膨胀剂基础

膨胀剂发展方向
（3）养护压力和受限程度 Aft和Ca(OH)2在压力水作用下易发生重结晶或溶解，稳 定性较差；掺膨胀剂试块在自由状态下膨胀时，宏观体 积和孔隙体积增加；单轴受限养护对膨胀量影响较小； 三轴受限养护养护时膨胀量有所减少。 （4）水泥碱度 碱对AFt的形成具有一定的促进作用。pH越高，AFt转 换越趋于完全；孔隙液碱度高的水泥，MgO和CaO早期 的膨胀速率大。
氧化钙膨胀剂
氧化钙膨胀剂是石灰石在一定温度下煅烧、 粉磨制成。 CaO + H2O → Ca(OH) 膨胀 机理：
质量 56 密度 3.32 体积 17
2
18 1 18
74 2.24 33
反应前后总体积变化：
33 （ 17 18） 5.7% 17 18 反应前后固相体积变化：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ33 17 94.1% 17
图2 水泥浆体结构 与膨胀特性的关系
膨胀剂发展方向
新型膨胀剂要求：
随着高性能混凝土的广泛使用，对混凝土膨 胀剂也提出新的要求： 低掺量和低含碱量； 膨胀性能可控，水化产物性能稳定； 需水量和养护条件依赖程度低。 对混凝土工作性能、力学性能和耐久性能影响小。
氧化镁为主要组分的新型复合膨胀剂是以 后发展趋势。
氧化镁类
利用MgO水化 硬化过程中生 成氢氧化钙产 生体积膨胀。 其膨胀源是 Mg(OH)2。
钙矾石类膨胀剂
钙矾石类膨胀剂分类及组成
钙矾石类膨胀剂
钙矾石膨胀剂膨胀机理：
反应前后总体积变化：
反应前后固相体积变化：
钙矾石类膨胀剂
不同钙矾石膨胀剂的特点：
硫铝酸盐膨胀剂：烧成温度高，促凝早强作用明显，膨胀发展 速率快。
剂。
氧化钙膨胀剂
CaO膨胀剂的特点：
（1）膨胀速度快、膨胀能大；
（2）对水养护的依赖程度相对较低； （3）原料来源广 ，成本低 ，可以节约大量高品 质铝矾土和石膏资源； （4）膨胀可调控性差，后期膨胀不明显； （5）Ca(OH)2在压力水作用下溶解度大。
氧化镁膨胀剂
氧化镁膨胀剂是由菱镁矿(MgCO3)经过一定温 度煅烧，粉磨而成的。
膨胀剂发展方向
理想的膨胀剂应该具备以下 的性质： 膨胀剂的水化速度应该同养 护条件下水泥浆体结构的形成 速度同步，即膨胀材料应在水 泥浆体结构形成时开始水化， 当水泥浆体具有较低胶凝强度 时，膨胀材料反应速率达最大 ，水泥浆硬化以后，膨胀材料 反应速率逐渐减缓，从而能产 生足够的塑性膨胀和一定的后 期膨胀，达到双膨胀的效果。
U型膨胀剂：促凝早强作用明显，坍落度损失大，水化放热量 大。
明矾石膨胀剂:膨胀发展较缓慢,坍落度损失小,水化热低,早期 强度低,后期强度有所增加,有利于大体积混凝土施工。但其碱 含量最高, 易发生碱骨料反应。 铝酸钙膨胀剂:坍落度损失小,水化热低,膨胀能大,膨胀稳定、 快 。碱含量低, 早期强度发展慢,后期强度有所增加。
膨胀剂发展方向
研究难点
氧化镁膨胀剂的膨胀机理和本质原因尚未 研究透彻。
氧化镁膨胀剂体积安定性评价方法尚存在 争议。
氧化镁膨胀剂膨胀调节机制尚未完善。
膨胀剂发展方向
课题计划
（1）对不同种类膨胀剂的膨胀性能进行评价； （2）对不同氧化镁产品膨胀性能进行评价； （3）采用不同的烧成制度对菱镁矿进行煅烧，粉磨， 测试基本性能和膨胀性能； （4）针对氧化镁和其它种类膨胀剂的膨胀特性，复 配出同时具有早期膨胀和后期膨胀的新型复合膨胀
混凝土膨胀剂基础
1
混凝土膨胀剂概述
2
3 4 5
钙矾石类膨胀剂
氧化钙膨胀剂
氧化镁膨胀剂
膨胀剂发展方向
混凝土膨胀剂概述
膨胀剂是一种在水泥凝结硬化过程中在混凝 土（包括砂浆及净浆）产生可控膨胀，减少收缩的 外加剂。膨胀剂本身可产生膨胀，也可与水泥混凝 土中其它成分反应产生膨胀。
混凝土膨胀剂概述
混凝土膨胀剂
膨胀 机理：
反应前后总体积变化：
反应前后固相体积变化：
氧化镁膨胀剂
氧化镁膨胀剂的特点：
（1）水化需水量少，水化产物稳定；
（2）膨胀过程可控调节，膨胀能大；
（3）对水养护的依赖程度相对较低；
（4）膨胀率受煅烧制度和环境温度影响较大。
膨胀剂发展方向
影响膨胀剂膨胀效果的因素：
（1）膨胀剂细度及水灰比 膨胀率随产品细度的降低而降低；在一定范围内，水灰 比越大，膨胀率越低。 （2）环境温湿度 膨胀剂水化反应速率是随反应温度的升高而增大的，膨 胀量也随之增大，对于钙矾石膨胀剂，养护温度超过 80℃，钙矾石分解，环境湿度降低，钙矾石易脱去结 晶水导致混凝土干缩。
铁粉类 利用过铬酸盐等 催化剂氧化铁粉， 产生的Fe2+与水 泥中OH-反应生 成Fe(OH) 2凝胶 引起体积膨胀。 其膨胀源为氢氧 化亚铁。
钙矾石类 利用硫铝酸盐、 铝酸盐水化反 应生成钙矾石 晶体产生的体 积膨胀，其膨 胀源为钙矾石。
氧化钙类 利用CaO水化 硬化过程中生 成氢氧化钙产 生体积膨胀。 其膨胀源是 Ca(OH)2。
钙矾石类膨胀剂
钙矾石类膨胀剂缺点：
（1）反应生成钙矾石需水量较大，对养护湿度要 求高，否则钙矾石易脱去结晶水导致混凝土干缩。 （2）膨胀发展周期相对较短，一般在14d以内，后 期无膨胀作用。 （3）钙矾石在冻融和高温(80℃)条件下容易分解, 因此该类膨胀剂的抗冻性和耐热性差。 （4）钙矾石的形成消耗了水泥石的Ca(OH)2,碱含 量降低导致混凝土抗碳化能力降低。 （5）钙矾石在压力水作用下易发生溶解、迁移和 重结晶，导致混凝土膨胀应力松弛。