鋼筋混凝土產(chǎn)生裂縫的原因很復(fù)雜，就材料而言，混凝土收縮是主要原因。因此，在混凝土中摻入能達到補償收縮的膨脹劑，是較為理想的方法。膨脹劑加入到普通混凝土中，拌水生成大量膨脹結(jié)晶水化物 - 水化硫酸鈣 ( 鈣礬石 ) 使混凝土產(chǎn)生適度膨脹，在鋼筋鄰位的約束下在結(jié)構(gòu)中建立 0.2-0.70Mpa的預(yù)壓應(yīng)力，這一預(yù)壓應(yīng)力可大致抵消混凝土在硬化過程中產(chǎn)生的收縮拉壓力，同時 推遲了砼收縮的產(chǎn)生過程。當(dāng)混凝土收縮開始時，預(yù)壓應(yīng)力已可以抵抗砼同期的收縮拉應(yīng)力，從而 防止或減少砼收縮開裂;而且生成的鈣礬石混凝土更加密實，從而大大提高混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂防滲 性能。國內(nèi)外專家一致認為膨脹劑配制補償收縮混凝土，是代替普通砼解決建筑物裂滲的理想材料。

變形形式膨脹與收縮產(chǎn)生的不同結(jié)果

從應(yīng)變角度考慮，不僅要研究變形收縮與膨脹，還要研究對變形的限制。變形與限制這對主要矛盾貫穿于混凝土補償收縮的全過程。因在自由與限制條件下，膨脹與收縮將產(chǎn)生背向變形使混凝土質(zhì)點的間距拉到，而相向變形則使混凝土質(zhì)點的間距縮小。在實際應(yīng)用中，混凝土的變形總是受到鋼筋、相鄰部位、基礎(chǔ)或構(gòu)筑物整體性等條件的限制。同時，混凝土的變形最常見的是收縮變形。為此，限制收縮是混凝土開裂的最常見也是最主要原因。而限制膨脹這類有利的相向變形，恰好用來抵消有害的限制收縮，從而達到避免或大大減少混凝土開裂的目的，這正是微膨脹防水砼能抗裂的理論依據(jù)。我公司膨脹劑系列產(chǎn)品配制的補償收縮混凝土，主要應(yīng)用在以下方面:

1.實現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)自防水

普通混凝土由于收縮開裂，形成滲水通道，破壞了混凝土的整體防水功能。因此，防水的前提是抗裂，抗裂比抗?jié)B更重要。加入膨脹劑后，一方面由于產(chǎn)生一定的膨脹，可以有效的防止混凝土開裂，另一方面膨脹結(jié)晶體具有填充，阻塞毛細孔縫，改善孔結(jié)構(gòu)和級配的作用，防滲能力得到提高。用膨脹劑配制的補償收縮混凝土，可以實現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)自防水，取消外防水，防水費用僅為普通防水措施的1/3。《UEA補償收縮混凝土防水工法》（YJGF-92）被建設(shè)部列為國家級工法，標(biāo)志我國混凝土結(jié)構(gòu)自防水技術(shù)的重大突破。

2.超長混凝土結(jié)構(gòu)無縫施工

考慮混凝土收縮變形，設(shè)計規(guī)范規(guī)定每30~40m須留收縮縫，經(jīng)過40~60天才能用膨脹混凝土回填，工期處長，而且后澆縫清理十分麻煩，填縫不好還會留下滲漏隱患，中國建筑材料科學(xué)研究院發(fā)明的《超長鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)無縫設(shè)計與施工方法》（專利號931171326）提出以UEA膨脹加強帶取后澆縫，實現(xiàn)凝土連續(xù)澆筑超長結(jié)構(gòu)的施工。

研究表明，UEA補償混凝土在硬化過程產(chǎn)生膨脹作用，在鋼筋和鄰位作用下，鋼筋受控，而混凝土受壓，當(dāng)鋼筋拉應(yīng)力和混凝土壓應(yīng)力平衡時，則有:

則 Ac·sc=As·ss=As·Es·e2

式中:sc 砼壓應(yīng)力、Ac- 砼截面積、ss- 鋼筋拉應(yīng)力、As- 鋼筋截面積、Es- 鋼筋彈性模量、 m- 配筋率 (%)、e2- 砼的限制膨脹率。( 即鋼筋伸長率 )

而 m=As / (Ac+As),As / Ac=m(1-m) 則 sc=Es·e2m / (1-m)

由上式可見，sc 與 e2成正比例關(guān)系，而限制混凝土膨脹率 e2隨膨脹劑摻量增加而增加，所以， 可以調(diào)整膨脹劑摻量，使混凝土獲得不同的預(yù)壓應(yīng)力。

這一預(yù)壓應(yīng)力可補償砼在硬化過程中產(chǎn)生溫差和干縮的拉應(yīng)力，從而防止收縮裂縫。

混凝土結(jié)構(gòu)在溫度變化收縮變形作用下，又受鋼筋和鄰位約束時，會產(chǎn)生經(jīng)常引起結(jié)構(gòu)垂直裂 縫的主要應(yīng)力:水平法向應(yīng)力 sx，最大值在截面的中點 X = 0，如下圖所示：

根據(jù)水平法向應(yīng)力 sx 分布曲線，常規(guī)設(shè)計是在 smax 處留后澆縫來釋放溫度收縮應(yīng)力，現(xiàn)在是 在 smax 處給予較大膨脹應(yīng)力 sc，而在兩側(cè)給予較小的膨脹應(yīng)力，以便結(jié)構(gòu)的收縮應(yīng)力得到大小適宜的補償，從而控制有序裂縫的出現(xiàn)。如下圖所示：

該方法的原理是在結(jié)構(gòu)收縮應(yīng)力最大的地方給予較大的膨脹應(yīng)力。具體做法(見上圖):加強 帶一般設(shè)在后澆縫處，帶寬2m。帶的兩側(cè)分別架設(shè)密孔鐵絲網(wǎng)。防止不同配比的砼流入加強帶內(nèi)，施工時，先澆帶外小膨脹砼（摻入 10-12% 膨脹劑），澆到加強帶時改用大膨脹混凝土(摻入 14- 15% 膨脹劑)，使該處混凝土強度等級比兩側(cè)砼高 5Mpa, 再用小膨脹砼澆筑另一側(cè)，如此循環(huán)下去。實現(xiàn)無縫連續(xù)施工。

3.大體積混凝土溫度裂縫控制

大體積混凝土因為水化熱高，混凝土內(nèi)外溫差大，采用普通砼，只能采取復(fù)雜的費用高的溫控 措施使溫差控制在25°C以內(nèi)，否則往往因溫差應(yīng)力而產(chǎn)生開裂，而采取補償收縮混凝土，溫差可放 寬至 30-35°C。其原理如下:

設(shè)膨脹混凝土的綜合溫差 T=T1=T2，T1為普通砼的中心溫度與環(huán)境平均溫度之差，T2為膨脹混凝土當(dāng)量溫差，根據(jù)規(guī)范要求普通混凝土 T1≤25°C，而 T2=e/a，e為膨脹混凝土的限制膨脹率，a為混凝土膨脹系數(shù)=1×10-5，如:e=1×10-4，T2=10°C則即膨脹混凝土溫差可控制△T=T1+T2≤35°C。