1 工程概况

　　武汉高世代薄膜晶体管液晶显示器件生产线项目A标段总建筑面积约54.8万m²，其中主厂房建筑面积48.2万m²，分为生产区、支持区和办公区。生产区第3层为高大梁板结构，第2,4层为格构梁结构，楼面尺寸为367.25m×313.20m。电子元器件生产厂房内部要求建立恒温恒湿的正压、无尘环境，避免外部非洁净空气污染，达到超级厂房空气洁净度要求。因此，要求混凝土楼板不能开裂，具有良好的整体性和密闭性。

　　为避免轻微振动破坏生产状态下的显示屏，混凝土楼面平整度须<2mm/2m。梁、板混凝土一次浇筑成型，由于二者厚度差异较大，浇筑完成后的混凝土沉降量不同。混凝土浇筑完成后2～3d内需完成楼板表面的打磨，不再采取额外措施调整楼面高差，所以要求硬化后的混凝土须具备良好的体积稳定性，使厂房整体结构在投入使用后能长期保持设计要求的尺寸精度。

　　为满足上述性能要求，结构设计图纸规定所有格构梁和楼板均须使用补偿收缩混凝土，要求混凝土限制膨胀率>0.025%;膨胀剂掺量为胶凝材料用量的6%～12%。目前配制补偿收缩混凝土使用的膨胀剂包括以下类型:硫铝酸盐型、氧化钙-硫铝酸盐复合型和氧化镁型。硫铝酸盐型膨胀剂膨胀能力较低，产品质量差别较大。氧化钙-硫铝酸盐复合型膨胀剂膨胀能力高、反应快速，但后期膨胀增长率低，干燥收缩落差较大。氧化镁型膨胀剂具有多种活性类型，膨胀能力较低，后期膨胀持续发展，干燥收缩落差较小。氧化镁型膨胀剂可与氧化钙-硫铝酸盐复合型膨胀剂配合使用，获得更好的效果。

　　2 试验概况

　　为比较不同种类膨胀剂的使用效果，制备不同膨胀剂类型的补偿收缩混凝土，并进行现场浇筑试验。

　　选取生产区第3层3个浇筑区段混凝土顶板(见图1)，区段间仅留施工缝。由于工程进度要求，连续浇筑A3-1,A4-1区段。A2-1区段主梁尺寸1 300mm×2 400mm，次梁尺寸700mm×2 350mm，混凝土顶板尺寸4 950mm×5 250mm×200mm，连续浇筑690m³掺加氧化钙-硫铝酸钙型膨胀剂的C40补偿收缩混凝土。A3-1,A4-1区段梁、板尺寸与A2-1区段相同，将氧化钙-硫铝酸钙型膨胀剂与M型氧化镁型膨胀剂按2∶8的比例复配成复合膨胀剂，连续浇筑950m³掺加该复合膨胀剂的C40补偿收缩混凝土。混凝土结构单次连续浇筑长度约86m，面积约1 300m²。新浇筑的混凝土在深梁与薄板处的沉降量存在差异，在结合部位产生较大的剪切应力，对混凝土抗裂能力的要求较高。因此，通过试验观察两类膨胀剂对混凝土抗裂性能的影响。

　　图1 试验段尺寸   

　　采用埋入式振弦式应变计与温度传感器采集混凝土应变和温度数据，传感器埋设位置如图2所示，测点布置在结构内部纵向尺寸的底部(距主梁底部100mm)、中心(主梁高度1/2处)、表层(顶板厚度1/2处)。浇筑混凝土至覆盖应变计10min后，记录初始读数，数据采集频次在温峰值出现前为1次/3h;温峰值出现后的3d内为2次/d,3～14d为1次/d,14～28d为1次/2d,28d后为1次/7d。

　　3 混凝土原材料及浇筑

　　3.1 混凝土原材料

　　混凝土原材料为P·O 42.5普通硅酸盐水泥、II级粉煤灰、S95矿渣粉、HCSA氧化钙-硫铝酸钙型膨胀剂、M型氧化镁型膨胀剂、细度模数3.5的机制砂、细度模数0.8的天然河砂、5～25mm连续级配碎石、保坍型聚羧酸减水剂，实际施工用混凝土配合比如表1所示，水胶比0.37，砂率40%。

　　图2 传感器布置   

　　3.2 混凝土浇筑

　　搅拌站距施工现场约25km，混凝土运输时间45～60min，到达施工现场的混凝土拌合物坍落度>200mm。

　　混凝土浇筑时采用“斜面分层、循序推进”的工艺，首先在同一部位浇筑至分层厚度(约400mm)，混凝土形成扇形向前流动;然后在其坡面上连续浇筑，循序推进。待达到一定区域后，按顺序浇筑第2层，直至浇筑完成。浇筑时每层混凝土之间的间歇时间不超过混凝土初凝时间。

　　浇筑完成4～5h后使用长刮尺按标高刮平混凝土表面，初凝前用铁滚筒碾压2遍，并用木抹抹平。在全部浇筑范围内，对混凝土板面进行人工整平，同时测量平整度与标高，采用磨光机打磨，最终达到任意2m范围内的高差<2mm,7d后拆模。

　　4 试验结果分析

　　4.1 抗压强度

　　不同养护条件下试验段混凝土抗压强度如表2所示，由表2可知，掺加不同类型膨胀剂的混凝土强度发展规律类似。由于氧化镁无胶凝性，所以掺加复合膨胀剂的混凝土早期强度发展略慢，但仍满足拆模强度要求。

　　表1 混凝土配合比  

　　kg·m^-3

　　表1 混凝土配合比

　　表2 混凝土抗压强度  

　　MPa

　　表2 混凝土抗压强度

　　4.2 温度变化

　　由两类补偿收缩混凝土浇筑的构件内部温度变化曲线如图3所示，由图3可知，A2-1区段混凝土入模温度为31.8℃时，48h后梁中心部位达到温峰73.2℃，温升41.4℃;30d后构件内部温度降至25℃左右，接近环境温度。A3-1,A4-1区段混凝土入模温度为27.7℃时，54h后梁中心部位达到温峰62.6℃，温升34.9℃;30d后构件内部温度降至18℃左右，接近环境温度。对于同一强度等级，掺加氧化钙-硫铝酸钙型膨胀剂的补偿收缩混凝土温升较大，且温升速率较大，这是由于膨胀剂反应较快，反应热较高。由于顶板较薄，厚度仅为200mm，散热快，受环境温度的影响大，板内最高温度仅40℃左右，拆模后温度快速降至环境温度。

　　图3 混凝土结构不同部位的温度变化   

　　4.3 应变变化

　　由两类补偿收缩混凝土浇筑的构件内部应变变化曲线如图4所示，由图4可知，浇筑完成后最初的14d内混凝土结构内部应变均为正值，即均发生一定膨胀，可补偿混凝土水化硬化过程中产生的体积收缩。A2-1区段梁中心部位最大微应变为71.9με，出现在混凝土浇筑完成后45h;随着时间的增加，微应变逐渐减小，30d后微应变约为14με。板内最大微应变为43.9με，出现在混凝土浇筑完成后48h;浇筑完成14d左右由膨胀变为收缩，但最大收缩微应变仅为10με，不足以导致楼板开裂。A3-1,A4-1区段梁中心部位最大微应变为161.3με，出现在混凝土浇筑完成7d后;随着时间的增加，微应变逐渐减小，30d后微应变约为50με。板内最大微应变约为90με，出现在混凝土浇筑完成后70h;浇筑完成30d后微应变约为40με，较好地补偿了混凝土收缩。可知复合膨胀剂反应持续时间长，反应缓慢，补偿收缩作用缓慢且持久，适用于高温环境下大体积混凝土结构及薄板结构施工。

　　图4 混凝土结构不同部位的应变变化  

　　5 结语

　　施工结束后对各区段进行检查，均未发现裂缝，回弹检测的实体结构强度均达到要求，工程质量良好。

　　A2-1区段混凝土梁中心部位温度与应变表现出一致性，温度上升时微应变随之增大，温度下降时微应变随之减小;当温度接近环境温度时，混凝土微应变<30με。A3-1,A4-1区段混凝土梁中心部位温度开始下降时，微应变继续缓慢上升，微应变在7d时开始下降;30d后微应变逐渐进入稳定期，约为50με。掺加复合膨胀剂的补偿收缩混凝土补偿收缩效果较优。

　　实际测量结果显示，在合理掺量范围内，掺加两类膨胀剂的大体积混凝土结构(梁)最大限制膨胀率<0.02%，薄板结构最大限制膨胀率<0.01%。设计图纸要求的混凝土结构限制膨胀率>0.025%难以实现，因此，在实际施工过程中不作为质量验收指标。为保证施工质量，应修改不符合实际情况的设计要求。在格构梁+混凝土板体系中，板更易开裂，是施工质量控制重点。但由于板干燥收缩大、配筋少、混凝土限制膨胀率小，控制开裂的难度大于体积大、配筋率大的梁，需特别注意。