膨胀混泥土施工技术在建筑结构施工中的应用

膨胀混泥土施工技术在建筑结构施工中的应用

王泓智

中冶建工集团有限公司  重庆 400000

摘要：膨胀混凝土是一种具有自应力特性的特殊混凝土，其在硬化过程中会产生微膨胀，从而补偿混凝土的收缩，减少裂缝的产生，提高混凝土结构的整体性和耐久性。本文介绍了膨胀混凝土的基本原理和特点，重点探讨了其在建筑结构施工中的应用。通过对膨胀混凝土配合比设计、原材料选择、混凝土拌合、浇筑、养护等环节的分析，总结了膨胀混凝土施工技术的要点。

关键词：膨胀混凝土；施工技术；建筑结构施工

当代建筑工程广泛采用混凝土作为主要结构材料，其质量的高低对建筑物的安全性具有决定性影响。然而，普通混凝土在硬化过程中会产生收缩，导致结构开裂，影响建筑物的整体性和耐久性。为了解决这一问题，人们开发了膨胀混凝土技术。近年来，膨胀混凝土施工技术在建筑结构施工中得到了广泛应用，取得了良好的效果。

1 膨胀混凝土的基本原理和特点

1.1 膨胀混凝土的基本原理

膨胀混凝土是通过在常规混凝土中添加特定剂量的膨胀剂，可使其在凝固过程中呈现轻微的膨胀特性，从而补偿收缩，减少裂缝的产生。常用的膨胀剂有钙矾石膨胀剂、氧化镁膨胀剂等。膨胀剂在水泥水化过程中，会生成膨胀性水化产物，如钙矾石膨胀剂生成钙矾石型水化物，氧化镁膨胀剂生成氢氧化镁。

1.2 膨胀混凝土的特点

与普通混凝土相比，膨胀混凝土具有以下特点：

1.2.1 自应力特性

膨胀混凝土在水泥水化和膨胀剂作用下，会产生一定的微膨胀变形。这种膨胀变形被钢筋等约束后，在混凝土内部形成自压应力。混凝土硬化时产生的收缩应力可被自压应力有效抵消，从而补偿其收缩变形，并能显著降低或防止收缩裂缝的形成。

1.2.2 高抗裂性

膨胀剂的加入还可以优化混凝土的内部孔隙结构，提高混凝土的密实度和均匀性，减少应力集中和裂缝扩展的风险。

1.2.3 高整体性

膨胀混凝土在浇筑成型后，其内部组分在水泥水化和膨胀剂作用下，会产生一定的微膨胀应力。这种应力在混凝土内部的各个方向上均匀分布，使混凝土各部分之间紧密胶结，减少了内部缺陷和应力集中区域。同时，膨胀混凝土在硬化过程中产生的自压应力，可有效提高混凝土结构的整体性，使其在外荷载作用下，能够更加均匀地传递和分布应力，避免应力集中导致的局部破坏。

1.2.4 高耐久性

膨胀混凝土在硬化过程中产生的微膨胀应力，可有效补偿收缩变形，减少收缩裂缝的产生。裂缝的减少，阻断了外界有害物质侵入混凝土内部的通道。同时，膨胀剂的加入还可以优化混凝土的孔隙结构，提高混凝土的密实度，减少内部缺陷和微裂隙，进一步提升混凝土的耐久性能。

1.2.5 高抗渗性

膨胀混凝土中的膨胀剂在水化过程中会生成大量的凝胶状水化产物，填充混凝土内部的毛细孔隙和微裂隙，显著提高混凝土的密实度。孔隙的充填和细化，延长了外界有害物质侵入混凝土内部的路径，提高了混凝土的抗渗性能。同时，膨胀剂还可以优化混凝土的孔隙结构，使其尺寸分布更加均匀，避免了大孔隙或连通孔隙的存在，进一步降低了渗透风险。高密实度和优化的孔隙结构，使膨胀混凝土能够更好地抵抗外界水、气、离子等有害物质的侵蚀，保证混凝土结构的耐久性。

2 膨胀混凝土施工技术要点

2.1 膨胀混凝土配合比设计

膨胀混凝土配合比设计是确保其性能的关键。设计时需要通过大量的试验和理论计算，综合考虑混凝土强度等级、环境条件、结构类型等因素，确定水泥、膨胀剂、粗细骨料、水和外加剂等组分的用量比例。其中，混凝土中膨胀剂的添加量直接决定了其抵消收缩的效果，一般控制在水泥用量的8%～12%之间。同时，还需要通过调整水胶比、砂石比等参数，优化混凝土的力学性能和工作性能，确保混凝土在施工过程中能够满足浇筑、振捣等工艺要求，并在硬化后达到设计的强度和耐久性指标。

2.2 原材料选择

膨胀混凝土需要严格控制原材料的性能和技术指标。水泥应选用强度等级较高的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，如P.O42.5、P.O52.5等，并应具有良好的细度、安定性和相容性。膨胀剂应选用质量稳定、膨胀性能可靠的产品，常用的有钙矾石膨胀剂、氧化镁膨胀剂等。骨料应选用级配良好、洁净度好的天然砂石，并控制其含泥量、含水率、压碎值等指标。外加剂应选用与水泥、膨胀剂相容性好的高效减水剂、缓凝剂等，以改善混凝土的和易性和流动性。所有原材料都应进行严格的质量检验和配比试验，确保其性能满足设计要求。

2.3 混凝土拌合

膨胀混凝土拌合是将各组分材料按照配合比准确计量，并充分混合均匀的过程。拌合时应严格控制拌合时间和拌合顺序，一般先将水泥、膨胀剂、细骨料、粗骨料等干材料进行干拌12分钟，然后加入80%—90%的拌和水和外加剂进行湿拌23分钟，最后加入剩余的水和外加剂，继续拌合12分钟，使各组分均匀分散，形成和易性良好的混合物。拌和过程中应控制混凝土的温度和湿度，避免水分蒸发或凝结过快。拌合完成后，应及时测定混凝土的坍落度、含气量等指标，确保其满足施工要求。

2.4 混凝土浇筑

膨胀混凝土浇筑是将拌合好的混凝土混合物运输到施工现场，并浇筑到模板内，形成设计尺寸和形状的过程。浇筑前应检查模板的尺寸、刚度、平整度和清洁度，并涂刷脱模剂。浇筑时应控制混凝土的落距和流动速度，避免离析和冷缝的产生。对于大体积混凝土，应采用分层浇筑的方法，每层厚度一般为30～50cm，并及时插入式振捣器振捣密实，使混凝土充满模板的各个角落，消除内部的气泡和空隙。振捣时应快插慢拔，均匀布点，不得漏振、欠振或过振。浇筑完成后，应及时进行表面抹面和养护，防止塑性收缩裂缝的产生。

2.5 混凝土养护

混凝土浇筑完成后，需要进行科学的养护，使混凝土在适宜的温湿度条件下缓慢硬化，发挥膨胀剂的补偿收缩效应，提高混凝土的强度和耐久性。常用的养护方法有自然养护、塑料薄膜覆盖养护、草帘覆盖浇水养护等，养护时间一般为7～14天。在混凝土的养护阶段，表面温度的调控非常重要，避免温度骤升骤降引起的温度应力。同时，混凝土强度的增长进程需要进行周期性的监测评估，并根据强度及环境条件，确定脱模和拆模的时机。必要时，可采用蒸汽养护等加速养护方法，缩短工期。但整个养护过程都应严格控制质量，防止养护不当引起的裂缝或强度下降等问题。

3 膨胀混凝土在建筑结构中的应用

膨胀混凝土凭借其独特的自应力补偿效应和高抗裂性能，在建筑结构中得到了广泛应用。对于大型混凝土结构如基础、墙体和楼板等，使用膨胀混凝土是一种有效策略。这种材料能够显著降低因温度变化和收缩而导致的裂缝风险，提高结构的整体性和耐久性。在预应力混凝土工程中，如预应力管桩、预应力桥梁等，利用膨胀混凝土的微膨胀特性，可在预应力筋张拉前产生预压应力，减小预应力筋的有效预应力损失，提高结构的抗裂性和安全性。在装配式建筑工程中，如装配式剪力墙、叠合板等，采用膨胀混凝土可改善叠合面的黏结性能，减少接缝开裂的风险，提高结构的整体性和施工效率。在特种结构工程中，如人防工程、核电站等，对混凝土的抗裂性、密实性和耐久性要求极高，采用膨胀混凝土可显著提升结构的性能和可靠性。

结语

膨胀混凝土施工技术具有良好的自应力补偿效应、高抗裂性能和耐久性能，当代建筑工程普遍采用这种先进的施工技术。随着建筑工程规模的不断扩大，结构形式的日益复杂，混凝土的性能标准随之被提升到了新的高度，膨胀混凝土施工技术必将得到进一步的发展和应用。在施工过程中，应加强对膨胀混凝土配合比设计、原材料选择、拌合、浇筑、养护等环节的质量控制，优化施工工艺，这不仅提升了工程品质，还促进了建筑行业的长期可持续发展。

参考文献：

[1]李建欣. 膨胀混凝土在建筑结构工程中的应用 [J]. 建材发展导向, 2024, 22 (05): 4-6.

[2]王冠. 膨胀混凝土加强带施工技术与温度场研究 [J]. 工程机械与维修, 2023, (05): 83-85.