膨胀剂掺量对混凝土限制膨胀率指标影响的探索

膨胀剂掺量对混凝土限制膨胀率指标影响的探索
摘要：随着工程中混凝土结构尺寸的精密性要求提高，混凝土的膨胀性能起到
主要作用，本文以汶马高速公路狮子坪2#隧道出口大桥钢管混凝土盖梁为工程背景，通过不同膨胀剂掺量混凝土限制膨胀率比较分析，得到变化规律，使膨胀剂
在工程中的应用更加合理。

关键词：微膨胀混凝土；限制膨胀率；钢管混凝土；膨胀剂
混凝土中添加膨胀剂一般有两个方面原因，首先为了补偿混凝土收缩徐变对
结构尺寸的影响，尤其是预制构件或者合拢段构件；再者钢管混凝土中添加膨胀剂，利用其膨胀特性不但补偿混凝土徐变的影响，还会通过体积增加与钢管作用
形成自应力，增加构件的抗弯刚度。

下面从膨胀原理、工程背景、试验分析三个
方面进行说明。

1、膨胀剂膨胀原理
膨胀剂主要成分为氧化镁，其水化产生体积膨胀，一部分膨胀能用于补偿混
凝土的收缩，最后还有一部分膨胀能以混凝土体积膨胀的形式表现出来，也只有
这最后一种膨胀能才是氧化镁混凝土的有效膨胀能。

在水泥石与骨料界面区，晶
体的排列具有很强的取向性且孔洞较多，这对混凝土的界面粘结将产生不利影响。

由于水泥石与骨料界面区的水灰比相对较大，更有利于方镁石的缓慢水化，
随着水化程度的深入，越来越多的水镁石晶体在界面区定向排列。

所以水镁石晶
体的生长发育会在一定程度上填充部分孔隙，改善混凝土结构密实度，有利于弹
性模量和强度的增长、减小干缩。

2、工程背景
本文以汶马高速公路狮子坪2#隧道出口大桥钢管混凝土盖梁为工程背景。

配合比所用原材料，水泥为四川利森建材集团有限公司 P.O42.5；粗、细集料均产自古尔沟小沟村料场，细集料细度模数2.8；粗集料级配范围（5-20）mm，；KT-2
混凝土膨胀剂，KTPCA聚羧酸高性能减水剂为山西康特尔精细化工有限责任公司
生产；
混凝土性能要求：C40自密实微膨胀混凝土，限制膨胀率≥0.015％。

3、试验分析
试验室内通过试配，调整组分达到满足工作性能要求的配合比，按照不同膨
胀剂掺量分别制件测试，具体配合比见表1
表1 混凝土配合比
图1 不同掺配比例混凝土限制膨胀趋势图
整体看来，在龄期7d内，混凝土限制膨胀膨胀率呈上升趋势，在龄期
7d~30d内，混凝土限制膨胀率围绕着0.02%上下波动，并在18 d ~2 8 d，限制膨
胀率出现峰值。

在30d龄期内，随着掺量的增加，限制膨胀率峰值出现时的龄期
越长。

其限制膨胀率在28d并未趋于稳定，仍需继续观测。

在配合比设计中限制膨胀率不应将28d限制膨胀性指标作为最终稳定值。

在30d内，0.02%为该类膨胀剂膨胀率波动的中心值，相对比较稳定，可以作为评价该类属膨胀剂限制膨胀率的控制指标，也可以作为配合比膨胀率控制的基准值。

随着膨胀剂掺量的增加，其限制膨胀率增加在早龄期内并不明显，在28d后
增加趋势明显，综合考虑膨胀剂的掺量为10%为宜。

4结语
以上分析表明，混凝土28d限制膨胀率值并未稳定，测定值应以长龄期为准，随着膨胀剂掺量的增加，混凝土限制膨胀率增长趋势不太明显，所以控制混凝土
膨胀性能不能单纯依靠膨胀剂掺量的增加，应该综合考虑原材料在水化作用中的
影响。

参考文献：
[1]混凝土外加剂（GB 8076-2008）中国标准出版社 2009.
[2]膨胀剂（JC476-2001）国家建筑材料工业局标准化研究所 2001
[3]补偿收缩混凝土应用技术规程（JGJ/T 178-2009）中国建筑工业出版社
2009
[4]普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准（GB/T 50082-2009）中国建
筑工业出版社 2009。