一種解決超長混凝土結構溫度裂縫的方法探討

摘要：本文主要介紹了美國KELO無機納米抗滲防裂劑對于解決混凝土溫縮裂縫、提高混凝土和易性、提高后期抗壓和抗折強度等方面特性的控制研究，避免了混凝土蜂窩、孔洞、麻面的出現，創新性的實現了混凝土結構自防水，實現了防水結構與建筑結構同壽命，降低了滲漏水風險，對于工程建設領域滲漏水問題具有重要的借鑒意義和很高的推廣應用價值。

關鍵詞：科洛；溫度裂縫控制；無機納米抗滲防裂劑；

0引言

建筑工程結構的滲漏是長期以來困擾建筑行業的一個難題，建筑防水技術和防水材料是科研人員著力研究的重要課題^[1]。超長混凝土結構開裂是一個綜合性問題，與設計、施工、材料、環境及管理等很多方面有關。稍有不慎就會產生質量問題，有時開裂非常嚴重，這在地下水豐富的地區需要予以足夠重視。超長混凝土結構是指長度超過現行國家標準《混凝土結構設計規范》（GB 50010—2010）關于鋼筋混凝土結構伸縮縫的最大間距限制的鋼筋混凝土結構。隨著我國城市化建設的不斷深入，超長混凝土結構的應用日趨增加，如停車場、商場、大型地鐵站、大型立交橋等，混凝土結構向超長化方向發展是我國大規模基礎建設的大勢所趨。然而，混凝土結構的裂縫控制問題一直是工程界的難點，引起混凝土收縮、開裂的因素錯綜復雜，但大部分都是溫度裂縫。

1 研究意義

對超長結構混凝土裂縫的產生機理、發展規律及綜合控制關鍵技術繼續進行研究，這對超長地鐵站混凝土結構的抗裂抗滲具有重要意義。

本文在現有研究的基礎上，通過理論、試驗、模擬研究超長地鐵站混凝土結構開裂的原因及機理，從材料、設計、施工、工藝等多方面通過采用不同抗裂措施分析超長地鐵站混凝土結構的抗裂效果。這對于提高整體防水性能和結構受力性能，具有重要的理論意義和廣泛的工程應用價值。

1.1 國外已有研究

混凝土材料的主要性能包括：強度、和易性、變形和耐久性等。與地鐵站超長混凝土結構相關的混凝土，對其材料性能方面主要考慮混凝土的變形，包括其彈性變形、塑性變形、溫度變形和收縮、徐變。國內外對于混凝土材料變形的研究較早，取得了較好的結果。

Mats Emborg在實驗中劃分溫度荷載區間，改變溫度傳導方式和混凝土配筋率，發現了混凝土的溫度應力、溫度裂縫與這些因素相關。

Lossier研究的硫鋁酸鈣膨脹水泥用于解決混凝土變形的問題，美國的Klein成功研制K型膨脹水泥，有效降低了施工中的操作難度。日本在專利基礎上成功研發硫鋁酸鈣膨脹劑，成為最先開發膨脹劑的國家。

1.2 關于對美國KELO無機納米抗裂防滲劑的新型材料研究

為解決混凝土結構因超長方面因素帶來的不利影響，讓地鐵站超長混凝土結構既能全面達到竣工驗收標準，也能滿足后期使用階段的各種結構和建筑功能，亟需從多方面研究預防超長混凝土結構開裂的措施，提高其整體防水性能和結構受力性能。

本文的主要研究目標如下：

結合地區資源，從混凝土原材料著手研究具備良好的工作性、抗裂性、抗滲性、環保性、經濟性等特點的新型材料，以有效控制超長混凝土結構開裂。

2 混凝土溫度裂縫的機理分析及預防措施

混凝土產生溫度裂縫主要原因是混凝土水化過程中溫度集聚上升，特別是大體積混凝土，水泥用量大，混凝土較厚。當里外溫差超過25度時所產生的溫度應力，超過混凝土抗折強度時，便會導致開裂。

混凝土水化過程中，鋁酸三鈣是水化熱的最大貢獻者，所以只要抑制干預鋁酸三鈣的反應速度，即可從根本上解決水化熱引起的溫縮開裂。

當然也可以采用低熱水泥來實現，原理是一樣的。低熱水泥里面鋁酸三鈣含量也較小。

3 KELO無機納米抗裂防滲劑優勢

3.1減少溫度裂縫和干縮裂縫，提高后期強度

科洛無機納米抗裂防滲含有專有的鋁鈣抑制劑，可選擇性的抑制C3A早期的快速水化，可大幅度降低水泥早期水化熱，降低早期最大水化熱峰值，緩解了混凝土結構內外溫度差，使混凝土內外溫度幾乎一致。避免或減少了溫度裂縫和干縮裂縫。同時能使C2S和C3S充分水化,提高后期強度。

3.2改善混凝土抗裂性能，提高混凝土密實性

科洛抗裂防滲劑可以提高混凝土的韌性，同時可以補償混凝土干燥收縮，有助于改善混凝土抗裂性能。使抗裂等得以提高, 改善混凝土密實性能、耐久性能和和易性，抗拉強度和極限拉伸值。優化水泥水化進程和結構，進而全面提高混凝土密實性。

4 KELO無機納米抗裂防滲劑技術研究

為了掌握科洛結構自防水技術（深圳）有限公司生產的無機水性滲透結晶型材料（科洛永凝液DPS）和無機納米抗裂防滲劑（內摻型產品）對混凝土工程防水、防護及裂縫修復等性能的影響，中國建筑科學研究院建筑材料研究所針對性地開展了系列試驗研究，重點關注了科洛高材料單獨及共同使用對基準混凝土性能的影響，設定基準、內摻、外涂和內摻+外涂共四種方式，通過試驗表明科洛無機材料以下特點：

未添加科洛抗裂防滲劑與添加科洛抗裂防滲劑對比圖

4.1提高混凝土和易性

摻加了科洛無機材料的混凝土1小時無塌損，擴展度高達700mm以上，幾乎可達到自密實混凝土性能。避免離析、泌水。易于振搗施工，避免混凝土表面出現蜂窩、孔洞、麻面等質量缺陷。

4.2解決混凝土溫縮開裂

科洛產品專有的鋁鈣抑制劑通過延遲水泥水化過程，使混凝土里外溫度幾乎保持一致，避免溫縮開裂，解決水化熱引起的溫縮開裂

4.3提高后期抗壓和抗折強度

科洛抗裂防滲劑一方面延遲了鋁酸三鈣的反應，同時充分水化硅酸二鈣和三鈣，28天后強度比基準混凝土提高10%以上，6個月后提高15%，美國跟蹤了50年發現后期強度還在穩定增長，提高后期抗壓強度和抗折強度。

根據以上研究，科洛是一種具備良好的抗裂性、抗滲性的新型材料，其獨有的無機納米深層滲透結晶密封密實技術具有：1、可解決混凝土因密實度不夠而引起的滲透、大面積潮濕、風化、碳化、氯離子侵蝕、硫酸鹽侵蝕等；2、可在迎水面、背水面、潮濕基面上施工；3、材料無涂層，深層滲透密封混凝土結構。

5結束語

通過在混凝土內摻科洛無機納米抗裂防滲劑（該產品可避免混凝土溫縮開裂提高抗拉強度避免蜂窩、孔洞、麻面）以及在混凝土外面噴涂科洛DPS（該產品通過密封混凝土結構，結晶物遇水產生新的晶體繼續密封，只要遇水就周而復始，往復循環）使混凝土結構自身防水，而省去其它附加層，實現了建筑施工領域防水的新突破。

目前科洛高分子防水材料在國內已服務過三峽大壩、上海浦東機場、南寧南湖隧道、葛洲壩安徽金寨水電站、青島地鐵一號線、虎門二橋、碧桂園、寶能地產等，可以預判未來科洛結構自防水系統將在更多工程領域使用。

[1]梁曉燁.水泥基滲透結晶型防水涂料的研究[D].長沙.長沙理工大學.2009:1-5.

[2]趙伍一，楊文賀.建筑施工中防水防滲施工技術研究[J].建筑技術開發，2018,45（14）：60-61.

[3]白云新.建筑施工中防水防滲施工技術研究[J].建設科技，2018（1）：122.