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HEA膨胀剂在水泥混凝土中的作用


一、HEA高效砼膨胀剂防水机理:HEA是以形成硫铝酸钙水化物作为膨胀源的膨胀剂。在混凝土中掺入一定量的HEA在水化初、中期生成大量水化硫铝酸钙(钙钒石)是使混凝土产生适度体积膨胀。在钢筋和邻位的约束下,便可在混凝土结构中建立0.3-0.8mpa的预压应力,这一预压能力可 大致抵消混凝土在硬化过程中产生的收缩应力,从而防止或减轻了混凝土因收缩造成的开裂,石混凝土内部结构更加致密。HEA又能改善混凝土的孔结构,降低大孔率,减少总空隙率,提高密实性,是混凝土的抗渗能力得以大幅度提高。在混凝土硬化过程后期处以干燥环境或大体积混凝土处于降温期时都要发生体积收缩,膨胀剂在水化初中期建立的膨胀能可以抵消后期的全部或大部分收缩。因此HEA膨胀剂能使混凝土具有抗裂防渗功能,实现水泥混凝土结构永久抗裂防渗的目的。
二、HEA的混凝土特性:掺HEA的混凝土,其硬化前的流变性能与普通混凝土的相同;1小时内混凝土坍落度损失较其他类型膨胀剂大大减少。抗渗标号≥S20,大大优于普通混凝土。抗冻标号≥D200,优于其他类型膨胀剂。HEA对钢筋无锈蚀,对水质无污染,抗硫酸盐性能高于普通混凝土。HEA与通用水泥及高效减水剂、普通减水剂、早强剂、防冻剂等外加剂有良好的适应性。水泥宜用42.5的通用水泥,火山灰质和粉煤灰水泥要经试验确定,与其他外加剂负荷使用,也应经过试验确定。HEA具有膨胀率大,干缩小。含碱量低,耐蚀性能好,混凝土强度高。坍落度损失小,冷热稳定性能好等优点。HEA混凝土在本质上与普通混凝土其本相同,其差异只有它具有一定的体积膨胀,在限制条件下,可在混凝土中建立0.2~0.8mpa自应力,是结构更加致密,在抗裂防渗性能上优于普通混凝土。作为结构材料,膨胀混凝土的配合比设计与普通混凝土基本相同,但应注意如下特殊性:
1、 为保证补偿收缩作用的发挥,建议每立方混凝土水泥用量不应小于300kg. 在结构设计上仍按原设计规范,为有效限制膨胀,宜采用小间距小规格配制钢筋 ;或焊接钢筋网,对薄壁构件或薄板也可用钢丝网,配筋不宜过分集中于构件一侧,对混凝土中导入的预压应力,在设计计算中不予考虑。在开孔和角隅附近最易出现裂缝,周边应加密结构钢筋。采用HEA补偿收缩混凝土整体长度地下可控制不大于80m,地下可控制不大于50m.特殊工程可参考超长混凝土结构无缝设计与施工技术。
2、 大面积的结构伸缩缝仍需留置,但间距可大于普通混凝土。膨胀混凝土的主要目的是补偿收缩,作为防水要求的补偿收缩混凝土的配合比设计宜按防水混凝土考虑,其砂率控制在38~42%。强度标号相应比普通混凝土高0.5-1标号。
三、HEA高效砼膨胀剂的主要用途
由于HEA膨胀混凝土具有补偿收缩、导入自应力和提高混凝土密实度的性能,因此是抗裂防渗混凝土结构的良好材料,可以制作结构自防水混凝土。因此凡要求抗裂、防渗、接缝、填充用砼工程和水泥制品,都可以使用HEA高效砼膨胀剂。主要用于: 地下建筑物,如地铁、地下停车场、地下仓库、隧道、矿井,人防工程、地下人行道、机场等。 建造水池、游泳池、污水处理池、水塔、油罐等。 自防水刚性屋面,砂浆防渗层,砂浆防潮层。 预制结构,框架接头的锚接,管道接头,构筑物后浇缝回填,岩基灌浆材料。 水泥制品,水泥压力管,防水屋面板等。公路路面,桥梁砼面层,涵洞。
四、超长无缝施工技术和施工注意事项
1、HEA混凝土超长无缝施工技术: 中国建筑材料科学研究院在研制成功CEA、UEA和AEA三种膨胀剂的基础上,成功的解决了超长结构的无缝施工问题,并形成了较系统的经验和理论。膨胀剂在常规掺量下,一般可60m时,采用“加强带”解决,带宽2-3m,以HEA为例“加强带”内掺10%,带两侧掺8%。带两侧设钢丝网,目的是防止两侧混凝土流入“加强带”内。施工时连续浇筑,浇到加强带时改换配合比。如果不想设加强带,则采用全部混凝土均提高膨胀剂掺量的方案,一般掺8-10%。在采取措施的情况下,伸缩缝间距延长至80m以上。
2、施工注意事项: HEA施工与普通混凝土施工规范一样,但要特别注意HEA适用于42.5的通用水泥,最佳掺量为6-8%(替代水泥率)。掺HEA的混凝土,配合比的计量要准确,搅拌时间要比普通混凝土延长30-60秒。为充分发挥其膨胀效能,适时和充分的保湿养护最为重要,混凝土浇灌后,一般杂终凝后2小时开始浇水养护,养护期为7-14天。务必使混凝土表面保持潮湿,墙体应保湿或洒水养护。HEA混凝土不宜用于工作环境长期处于80℃以上的工程。施工温度低于5℃时,要采取保温防冻措施。要求振捣密实,不要过震或漏震。 掺入不同品种的外加剂在补偿收缩混凝土中会产生不同的效果,因此,使用时需经过试验后才能确定。
五、显著特征:、低掺量,高性能
一般类型的砼膨胀剂掺入量为10-15%,相应带入混凝土中较多的碱含量而引发碱骨料反应影响混凝土的性能和寿命。HEA是以一定比例的优质铝质熟料、无水石膏及其它特种无机材料共同磨细而成的粉料。其独特的优点是;膨胀能量大,抗硫酸盐侵蚀,后期收缩小,混凝土强度高,掺量低,碱含量低,无碱集料反应之虑;与各种外加剂相容性好,对混凝土早期性能无影响;具有优良的抗渗防渗功能,是一种安全耐久性良好的高性能抗裂防渗混凝土外加剂;HEA的使用量根据水泥和混凝土的特性而异,在通用水泥中一般内掺6~8%,制成补偿收缩混凝土,可防止混凝土开裂,提高密实性和抗渗性能,实现混凝土自防水,可取消外防水。可减少或取消伸缩缝,简化施工工序,缩短工期,也有利于消除大体积混凝土生产的温差裂缝,能提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀性。