混凝土膨胀剂的应用

混凝土膨胀剂的应用

唐京虎

【引言】

混凝土膨胀剂是指与水泥、水拌和后经水化反应生成钙矾石、钙矾石和氢氧化钙或氢氧化钙，使混凝土产生膨胀的外加剂。膨胀剂主要功能是补偿混凝土硬化过程中的干缩和冷缩。为减免收缩开裂，它可以应用于各种抗裂防渗混凝土，尤其适用于与防水有关的地下、水工、海工、地铁、隧道和水电等钢筋混凝土结构工程。混凝土膨胀剂作为主导外加剂品种之一。

【关键词】混凝土；膨胀剂；应用

一、膨胀剂的工作机理

UEA以适量掺入（等量取代水泥）混凝土中，在混凝土凝结硬化的初期1-14d龄期内可生成大量膨胀结晶水化物—水化硫铝酸钙（C3A.。3CaSO4。32H2O）即钙矾石，使混凝土产生适当体积膨胀用以补偿混凝土的收缩，在钢筋、邻位等的约束下，可在混凝土中建立0.2—0.7MPa的预压应力，其压应力大致可抵消混凝土干缩时所产生的拉应力，同时也推迟了混凝土的收缩过程，使其抗拉强度得到较大增长，当混凝土开始收缩时，足以抵消混凝土收缩应力的作用，从而防止或减少混凝土收缩裂缝。

UEA在水化生成钙矾石过程中需要大量的水，钙矾石分子中有32个水分子，更需要大湿度的环境，尤其是在混凝土浇筑早期，如果湿度不够，那么即使是延长养护实际也再难达到其极限膨胀值，可见对补偿收缩混凝土进行充分的保湿养护是保证其充分水化的必要条件。

二、膨胀剂的技术规范

我们使用的膨胀剂必须满足JC475-2001标准。

表 1 混凝土膨胀剂性能指标

三、膨胀剂的掺量确定

配制补偿收缩砼时，掺量一般为8-10%，当配筋率为0.2-1.0%时,限止膨胀率为2-4*10-4,在砼中建立0.20-0.70MPa自应力值。在规定掺量下，砼28天抗压强度与不掺UEA的空白砼强度相似。

混凝土试件膨胀率在水养条件下随龄期延长而发展，7天时达到峰值，14天略有下降。这说明混凝土的补偿收缩性能和膨胀剂的掺量有直接关系。由于膨胀剂的掺人，混凝土产生膨胀，在钢筋和邻位约束作用下，膨胀能作功产生预压应力，抵消全部或部分限制收缩产生的拉应力，推迟收缩产生过程，提高抗拉强度。当混凝开始收缩时，其抗拉强度已得到增加，可以抵抗收缩产生的拉应力，起到防止和减少收缩裂缝的出现。

我们不能拘泥于膨胀剂的推荐掺量，如UEA为8-10%，不敢超过10％，这也是使用的误区。实际工程中如后浇带或膨胀加强带，要用大膨胀混凝土填充，要求混凝土膨胀率达到0.035-0.045％，标号提高5MPa。要掺入14－15％膨胀剂才能达到。如只限于掺12％就不能满足设计要求，有可能开裂。所以，应根据不同结构部位，科学地掺入不同数量膨胀剂，才能达到补偿收缩的要求。

四、膨胀混凝土的养护

1—水中养护；2—雾室养护；3—干湿养护；4—干空养护；5—绝湿养护膨胀剂的膨胀作用除了有大小不同之外，更重要的是应合理地发挥其作用的时间。膨胀作用应当在混凝土具有一定强度的一段时间内以一定的速率增长，才能发挥其最佳效果。如果太早则因强度不够或是混凝土尚有一定塑性时膨胀能力被吸收而发挥不出来。如果膨胀太迟则又会因混凝土已具备较高强度，膨胀作用又可能破坏了已形成的结构，所以只有全面了解膨胀剂的作用机理，并合理地控制影响其的各个因素，才能使补偿收缩混凝土的使用取得理想效果。膨胀剂的膨胀作用主要发生在混凝土浇注的初期（1-4d），一般在14d以后其膨胀率就趋于稳定。这时也是水泥水化的重要阶段。如果在混凝土浇注之后没有对混凝土进行充分的保湿养护，混凝土会大量脱水，这种情况下，由于水化反应的停止，会加大混凝土的收缩，使得混凝土的裂缝提前出现，同时由于水化所需求的水供应缺乏，会出现或者由于硫铝酸钙水化不充分形不成足够的膨胀值，或者膨胀率大于水泥水化速度而影响了强度的发展，甚至膨胀能力被尚有塑性的混凝土"吸收"，这样掺加UEA后不仅没有对防裂起到效果，反而会加剧混凝土的开裂。

参考文献：

[1 ]王铁梦. 工程结构裂缝控制[M] . 北京:中国建筑工业出版社,1997.

[2 ] 冯浩, 朱清江. 混凝土外加剂工程应用手册[M] . 北京:中国建筑工业出版社,2005.

（作者单位：商品混凝土中心，工程师职称）