UEA-CSA膨脹劑在海工混凝土中作用研究和試驗(yàn)方法及主要性能分析
united expanding admixture

一、用途
　　摻加UEA-CSA膨脹劑后混凝土中形成水化硫鋁酸鈣產(chǎn)生適度膨脹力（預(yù)應(yīng)力），在結(jié)構(gòu)中建立0.2～0.7MPa預(yù)壓應(yīng)力，水中7d限制膨脹率為≥0.025%，可抵消混凝土硬化過(guò)程中形成的收縮力，因而減少干縮裂縫，提高抗裂和抗?jié)B性能。
　　普通混凝土摻入膨脹劑后，混凝土產(chǎn)生適度膨脹，在鋼筋和鄰位約束下，可在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中建立一定的預(yù)壓應(yīng)力，這一預(yù)壓應(yīng)力大致可抵消混凝土在硬化過(guò)程中產(chǎn)生的干縮拉應(yīng)力、補(bǔ)償部分水化熱引起的溫差應(yīng)力，從而防止或減少結(jié)構(gòu)產(chǎn)生有害裂縫。應(yīng)指出，膨脹劑主要解決早期的干縮裂縫和中期水化熱引起的溫差收縮裂縫，對(duì)于后期天氣變化產(chǎn)生的溫差收縮是難以解決的，只能通過(guò)配筋和構(gòu)造措施加以控制，因此，膨脹劑最適用于環(huán)境溫差變化較小的地下、水工、海工、隧道等工程。對(duì)于溫差較大的結(jié)構(gòu)（屋面、樓板等）必須采取相應(yīng)的構(gòu)造措施，才能控制裂縫。
　　摻膨脹劑的混凝土要特別加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，膨脹結(jié)晶體鈣礬石（C3A 3CaSO4 32H2O）生成需要水。補(bǔ)償收縮混凝土澆筑后1～7d濕養(yǎng)護(hù)，才能發(fā)揮混凝土的膨脹效應(yīng)。如不養(yǎng)護(hù)或養(yǎng)護(hù)馬虎，就難以發(fā)揮膨脹劑的補(bǔ)償收縮作用。
膨脹劑的適用范圍
用 途 適 用 范 圍
補(bǔ)償收縮混凝土 地下、水工、海工、壩工、隧道等構(gòu)筑物，大體積混凝土，配筋路面和板、屋面與浴廁間防水、構(gòu)件補(bǔ)強(qiáng)、滲漏修補(bǔ)、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土、回填槽等。
填充用膨脹混凝土 結(jié)構(gòu)后澆縫、隧洞堵頭、鋼管與隧道之間的填充等。
填充用膨脹砂漿 機(jī)械設(shè)備的底座灌漿、地腳螺栓的固定、梁柱接頭、構(gòu)件補(bǔ)強(qiáng)、加固等。
自應(yīng)力混凝土 用于常溫下使用的自應(yīng)力鋼筋混凝土壓力管。
二、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：JC476－2001
三、用量與用法
1、摻量： 
代 號(hào) 型 號(hào) 摻 量C×%
1000 UEA-CSA 6～8
2、采用機(jī)械攪拌，攪拌時(shí)間≥3min。
3、在日最低氣溫低于5℃時(shí)，應(yīng)采取保溫措施；膨脹混凝土和膨脹砂漿工程或構(gòu)件可以采用低于80℃蒸氣養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)制度應(yīng)根據(jù)膨脹劑和水泥品種，通過(guò)試驗(yàn)確定。
4、使用水泥強(qiáng)度等級(jí)≥32.5。
5、混凝土澆筑：⑴在計(jì)劃澆筑區(qū)段內(nèi)要連續(xù)澆筑混凝土，不得中斷。⑵混凝土澆筑宜階梯式推進(jìn)，澆筑間隔時(shí)間不得超過(guò)混凝土的初凝時(shí)間，避免出現(xiàn)冷縫。可以延長(zhǎng)伸縮縫的長(zhǎng)度，可用加強(qiáng)帶取代后澆帶的施工方法。⑶混凝土振搗要密實(shí)，不得漏振、欠振和過(guò)振。⑷混凝土澆筑后，為防止沉縮裂縫出現(xiàn)，在混凝土終凝前，應(yīng)采用抹面操作或人工多次抹壓。
6、混凝土養(yǎng)護(hù)：⑴對(duì)于大體積混凝土，宜采用蓄水養(yǎng)護(hù)或用麻袋片覆蓋，定期澆水，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不小于14d。⑵對(duì)于墻體等不易保水結(jié)構(gòu)，拆模板時(shí)間應(yīng)不少于7d。拆模后，用麻袋片緊貼墻，定期澆水，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14d。⑶冬季施工時(shí)，底板混凝土澆筑完后，用塑料薄膜和保溫材料覆蓋，養(yǎng)護(hù)期不少于14d。對(duì)于墻體，帶模板養(yǎng)護(hù)不少于14d。
四、性能及特點(diǎn)
本劑屬硫鋁酸鈣類混凝土膨脹劑，不含鈉鹽，不會(huì)引起混凝土的堿骨料反應(yīng)。摻本劑的混凝土耐久性能良好，膨脹性能穩(wěn)定，強(qiáng)度持續(xù)上升。
五、使用注意事項(xiàng)
1、膨脹混凝土要通過(guò)其中的鋼筋、纖維或周邊物體的限制約束作用才能在結(jié)構(gòu)中建立預(yù)壓應(yīng)力，補(bǔ)償砼收縮產(chǎn)生的應(yīng)力。因此膨脹劑必須在有限制的條件下使用。
2、膨脹混凝土配比設(shè)計(jì)與普通水泥混凝土相同，但最低水泥用量應(yīng)大于300kg/m3。
3、膨脹劑摻量(E)按內(nèi)摻(膠凝材料的替換率)計(jì)算，即：替換率K=E/(C+E+F)。C—水泥用量，E—膨脹劑用量，P—混凝土摻和料。
4、膨脹混凝土不能用于工作環(huán)境長(zhǎng)期處于80℃以上的工程，施工溫度低于5℃時(shí)，要采取保溫措施。
5、膨脹劑要存放在干燥場(chǎng)所，切勿受潮。
6、要達(dá)到預(yù)期的抗?jié)B防裂的目的，必須做到：(1)混凝土配合比設(shè)計(jì)正確，膨脹劑用量保證能產(chǎn)生足夠的限制膨脹；(2)配筋合理，特殊部位應(yīng)附加鋼筋；（3）嚴(yán)格施工管理，適當(dāng)增加攪拌時(shí)間，震搗務(wù)必密實(shí)，養(yǎng)護(hù)必須供水充足。
六、貯運(yùn)、包裝及注意事項(xiàng)：1、用防潮的包裝袋包裝，每袋凈重50kg。
2、產(chǎn)品在運(yùn)輸與保管中不得受潮。產(chǎn)品貯存期為12個(gè)月，嚴(yán)禁與水泥混放。
七、UEA-CSA產(chǎn)品部分試樣參考數(shù)據(jù)
配比 基準(zhǔn)水泥
C × 6% 基準(zhǔn)水泥
C × 8% 基準(zhǔn)水泥
C × 10% 基準(zhǔn)水泥
C × 12% 拉法基水泥
C × 8%
限制膨脹 率， % 水中 7d ≥ 0.025 0.031 0.036 0.042 0.054 0.042
 水中 28d ≤ 0.10 0.0.4 0.056 0.081 0.111 0.061
抗壓強(qiáng)度 Mpa 水中 7d ≥ 25 32.0 29.2 26.1 23.3 37.4
 水中 28d ≥ 45 57.9 51.8 44.3 32.0 63.3
抗折強(qiáng)度 Mpa 水中 7d ≥ 4.5 5.6 4.8 4.4 2.7 6.0
 水中 28d ≥ 6.5 8.1 7.5 6.1 3.9 9.3
結(jié)論：（1）隨摻量的加大，其限制膨脹率加大，強(qiáng)度降低。（2）當(dāng)摻量加大到C×12%的時(shí)候，其強(qiáng)度和限制膨脹率均已經(jīng)不合格。（3）拉法基水泥與基準(zhǔn)水泥對(duì)比，其限制膨脹率和強(qiáng)度相一致。
應(yīng)用實(shí)例
砂 漿 配 合 比 
工程名稱及部位：中交一公局第五工程有限公司密關(guān)路大橋項(xiàng)目部
砂漿種類： 水 泥 凈 漿 強(qiáng)度等級(jí)： 45MPa
水泥品種： 普 通 硅 酸 鹽 強(qiáng)度等級(jí)：PO42.5 廠別： 拉法基
摻合料種類： UEA-CSA膨脹劑 外加劑種類： CA-100 萘系高效減水劑
材料名稱 配      合       比
 水泥 水 摻合料 外加劑
每m3用量 1456 582 87.4 13
比   例 100 40 6 0.9
備注：稠度為14～18S。
1、通過(guò)對(duì)摻加膨脹劑和聚丙烯纖維而配制的補(bǔ)償收縮纖維混凝土性能的工程應(yīng)用表明，補(bǔ)償收縮纖維混凝土能有效地控制混凝土結(jié)構(gòu)早期塑性收縮、干縮和溫度應(yīng)力引起的裂縫，從而提高了混凝土建筑工程的抗裂防水能力和結(jié)構(gòu)的耐久性。
2、采用粉煤灰、UEA-CSA低堿膨脹劑及緩凝高效泵送劑等材料，選擇合適的水泥，成功地配制了C50鋼管拱頂升施工用的高性能混凝土。保證在頂升混凝土過(guò)程中務(wù)必連續(xù)供料，混凝土的坍落度幾乎不損失，硬化后，鋼管拱中的混凝土強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求，且不裂不脫殼，基本不收縮。
3、通過(guò)改性聚丙烯纖維和低堿膨脹劑雙摻技術(shù)在游泳池和地鐵車站混凝土結(jié)構(gòu)自防水中應(yīng)用證實(shí)，采用上述技術(shù)可以大大減少混凝土早期收縮所產(chǎn)生的裂縫，使獲得的混凝土表面質(zhì)量光滑平整，從而提高混凝土的耐久性，是一種新型的防裂抗?jié)B新材料。
補(bǔ)償收縮混凝土的限制膨脹率指標(biāo)
用 途 限制膨脹率（×－10－4） 限制收縮率（×－10－4）
 水中14d 空氣中28d
用于補(bǔ)償收縮混凝土 ≥1.5 ≤3.0
用于后澆帶、膨脹加強(qiáng)帶和工程接縫填充 ≥2.5 ≤3.0
不同結(jié)構(gòu)部位的最小配筋率
結(jié)構(gòu)部位 最小配筋率（%） 布筋方式 鋼筋間距（㎜）
底 板 0.30 雙層、雙向 150～200
樓板、頂板 0.30 雙層、雙向 100～200
墻體、水平筋 0.40 雙 排 100～150
限制膨脹率的設(shè)計(jì)取值
適用結(jié)構(gòu)部位 最小限制膨脹率（×－10－4） 最大限制膨脹率（×－10－4）
平板結(jié)構(gòu) 1.5 3.0
梁、墻體結(jié)構(gòu) 2.0 4.0
后澆帶、膨脹加強(qiáng)帶 2.5 5.0
單位膨脹劑最大和最小用量
適用混凝土 單位混凝土中膨脹劑含量（kg/m3）
 最大 最小
補(bǔ)償收縮混凝土 50 30
填充用膨脹混凝土 60 40
補(bǔ)償收縮混凝土連續(xù)澆筑的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度
結(jié)構(gòu)類型 結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度L（m） 結(jié)構(gòu)厚度H（m） 澆筑方式選擇 構(gòu)造形式
墻體 L≤60 — 連續(xù)澆筑 —
 L＞60 — 斷續(xù)澆筑 后澆式膨脹加強(qiáng)帶或后澆帶
板 L≤60 — 連續(xù)澆筑 —
 60＜L≤120 H≤1.5 連續(xù)澆筑 連續(xù)式膨脹加強(qiáng)帶
 60＜L≤120 H＞1.5 斷續(xù)澆筑 后澆式、間歇式膨脹加強(qiáng)帶或后澆帶
 L＞120 — 斷續(xù)澆筑 后澆式、間歇式膨脹加強(qiáng)帶或后澆帶