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名称:膨胀剂(UEA-CSA)

UEA-CSA膨胀剂在海工混凝土中作用研究和试验方法及主要性能分析
united expanding admixture

一、用途
  掺加UEA-CSA膨胀剂后混凝土中形成水化硫铝酸钙产生适度膨胀力(预应力),在结构中建立0.2~0.7MPa预压应力,水中7d限制膨胀率为≥0.025%,可抵消混凝土硬化过程中形成的收缩力,因而减少干缩裂缝,提高抗裂和抗渗性能。
  普通混凝土掺入膨胀剂后,混凝土产生适度膨胀,在钢筋和邻位约束下,可在钢筋混凝土结构中建立一定的预压应力,这一预压应力大致可抵消混凝土在硬化过程中产生的干缩拉应力、补偿部分水化热引起的温差应力,从而防止或减少结构产生有害裂缝。应指出,膨胀剂主要解决早期的干缩裂缝和中期水化热引起的温差收缩裂缝,对于后期天气变化产生的温差收缩是难以解决的,只能通过配筋和构造措施加以控制,因此,膨胀剂最适用于环境温差变化较小的地下、水工、海工、隧道等工程。对于温差较大的结构(屋面、楼板等)必须采取相应的构造措施,才能控制裂缝。
  掺膨胀剂的混凝土要特别加强养护,膨胀结晶体钙矾石(C3A 3CaSO4 32H2O)生成需要水。补偿收缩混凝土浇筑后1~7d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。
膨胀剂的适用范围
用 途 适 用 范 围
补偿收缩混凝土 地下、水工、海工、坝工、隧道等构筑物,大体积混凝土,配筋路面和板、屋面与浴厕间防水、构件补强、渗漏修补、预应力钢筋混凝土、回填槽等。
填充用膨胀混凝土 结构后浇缝、隧洞堵头、钢管与隧道之间的填充等。
填充用膨胀砂浆 机械设备的底座灌浆、地脚螺栓的固定、梁柱接头、构件补强、加固等。
自应力混凝土 用于常温下使用的自应力钢筋混凝土压力管。
二、执行标准:JC476-2001
三、用量与用法
1、掺量:
代 号 型 号 掺 量C×%
1000 UEA-CSA 6~8
2、采用机械搅拌,搅拌时间≥3min。
3、在日最低气温低于5℃时,应采取保温措施;膨胀混凝土和膨胀砂浆工程或构件可以采用低于80℃蒸气养护,养护制度应根据膨胀剂和水泥品种,通过试验确定。
4、使用水泥强度等级≥32.5。
5、混凝土浇筑:⑴在计划浇筑区段内要连续浇筑混凝土,不得中断。⑵混凝土浇筑宜阶梯式推进,浇筑间隔时间不得超过混凝土的初凝时间,避免出现冷缝。可以延长伸缩缝的长度,可用加强带取代后浇带的施工方法。⑶混凝土振捣要密实,不得漏振、欠振和过振。⑷混凝土浇筑后,为防止沉缩裂缝出现,在混凝土终凝前,应采用抹面操作或人工多次抹压。
6、混凝土养护:⑴对于大体积混凝土,宜采用蓄水养护或用麻袋片覆盖,定期浇水,养护时间不小于14d。⑵对于墙体等不易保水结构,拆模板时间应不少于7d。拆模后,用麻袋片紧贴墙,定期浇水,养护时间不少于14d。⑶冬季施工时,底板混凝土浇筑完后,用塑料薄膜和保温材料覆盖,养护期不少于14d。对于墙体,带模板养护不少于14d。
四、性能及特点
本剂属硫铝酸钙类混凝土膨胀剂,不含钠盐,不会引起混凝土的碱骨料反应。掺本剂的混凝土耐久性能良好,膨胀性能稳定,强度持续上升。
五、使用注意事项
1、膨胀混凝土要通过其中的钢筋、纤维或周边物体的限制约束作用才能在结构中建立预压应力,补偿砼收缩产生的应力。因此膨胀剂必须在有限制的条件下使用。
2、膨胀混凝土配比设计与普通水泥混凝土相同,但最低水泥用量应大于300kg/m3。
3、膨胀剂掺量(E)按内掺(胶凝材料的替换率)计算,即:替换率K=E/(C+E+F)。C—水泥用量,E—膨胀剂用量,P—混凝土掺和料。
4、膨胀混凝土不能用于工作环境长期处于80℃以上的工程,施工温度低于5℃时,要采取保温措施。
5、膨胀剂要存放在干燥场所,切勿受潮。
6、要达到预期的抗渗防裂的目的,必须做到:(1)混凝土配合比设计正确,膨胀剂用量保证能产生足够的限制膨胀;(2)配筋合理,特殊部位应附加钢筋;(3)严格施工管理,适当增加搅拌时间,震捣务必密实,养护必须供水充足。
六、贮运、包装及注意事项:1、用防潮的包装袋包装,每袋净重50kg。
2、产品在运输与保管中不得受潮。产品贮存期为12个月,严禁与水泥混放。
七、UEA-CSA产品部分试样参考数据
配比 基准水泥
C × 6% 基准水泥
C × 8% 基准水泥
C × 10% 基准水泥
C × 12% 拉法基水泥
C × 8%
限制膨胀 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
抗压强度 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
抗折强度 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
结论:(1)随掺量的加大,其限制膨胀率加大,强度降低。(2)当掺量加大到C×12%的时候,其强度和限制膨胀率均已经不合格。(3)拉法基水泥与基准水泥对比,其限制膨胀率和强度相一致。
应用实例
砂 浆 配 合 比
工程名称及部位:中交一公局第五工程有限公司密关路大桥项目部
砂浆种类: 水 泥 净 浆 强度等级: 45MPa
水泥品种: 普 通 硅 酸 盐 强度等级:PO42.5 厂别: 拉法基
掺合料种类: UEA-CSA膨胀剂 外加剂种类: CA-100 萘系高效减水剂
材料名称 配      合       比
 水泥 水 掺合料 外加剂
每m3用量 1456 582 87.4 13
比   例 100 40 6 0.9
备注:稠度为14~18S。
1、通过对掺加膨胀剂和聚丙烯纤维而配制的补偿收缩纤维混凝土性能的工程应用表明,补偿收缩纤维混凝土能有效地控制混凝土结构早期塑性收缩、干缩和温度应力引起的裂缝,从而提高了混凝土建筑工程的抗裂防水能力和结构的耐久性。
2、采用粉煤灰、UEA-CSA低碱膨胀剂及缓凝高效泵送剂等材料,选择合适的水泥,成功地配制了C50钢管拱顶升施工用的高性能混凝土。保证在顶升混凝土过程中务必连续供料,混凝土的坍落度几乎不损失,硬化后,钢管拱中的混凝土强度符合设计要求,且不裂不脱壳,基本不收缩。
3、通过改性聚丙烯纤维和低碱膨胀剂双掺技术在游泳池和地铁车站混凝土结构自防水中应用证实,采用上述技术可以大大减少混凝土早期收缩所产生的裂缝,使获得的混凝土表面质量光滑平整,从而提高混凝土的耐久性,是一种新型的防裂抗渗新材料。
补偿收缩混凝土的限制膨胀率指标
用 途 限制膨胀率(×-10-4) 限制收缩率(×-10-4)
 水中14d 空气中28d
用于补偿收缩混凝土 ≥1.5 ≤3.0
用于后浇带、膨胀加强带和工程接缝填充 ≥2.5 ≤3.0
不同结构部位的最小配筋率
结构部位 最小配筋率(%) 布筋方式 钢筋间距(㎜)
底 板 0.30 双层、双向 150~200
楼板、顶板 0.30 双层、双向 100~200
墙体、水平筋 0.40 双 排 100~150
限制膨胀率的设计取值
适用结构部位 最小限制膨胀率(×-10-4) 最大限制膨胀率(×-10-4)
平板结构 1.5 3.0
梁、墙体结构 2.0 4.0
后浇带、膨胀加强带 2.5 5.0
单位膨胀剂最大和最小用量
适用混凝土 单位混凝土中膨胀剂含量(kg/m3)
 最大 最小
补偿收缩混凝土 50 30
填充用膨胀混凝土 60 40
补偿收缩混凝土连续浇筑的结构长度
结构类型 结构长度L(m) 结构厚度H(m) 浇筑方式选择 构造形式
墙体 L≤60 — 连续浇筑 —
 L>60 — 断续浇筑 后浇式膨胀加强带或后浇带
板 L≤60 — 连续浇筑 —
 60<L≤120 H≤1.5 连续浇筑 连续式膨胀加强带
 60<L≤120 H>1.5 断续浇筑 后浇式、间歇式膨胀加强带或后浇带
 L>120 — 断续浇筑 后浇式、间歇式膨胀加强带或后浇带

 


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