混凝土膨胀剂

混凝土极限拉伸值SK 混凝土的总收缩Sm
➢ 混凝土膨胀剂发展历程
混凝土膨胀剂发展概述
普通水泥混凝土由于收缩导致开裂和劣化，人们希望 有这样一种水泥，在凝结硬化时能产生一定量的膨胀， 以抵消其收缩，从而减少或消除可能引起的裂缝。
自水泥混凝土问世以来，人们发现很多工程的破坏是 因膨胀所致，其中钙矾石的形成与增多是一个最常见 的主因，钙矾石被称为“水泥杆菌”。因此膨胀被认为是 混凝土的一大祸害。
先进生产线
国内先进的立磨膨胀剂生产线，年产能达到30 万吨。在全国范围内，这是首次将立磨系统应 用于膨胀剂的粉末生产。 全国最先进的特种砂浆生产基地。
熟料基地
在浙江投资建设全国最先进、最大的回 转窑熟料生产基地，也是唯一的膨胀剂 熟料专用生产基地，产能达到40万吨， 确保产品质量。
6、新方向
绝湿膨胀大
1884年， 发现方镁石（MgO） 安定性不良，即膨胀 破坏。
1985 年 ， 水 利 工 程专家开始研究 外 掺MgO添 加剂 的制备技术与工 艺。
1993 年 ， 广 东 青 溪 水 电 站 大 坝 (51.5m ） ， 首 次 采 用 外 掺 MgO 添 加剂并取得显著成效， 标 志 着 MgO 外 加 剂 正 式进入混凝土水利工程 领域。
1、氧化镁膨胀剂简介 氧化镁膨胀剂定义
菱镁矿经过适当温度轻烧、粉磨制备而成，掺入混凝土后具有 一定膨胀特性的膨胀剂
轻烧粉磨
1、氧化镁膨胀剂简介
氧化镁相关标准
• 1994,《水利水电工程轻烧氧化镁材 料品质技术要求》 (试行)
• 1995,《MgO微膨胀混凝土筑坝技术 暂行规定》” (试行)
• 2010，地方标准《外掺氧化镁混凝 土不分横缝拱坝技术导则》DB44/T 703-2010和《全坝外掺氧化镁混凝 土拱坝技术规范》DB52/T 720-2010
放热
体积大
混凝土内表温 差大
温度变 形产生
温度应 力
当温差大 于25℃— 开裂
膨胀剂作用：将大体积混凝土极限开裂温差放大至30℃～35℃
常用措施：大体积混凝土降低材料温度、使用循环水降温等（成本高昂，程序复杂， 效果有限）
5、生产工艺
原材料
• •
烘干 粉磨
熟料
• 烧成 • 冷却
成品
• 粉磨 • 包装
混凝土在浇筑成型后，混凝土骨料对浆体收裂缝缩的约束，使混凝土内 部从一开始就产生了微裂缝，在环境温度、湿度、荷载等因素作用下，这 些微裂缝就可能发展为肉眼可见的宏观裂缝。
混凝土裂缝的种类主要有：塑性沉降裂缝、塑性收缩裂缝、温降收缩裂 缝、干燥收缩裂缝、沉降裂缝、荷载裂缝等。
1、
混凝土裂缝
2、裂缝的发展过程
制M型膨胀水泥（铝酸盐型） 1958年克莱恩（美国）研制成K型膨胀水泥。 1962年日本购买K型膨胀水泥专利，改为CSA膨胀剂。 1970年日本小野田公司研制成功氧化钙膨胀剂。 1997年日本研制成CSA－100R低水化热膨胀剂。
混凝土膨胀剂发展概述-国内
1957年中国建材研究院研制成M型膨胀水泥（铝酸盐型） 1969年中国建材研究院研制成明矾石膨胀水泥。 1974年中国建材研究院研制成硫铝酸盐膨胀水泥。 1979年中国安徽省建筑科学研究院研制成明矾石膨胀剂。 1985年中国建材研究院研制成CEA（氧化钙）膨胀剂。 1985年南京化工大学研制成氧化镁膨胀剂（大坝混凝土用） 1986年中国建材研究院研制成UEA膨胀剂。 2005年中国建材研究院研制成ZY （铝酸盐型）膨胀剂。 2006年中国建材研究院研制成HCSA 膨胀剂。
3.2温降收缩裂缝
1、
混凝土裂缝
3.3干燥收缩裂缝
定义： 混凝土在硬化后，内部的游离水会由表及里逐渐蒸发，导致混凝
土由表及里逐渐产生干燥收缩。在约束条件下，收缩产生的收缩应力 大于混凝土的抗拉强度时，混凝土就会出现由表及里的干燥收缩裂缝。 诱发原因： 1.混凝土成型硬化后，养护不当，表面水分散失过快，体积收缩大； 2.混凝土养护的时间过短（一般混凝土养护时间不应少于14天）；
诱发原因：
1.混凝土坍落度控制不当，到现场的混凝土太稀（坍落度超过220mm）； 2.施工时存在现场往搅拌车内加水的情况； 3.振捣时出现过振的情况，导致混凝土上下分层；
1、
混凝土裂缝
3.1塑性阶段的裂缝
（1）塑性沉降裂缝
塑性裂缝 钢筋 水囊
模板的拉杆
1、
混凝土裂缝
3.1塑性阶段的裂缝
（2）塑性收缩裂缝
膨胀剂产品发展的四个阶段
阶段
年 份 掺量（%）
品牌代表
1 1980～1985 15～20
EA，明矾石粉磨
2 1986～2000 10～12 UEA，煅烧熟料、硫铝酸钙
3 2000～至今 6～8 HCSA，氧化钙、硫铝酸钙
4 1980～至今 6～8
MAG，氧化镁
➢ 混凝土膨胀剂介绍
混凝土膨胀剂
Expansive agents for concrete
一、
混凝土裂缝
3.3干燥收缩裂缝
特点： 裂缝为表面性，宽度较细，走向众横交错，没有规律。较薄的梁板
构件为短向分布，整体性结构多发生在变截面处。
1、
混凝土裂缝
3.4沉降裂缝
定义： 沉降裂缝：地基产生了不均匀沉降，从而使房屋的墙体中产生弯
曲和剪力引起的附加应力，当墙体内产生的拉应力超过砌体的抗拉强 度时，出现裂缝。 诱发原因： 1.由地基基础不均匀沉降引起的正八字形、倒八字形斜裂； 2.由灰缝灰浆粉化压缩引起的上部水平裂； 3.由支座沉降引起的钢筋混凝土梁竖向开裂。
定。 • 混凝土抗压强度比≥95%，抗折强度比
≥ 100%。
上述指标说明科学掺加镁质高性能 混凝土抗裂剂的混凝土是安定的。
1、氧化镁膨胀剂简介
氧化镁膨胀剂分类
按DL/T 5296-2013 《水工混凝土掺用氧化镁技术规范》划分
项目名称
MgO含量（%） f-CaO含量（%）
膨胀水泥诞生——创造条件，控制膨胀，将破坏性的 膨胀能转化成有利的膨胀能，使水泥具有产生自应力、 补偿收缩、密实高强等优越功能（辩证法）。
混凝土膨胀剂发展概述——国外
1890年凯特劳脱发现钙矾石。 1892年米却利斯提出钙矾石是硫酸盐介质破坏的主因——
（水泥杆菌） 1936年洛西（法国）首次发明膨胀水泥1955年米哈伊洛夫研
弥散状裂缝 裂缝延伸发展 裂缝互相贯通 延伸发展成为表面裂缝
1、
混凝土裂缝
3、裂缝的种类
3.1塑性阶段的裂缝
（1）塑性沉降裂缝
定义：
塑性沉降裂缝是指混凝土浇筑后，因原材料相对密度差异，在重力或其它 外力（振动）作用下，骨料下沉，水泥浆上升，产生泌水，与周围混凝土形 成沉降差，在混凝土顶部表面形成塑性沉降裂缝。
EA
1、工作机理
使混凝土产生体积膨胀的外加剂； 配置补偿收缩混凝土； 减少或消除砼收缩裂缝、提高砼结构的防水性能、保证工程 质量。
2、混凝土膨胀剂标准
执行《混凝土膨胀剂》 GB 23439—2009
• 标准正文第二页表1中——限制膨胀 率为强制性指标
限制膨胀率
❖ 限制膨胀率—— 是指试块的膨胀被钢筋等约束体限制后，反
作用钢筋的应变值,用钢筋的单位长度伸长值表示。
快速实验法（GB 23439-2009）
啤酒瓶试验
附录C 2~3天
三源高性能膨胀剂，在相同 环境下只需1天，啤酒瓶炸 裂。
烧杯试验
附录C 4~7天
三源高性能膨胀剂，在相同 环境下只需48小时，烧杯炸 裂。
3、膨胀剂的包装、运输及贮存（干燥）
散装
袋装
1、 混凝土裂缝及控制
特点： 1.裂缝位置比较集中，宽度、跨度较大； 2.多发生于承重构件结合部位，如底板、柱子上下部等。
1、
混凝土裂缝及
3.5荷载裂缝
定义： 钢筋混凝土结构构件在动力或静力因为受力过早以及变形而导致开
裂。 诱发原因： 1.通常由于上荷载过早或过重而产生的裂缝，如钢筋堆放、车辆停放等 2.多发生于承受荷载力区域，如顶板、剪力墙、承重梁等部位；
定义： 混凝土在初凝前由于水分蒸发，混凝土内部水分不断向表面迁移，
形成混凝土在塑性阶段体积收缩产生的裂缝。 诱发原因： 1.混凝土浇筑完成后没有及时抹压收光，或者抹压收光的次数不够 （一般至少要抹压两次以上）； 2.拆模时间过早，导致水份损失过快； 3.施工后没有覆盖具有保水作用的土工布或草席或麻袋。
时产生受约束的收缩变形，形成拉应力。当拉应力超过抗拉强度时， 出现开裂。 诱发原因： 1.生产混凝土时采用的水泥C3A含量高、含碱量高或水泥细度过大，这 些因素都会使拌合物需水量大，早期水化快，早期水化热集中； 2.混凝土入模温度过高； 3.混凝土硬化后没有及时蓄水养护或者没有经常酒水养护；
1、
混凝土裂缝
• 2013, DL/T 5296-2013 《水工混凝 土掺用氧化镁技术规范》
1、氧化镁膨胀剂简介 氧化镁相关标准
1、氧化镁膨胀剂简介 氧化镁活性检测方法
加入MgO和酚酞
柠檬酸溶液
30℃磁力搅拌
• 称取2.600g柠檬酸，置入250mL烧杯中，向烧杯中加入200mL蒸 馏水配成柠檬酸溶液。
• 将柠檬酸溶液置于集热式恒温磁力搅拌器的水浴中，开启磁力 搅拌器并保持转速为750 r/min～800 r/min，水浴温度30℃±1℃， 保持柠檬酸溶液的温度为30℃±1℃。
超长结构无缝施工 超长结构常规的施工方式：设置后浇带
42d
42d
常规设置后浇带方式有诸多缺点：延长工期，成 本增加，接缝处漏水隐患严重，影响结构整体性
掺普通膨胀剂的补偿收缩混凝土—设置膨胀加强带
膨胀剂掺量
10~12%
8%~10%
8%~10%
掺高性能膨胀剂的补偿收缩混凝土
大体积混凝土裂缝控制
水泥水化
4、膨胀剂的三大工程应用
混凝土结构自防水 超长结构无缝施工 大体积混凝土裂缝控制
混凝土结构自防水
如果把结构比作人的身体，则结构自防水是 从根本上强身，而防水卷材或涂料好比穿在人 身上的外衣”。所以只有搞好混凝土的结构自防 水，做到整个结构不裂不渗，这才是永久的防 线，治本的防线。—— 游宝坤
外防水 自防水
1、
混凝土裂缝
3.1塑性阶段的裂缝
（2）塑性收缩裂缝
Fra Baidu bibliotek、
混凝土裂缝
3.1塑性阶段的裂缝
（2）塑性收缩裂缝
塑
性 收
对于平面型构件最容易发生的是
缩
塑性收缩裂缝，对控制后期的有害
裂
缝
裂缝最关键，但最最容易控制，却
最易被忽略
1、
混凝土裂缝
3.2温降收缩裂缝
定义： 混凝土硬化期间由于水化放热使内部温度升高，到达温峰后降温
混凝土膨胀剂
目录CONTEN
➢ 混凝土裂缝及控制技术 ➢ 混凝土膨胀剂发展历程
➢ 混凝土膨胀剂介绍
➢ 氧化镁类膨胀剂
➢ 混凝土裂缝及控制技术
1、
混凝土裂缝
1、裂缝产生的原因
混凝土是一种弹性模量较高但抗拉强度低的材料，在受约束条件下只要 发生少许收缩，产生的拉应力往往会大于混凝土的抗拉强度，导致混凝土 产生。
• 称取1.700g氧化镁，加入柠檬酸溶液中，并立即开始计时滴加 2～3滴酚酞指示剂。
• 溶液开始变红时，计时结束。
1、氧化镁膨胀剂简介
氧化镁混凝土安定性检测
依据DL/T 5296-2013《水工混凝土掺用 氧化镁技术规范》安定性检测标准，混凝土 试块在80℃水养60d，氧化镁混凝土安定检 测结果合格。 • 混凝土无弯曲和龟裂现象。 • 混凝土自由膨胀率皆＜0.06%，并趋于稳
水化热适宜
高性能 膨胀剂
膨胀速度适宜
长期性能稳定
➢ 氧化镁膨胀剂
1、氧化镁膨胀剂简介
氧化镁膨胀剂的起源和发展
1980年， 美国P.K Mehta正式提出，混凝土 工程可利用MgO补偿温降收缩应力， 以减少收缩裂缝，增强工程耐久性。
1989 年 ， 国 家 能 源 部 鉴 定 “ MgO 混 凝 土 快 速筑坝技术”为国际领 先水平。
1、
混凝土裂缝
特点： 1.裂缝位置比较集中，跨度较大； 2.多出现在构件的受拉区、受剪区或有严重振动的部位。 3.多发生于承重构件结合部位，如底板、柱子上下部等。
2、 混凝土裂缝控制技术
裂缝的控制是一项系统工程，需要设计、施工、材料等各方通力配合 才能完成，结合以上的分析，对混凝土施工过程如能严格控制，必能减少 很大部分裂缝的产生。
1、混凝土配合比（水胶比、浆骨比） 2、水泥组分与性能（细度、C3A） 3、矿物掺合料（粉煤灰、矿粉） 裂缝控制技术 4、骨料（含泥量） 5、纤维（早期抗裂） 6、补偿收缩技术—膨胀剂 7、特种外加剂（减缩剂、内养护剂） 8、施工养护（保温、保湿）
补偿收缩混凝土的膨胀变形曲线
限制膨胀率ε2
补偿收缩设计 ：|ε2 - Sm|≤ SK