脹劑的年銷量約3000~5000噸。1988年以作者為首研制成功UEA膨脹劑，狠抓了UEA生產(chǎn)與技術(shù)的研究，帶動了我國膨脹劑的開發(fā)應(yīng)用，1989年銷量突破萬噸大關(guān)，1990年為1.8 萬噸，1992年為5.5萬噸，1993年為12萬噸，1994年為18萬噸，1995年為25萬噸。16年來累計(jì)銷售量達(dá)80萬噸，折合補(bǔ)償收縮砼達(dá)3500萬m³，其中UEA膨脹劑占全國總銷量的80%，成功地應(yīng)用于上千個大中型抗裂防滲工程?？梢哉f，我國膨脹劑年銷量局世界第一，比首先開發(fā)膨脹劑的日本多5倍。

    今年來，我國補(bǔ)償收縮砼的應(yīng)用之所以迅速發(fā)展，其主要原因是中國建筑材料科學(xué)研究院與各大設(shè)計(jì)、科研和施工單位的工程技術(shù)人員進(jìn)行合作，大抓應(yīng)用技術(shù)，敢于在工程中實(shí)踐，進(jìn)而總結(jié)推廣?，F(xiàn)簡介這些應(yīng)用技術(shù)成果如下： 

    （1） 結(jié)構(gòu)自防水技術(shù)
   
    鋼筋砼結(jié)構(gòu)既能承重又能防水，稱之為結(jié)構(gòu)自防水。
    在1980年以前，結(jié)構(gòu)防水原理都是通過某種手段去減少砼的空隙和毛細(xì)孔縫，以提高砼的抗?jié)B性能。然而，工程實(shí)踐表明，這些防水技術(shù)往往得不到令人滿意的效果。這是由于人們忽視了水泥砼收縮的致命弱點(diǎn)。盡管砼很密實(shí)，但砼干縮和冷縮會使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫，從而破壞了結(jié)構(gòu)的整體防水功能
   
    UEA膨脹劑，以10~12%內(nèi)摻（替代水泥率）水泥中可拌成補(bǔ)償收縮砼。通過大量的試驗(yàn)表明，它具有良好的抗裂性，抗?jié)B標(biāo)號大于S30，對強(qiáng)度無影響，后期強(qiáng)度增長率高于不摻UEA的砼強(qiáng)度，對鋼筋無腐蝕，對水質(zhì)無影響。它是一種優(yōu)質(zhì)的抗裂防滲新材料，為結(jié)構(gòu)自防水砼較理想的特種外加劑。
   
    UEA補(bǔ)償收縮砼首用于亞運(yùn)工程的奧體中心田徑場和曲棍球場看臺、游泳館、體博館地下室、康樂宮游戲樂園獲得大面積成功。隨后在天津第一中心醫(yī)院、大連港指揮中心、青島王朝大酒店等高層建筑的地下室，取消外防水卷材，靠砼自防水獲得成功?，F(xiàn)在，UEA砼已在數(shù)千座高層建筑地下室、水廠和電廠的水工結(jié)構(gòu)、地鐵和隧道等防水結(jié)構(gòu)中應(yīng)用。大部分是自防水，對于特別重要的建筑物，如北京西客站首都國際機(jī)場新航站樓則采取UEA砼與卷材兩道防水措施，起到雙保險(xiǎn)作用。我們認(rèn)為，不論何種情況，結(jié)構(gòu)自防水是根本，防裂比抗?jié)B更重要，要防裂就要補(bǔ)償砼的收縮，要補(bǔ)償砼收縮最好的途徑就是加入膨脹劑。經(jīng)過上千個防水工程實(shí)踐和專家考察論證，1992年建設(shè)部施工管理司把《UEA補(bǔ)償收縮砼防水工法》列入國家級工法（YJGF22-92）。這是我國結(jié)構(gòu)自防水技術(shù)的重大突破，已在全國推廣。 

    （2） UEA無縫設(shè)計(jì)施工新技術(shù)
   
    考慮砼收縮變形，設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定每30~40m設(shè)一道后澆縫，60d后再用膨脹劑填縫。這樣施工麻煩，延長工期，且易留下滲水隱患。設(shè)計(jì)院提出能否把它取消。我們通過理論計(jì)算和工程實(shí)踐，提出以UEA膨脹劑加強(qiáng)帶取代后澆縫（沉降縫除外），實(shí)現(xiàn)砼連續(xù)澆注超長結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)施工新方法，該方法的原理是在結(jié)構(gòu)收縮應(yīng)力最大的地方給予較大的膨脹應(yīng)力。具體做法：加強(qiáng)帶一般設(shè)在后澆縫處。帶寬3m，帶的兩側(cè)分別架設(shè)密孔鐵絲網(wǎng)，目的是防止不同配比的砼流入加強(qiáng)帶內(nèi)。施工時，現(xiàn)澆帶外小膨脹砼（摻入10~12%UEA），澆到加強(qiáng)帶時，改用大膨脹砼（摻入14~15%UEA），該處砼強(qiáng)度等級比兩側(cè)砼高0.5個等級。如此連續(xù)澆注下去，實(shí)現(xiàn)無縫施工。 
   
    《超長鋼筋砼結(jié)構(gòu)無縫設(shè)計(jì)與施工方法》（專利申請?zhí)?3117132.6），已應(yīng)用于北京十三陵水庫九龍游樂宮（φ49×12m）、北京當(dāng)代商城（90×90m）、北京西客站（主樓336m×102m、東西樓187m×103m）、廣州天匯大廈（90m×55m）、釣魚臺國賓館酒店（100m ×50m）、福州長樂機(jī)場航站樓（348m×36m）等上百座超長地下建筑，獲得圓滿成功。補(bǔ)償收縮砼這一新的應(yīng)用技術(shù)在世界獨(dú)創(chuàng)，該方法已引起我國設(shè)計(jì)施工界的巨大關(guān)注，正在全國推廣。

    （3） 大體積結(jié)構(gòu)砼裂縫控制新方法
 
    為控制大體積砼溫差裂縫，在設(shè)計(jì)和施工方面已有許多成功經(jīng)驗(yàn)、措施，如摻入緩凝劑、粉煤灰、降低砂石溫度和埋設(shè)冷水管等，但代價(jià)較大。近年來，我國有些高層建筑底版設(shè)計(jì)厚度達(dá)3m，砼等級C40~C50，邊墻砼C50~C60，對于C40以上砼，水泥用量約400~500Kg/m³，即使粉煤灰替代部分水泥，砼的水泥熱仍相當(dāng)高，可使砼內(nèi)部溫度高達(dá)60~80℃，當(dāng)砼內(nèi)外溫差超過25℃時，有可能導(dǎo)致砼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)貫穿性裂縫。根據(jù)吳中偉院士提出的砼干縮和冷縮聯(lián)合補(bǔ)償?shù)睦碚摚谒嘀袚郊覷EA膨脹劑、粉煤灰和緩凝減水劑的“三摻”技術(shù)，在降低水化熱的同時，通過UEA產(chǎn)生的前期膨脹以補(bǔ)償砼干縮，后期（14~16d）微膨脹以補(bǔ)償冷縮。這種“抗”的方法較好地解決了大體積砼尤其C40以上大體積砼的溫差裂縫的控制問題。在北京高層建筑又厚又大的底板幾乎都采用UEA補(bǔ)償收縮砼。又如廣州天匯大廈為C40砼、青島中銀大廈為C50砼、上海世界貿(mào)易商城（183m×109m×1m）為C40砼等，為控制溫差裂縫采用UEA砼均獲得成功。在我國的防原子輻射和衛(wèi)星發(fā)射井等大體積特種砼結(jié)構(gòu)，也采用UEA砼獲得成功。

    （4） 剛性屋面防水技術(shù)

    采用補(bǔ)償收縮砼做剛性屋面比普通細(xì)石防水砼更好，其原由是提高了砼的抗裂性，以柔性分隔縫緩解屋面的溫差裂縫，這種在預(yù)制板或保溫層上做40mm厚，配以Φ4×150雙向鋼筋補(bǔ)償收縮砼屋面，已在江蘇、浙江、江西、安徽、福建、廣西、烏魯木齊等省區(qū)和城市推廣應(yīng)用500萬m²，獲得良好效果
   
    近年來，南方多采用現(xiàn)澆防水屋面，厚度10~12cm，配以Φ8×150雙向鋼筋，砼等級大于C25。為解決屋面裂滲難題，在水泥中摻加12~13%UEA，拌成補(bǔ)償收縮砼澆注屋面，可連續(xù)澆注50m不留逢。類似這種防水屋面的體育場看臺應(yīng)用十分成功，例如北京奧體中心田徑場看臺、廈門體育中心看臺、深圳體育中心看臺、綿陽市和沈陽市及天津市和平區(qū)體育場看臺、非洲吉布提共和國體育中心看臺等，累計(jì)面積約14.6萬m2，使用時間最長達(dá)7年之久，至今防水效果甚佳?！把a(bǔ)償收縮砼防水屋面”以列入我國《屋面防水技術(shù)工程》GB50207-94，正在全國推廣。 

    注：采用ZY新一代膨脹劑，用量減50%左右，效果更為顯著，原理和方法同上。