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膨脹劑等粉劑在混凝土中使用及管控

更新時間:2021-05-04 11:44:34 點擊數:3409

[摘   要]近年來,膨脹劑等粉狀外加劑在混凝土中使用日益頻繁,且品種、型號琳瑯滿目,盲目使用會對工程質量產生安全隱患,有必要正確認識膨脹劑等粉狀外加劑,走出誤區,方可確保工程實體結構質量安全。

[關鍵詞]膨脹劑;粉狀外加劑;安全隱患;混凝土質量;受控

0  引言

在混凝土澆筑技術交底過程中,常發現業主、施工方提出,要按設計院圖紙設計要求,只要設計膨脹劑、防水劑、阻銹劑、抗裂劑等外加劑材料,預拌混凝土公司就得按照其規定摻量、型號進行混凝土配合比設計,否則施工方無法滿足設計要求,影響結構驗收。對此,面對目前膨脹劑等外加劑質量的良莠不齊,正確認識膨脹劑在混凝土中效用,走出“只要涉及膨脹、阻銹、防水、抗裂等就得添加”的理論誤區。應根據其功能性要求,合理利用。亟待采取嚴格管控措施,進行預防與控制,確保其在構件混凝土中使用質量安全。

1  膨脹劑等粉狀外加劑功能劃分作用機理

1.1  按照功能劃分

根據結構要求,使用功能劃分為膨脹劑、阻銹劑、防水劑、抗裂劑。

1.2  作用機理

(1)膨脹劑主要是硫鋁酸鹽、明礬石、石膏等組成,加水經水化形成水化硫鋁酸鈣即鈣礬石晶體,使體積膨脹。

(2)阻銹劑主要是硝酸鹽或亞硝酸鹽成分,阻止空氣中水和氧與鋼筋產生氧化反應,防止生銹,形成鈍化膜。

(3)防水劑是一種化學外加劑,水化后體積膨脹,達到補償收縮和張拉鋼筋產生預應力以及充分填充間隙,從而達到防水作用。

(4)抗裂劑由硫鋁酸鹽為膨脹劑,聚丙烯纖維等有機和無機材料復合,起到補償混凝土硬化過程中的干縮或冷縮作用,纖維若能均勻分散在混凝土中形成支撐體系,能有效分散混凝土定向應力,有效阻止混凝土早期塑性裂縫的發生及后續發展,大大提高混凝土抗裂抗滲能力,改善混凝土的韌性。

2  膨脹劑等粉狀外加劑使用現狀

(1)在交通、水利、民建等工程上,只要涉及補償收縮、防水、阻銹、抗裂等功能,在設計圖紙上明確表明添加膨脹劑、防水劑、阻銹劑、抗裂劑等,且更有甚者指定品牌、型號、摻量。

(2)業主、監理嚴格要求施工方按照圖紙設計,添加相應膨脹劑等材料,無形當中,施工方順水推舟把膨脹劑等疑難雜癥事宜,強制預拌混凝土公司運用在混凝土中,否則免談后續業務合作。

(3)目前市場競爭惡劣,膨脹劑等外加劑質量良莠不齊,低價冒牌偽劣產品,嚴重危害行業自律,媒體多次曝光膨脹劑等偽劣產品及使用后導致嚴重質量隱患案例。

(4)商品混凝土公司行業為了生存,以顧客來料使用,技術負責人苦不堪言,采取拒絕使用或相關檢測符合后,投入使用,確?;炷临|量。

3  膨脹劑使用質疑及反思

(1)工程項目圖紙設計明確表明膨脹劑等型號、摻量甚至品牌,此項妥否?反思如下:

首先此項違背 DB 3502/JZ 003—2014《廈門市住宅工程質量常見問題防治若干技術措施》中 5.1.4 材料要求 2(3)“設計單位不得指定外加劑品牌和品種”。

其次設計院是否對膨脹劑等外加劑材料了解,設計摻量來源于哪些數據支撐?是否對材料限制膨脹率做了現場模擬試驗?

最后 DB 3502/JZ 003—2014 中 5.1.4 材料要求 1(6)“嚴禁使用具有一定的毒性和致癌性的亞硝酸鹽類鋼筋阻銹劑?!狈此家幌庐斀袷袌錾蠜]有使用亞硝酸鹽類阻銹劑的工程嗎?不是與法律法規標準背道而馳?

(2)C30P6 抗滲混凝土圖紙設計就得加膨脹劑之類?

首先,“實踐是檢驗真理的唯一標準”,以現有技術,不摻膨脹劑,C25P12 都能達到符合要求,所以沒有必要花錢吃不必要的藥。

(3)后澆帶圖紙設計添加膨脹劑,不知是否了解膨脹劑及處于環境?

首先根據 GB/T 23249—2009《混凝土膨脹劑》3.1定義:與水泥、水拌合后經水化反應生成鈣礬石、氫氧化鈣或鈣礬石和氫氧化鈣,使混凝土產生體積膨脹。而在空氣中會收縮,一切離不開水,故后澆帶環境干燥,養護不到位容易收縮開裂。

其次 DB 3502/JZ 003—2014 中 5.1.4 中 2(5)“樓、屋面板等長期暴露于干燥空氣中的結構混凝土不宜摻用膨脹劑?!睒前搴鬂矌Ш蜆?、屋面板環境又有什么差異?

最后膨脹劑機理和水泥水化,填充間隙,形成結晶體,產生體積膨脹如出一轍,而且后澆帶可提高一個強度等級,只要確保養護到位,水化不斷進行就能解決體積膨脹問題,又何苦簡單問題復雜化?

(4)墻體、樓、屋面板有些設計圖紙添加抗裂防水劑有必要嗎?

首先,抗裂防水原因及分析。墻體開裂主要和配合比設計、水化熱、施工養護有關,按規范 JGJ 55—2011《普通混凝土配合比設計規程》設計,GB 50164—2011《混凝土質量控制標準》分層施工,控制水化熱、帶模養護、保溫保濕,就可以做到不開裂,與是否添加抗裂防水劑沒有必然關系。

其次樓、屋面板施工振搗、初凝前抹面,吸水性好的毛氈覆蓋保溫保濕養護及其重要,只要做好相關施工流程,添加抗裂防水劑沒多大必要。

最后抗裂防水真正源頭就是保證混凝土不收縮,就是不斷補水,進行水化,有見過泡水養護混凝土開裂嗎?不開裂不就自然防水了?

(5)工程招投標到混凝土公司技術交底不足一個月,使用膨脹劑等添加粉狀外加劑來得及嗎?盲目使用妥否?反思如下:

首先,根據 GB/T 23439—2017《混凝土膨脹劑》型式檢驗委托第三方至出具檢測報告符合后,約 31天,目前技術交底獲悉不足 1 個月,連材料情況都不了解,如何使用?

其次,根據 DB 3502/JZ 003—2014 中 5.1.4 中 3、特殊混凝土配合比設計“應采用實際使用材料,根據設計圖紙對混凝土性能具體要求,經過混凝土配合比的試配、調整后確定”。那不是明顯違規?按這樣至少設計、驗證還要兩個月?

最后,按原材料檢測與試配同步進行,通過設計、驗證,至少兩個月?而獲悉通常不足一個月,盲目使用,質量風險如何管控?

4  工程中使用膨脹劑存在質量問題及案例分析

(1)某廣場三層墻柱,1997年 5 月,在使用膨脹劑 UEA 過程中嚴重超摻,導致嚴重緩凝,3 天后無強度,連同四層板全部拆除,重新制作模板、鋼筋澆筑。

(2)某大廈 2003 年 7 月,澆筑地下室頂板 C35P12,摻抗裂防水劑 FSP,摻量 12%,施工過程中混凝土和易性良好,靜止后,表面嚴重泌水離析,出現扒底,工人無法抹面,立即停止施工,退回混凝土,經分析抗裂防水劑成分含有減水功能,12%摻量減水率達到 28%,與減水劑疊加效應,快速離析,但動態和易性良好。

(3)某商住樓 2003 年 10 月,澆筑剪力墻 C40P10,摻膨脹劑 15%,凌晨 1 點突然發現三車混凝土動態時情況很好,靜止后速凝,振動棒一振只留下其形狀孔洞,經分析膨脹劑硫鋁酸鹽、鋁酸三鈣含量太高,導致水化過快速凝。之后馬上拆模,沖洗干凈,重新澆筑。

(4)某住宅小區 2007 年 6 月,澆筑 C35P12 地下室底板,開始摻量 8%,澆筑后大面積開裂,第二次,取消膨脹劑使用,未發現裂縫。

(5)某新城 2014 年 7 月,地下室剪力墻 C45P12,摻膨脹劑 6%,拆模后發現氣泡太多且大,開始懷疑減水劑和引氣劑,后經試驗排除,之后取消膨脹劑,表面光滑密實,外觀較好,經外加劑泡水發現一直鼓氣泡,存在氨鹽可能性。

(6)某小區 2015 年筏板施工 C35P8,摻膨脹抗裂防水劑 8%,出廠坍落度損失較快,感覺表觀干澀,泵送困難,剛開始澆筑兩車,收縮嚴重,4 個小時出現明顯收縮裂縫,經排查,及時去除膨脹抗裂防水劑后,混凝土和易性良好,未出現裂縫。

(7)某廠房 2016 年 6 月剪力墻一層 C35 添加纖維抗裂防水劑,其墻體開裂嚴重,且出現纖維成團聚集,未起到抗裂,反而加劇開裂,且導致混凝土勻質性不夠。

5  采取膨脹劑使用管控措施,確保結構混凝土質量安全

(1)走出膨脹劑等粉狀外加劑“包治百病”的誤區,只要涉及膨脹、抗裂等功能性要求,圖紙即設計相應的外加劑,其實可以從設計、其它材料及施工方面等進行改善,完全可以達到其結構功能性要求。舉例如下:

1)經常碰到類似地下室 C35P8 圖紙設計摻入膨脹劑、防水劑之類,咨詢對方為何要摻入膨脹劑、防水劑,其回答:“要達到抗滲 P8 就得摻,否則怕達不到抗滲要求”。針對目前配合比設計合理,材料、施工及養護控制到位,經試驗普通 C25 都能達到 P12 以上,是否有必要使用膨脹劑之類。

2)“后澆帶混凝土”圖紙設計微膨脹,摻膨脹劑要求,設計者對后澆帶環境有了解嗎?曾出現不加不裂,加了反而裂的現象。其實后澆帶本來就提高了一個等級,強度和密實度基本有利,只要“后澆帶”清理干凈,界面相應水泥漿潤濕,按標準振搗,施工抹面保溫保濕養護到位即可。目前許多工地都未摻膨脹劑,“后澆帶”質量反而收效甚好。

3)“樁芯、水池、化糞池混凝土”圖紙設計要求摻膨脹劑,詢問設計,對方回復“擔心收縮,故需添加膨脹劑”,反問之“那你知道補償收縮而摻加膨脹劑的合理區間是多少?有相關數據支撐確保不會被脹裂或無效果?”最終無法回答,直接取消使用。其實樁芯本處于潮濕環境中,相關報道混凝土只要在潮濕環境中,后續水化長年累月緩慢進行,沒有失水,體積哪來收縮?武漢理工大學混凝土自愈理論可以有效詮釋不必添加膨脹劑這類的材料。

4)墻、樓、屋面板設計加入抗裂防水劑,問之就是要防止開裂,起到防水作用,其實可以不使用其,通過配合比設計,控制材料質量,控制水化熱,合理施工,保溫保濕養護,完全可以達到抗裂防水功能要求?,F實運用舉不勝舉。

(2)針對交通、水利、房建等特殊構件強制要求使用的,務必對其采取相應管控措施,確保結構混凝土質量。

1)膨脹劑是由業主、施工單位提出,要求混凝土公司摻入使用,故理所當然應作為顧客財產,甲方采購,監理做好施工方材料采購和運輸至攪拌站過程中監督。

2)涉及使用膨脹劑的,施工方應提前兩個月通知攪拌站進行技術交底,根據結構使用數量,一次性提前進入攪拌站粉料倉,監理全程旁證、施工方、供應商、三方委托第三方現場見證取樣 3 份封存,檢測站 1 份、施工方 1 份、攪拌站 1 份。

3)第三方檢測報告顯示所檢項目合格后,攪拌站開始配合比設計,按照 DB 3502/JZ 003—2014 中 5.1.4 中 3、特殊配合比設計需“經過配合比的試配、調整后確定。特殊配合比的各項技術指標必須滿足設計要求并經監理確認后才能使用”。按這樣計算從委托材料檢測合格去報告約 31 天,之后配合比設計致配合比確認也得 31 天,那么整個過程至少 62 天。

4)特殊配合比在使用前,攪拌站出具告知函,該配合比膨脹劑由甲方提供,屬顧客財產,配合比設計經監理、施工方確認后方可施工,后續由膨脹劑引起質量問題由甲方(業主或施工方)與供應商交涉,與攪拌站無關。

5)專用倉務必做好密閉防潮措施,按照質量監管及綠色生產要求,由工控機自動計量,不宜采用人工稱量及投料,避免計量人為失誤,引起質量事故,甚至危及人身安全及環境污染。

6)進入攪拌站務必專倉專用,不定期取樣觀察其外觀是否異常,間隔每個月取樣委托第三方檢測,是否質量異常,若出現質量下降等異?,F象立即停止使用,同時要求廠家清空,以免誤用,杜絕安全隱患。

6  結語

歸上所述,面對膨脹劑等粉狀外加劑質量良莠不齊,市場競爭惡劣,冒牌偽劣層出不窮,媒體多次曝光。走出膨脹劑等粉狀外加劑使用誤區亟待解決。廉慧珍教授曾說過:設計人員是否真正了解材料?水泥中摻粉煤灰等摻合料與混凝土中摻入誰對?反之,膨脹劑等外加劑按設計圖紙摻入型號、摻量妥否?是否有相關數據支撐、論證?

裂縫控制專家王鐵夢曾多次說過:結構上混凝土裂縫往往使用劣質膨脹劑等材料或不正確使用,導致結構混凝土開裂,經驗多次告訴不加不裂,加了反而裂。他的“取消后澆帶”和“跳倉法”,通過施工工藝明顯改善裂縫,基本可消除膨脹劑的使用。

如特殊構件使用,務必按照 GB 50119—2013《混凝土外加劑應用技術規范》、GB/T 23439—2017《混凝土膨脹劑》、GB 8076—2008《混凝土外加劑》、JGJ 55—2011《混凝土配合比設計規程》、GB 50164—2011《混凝土質量控制標準》、DB 3502/JZ 003—2014《廈門市住宅工程質量常見問題防治若干技術措施》等相關規定執行,一次性進入攪拌站,專倉專用,做到密閉防潮等措施,業主、施工方、監理全程跟蹤,與供應商見證取樣,委托第三方檢測合格后,進行配合比設計、試配、調整,經監理、施工方確認復核后方可投入使用。

總之,專家學者呼吁膨脹劑等不是包治百病的良藥,能不用的盡量不要用,其實很多膨脹等功能性要求可以從配合比設計、施工工藝等方面改善。如特殊構件強制使用的應對進站材料嚴加管控,加強檢測,合理設計配合比,監控過程中使用狀況,杜絕因膨脹劑等粉狀外加劑使用,導致混凝土質量,消除安全隱患,確保工程中實體質量。

 

參考文獻

[1] GB 8076—2008.混凝土外加劑[S].

[2] DB 3502/JZ 003—2014.廈門市住宅工程質量常見問題防治若干技術措施[S].

[3] JGJ 55—2011.混凝土配合比設計規程[S].

[4] GB 50119—2013.混凝土外加劑應用技術規范[S].

[5] GB/T 23249—2017[S].混凝土膨脹劑.

[6] GB 50164—2011.混凝土質量控制標準[S].


來源:摘自《商品混凝土雜志》