混凝土膨胀剂的作用 混凝土中加膨胀剂的具体作用

混凝土膨胀剂作用机理：

混凝土膨胀剂是补偿收缩的理想材料，干缩和温差收缩是主要原因。加入到砼中，拌水后生成大量膨胀性结晶水化物，使其产生适度的膨胀，在钢筋和邻位的约束下，产生的膨胀能转为压应力，这一应力可抵消砼在硬化中的收缩拉应力，因而减少了裂缝。防水性能混凝土的防水主要是提高自身的密实和增水性，以满足其抗渗性和不透水性。但是由于砼存在收缩，而收缩所引起的应力，足以使结构产生变形，以至裂缝。由于开裂就使混凝土防水失去了一道最根本的防线。这是建筑物渗漏的主要原因。结晶物不断填充孔隙，促使砼内部密实，提高砼的防渗抗酸、抗碱、抗化学侵蚀能力和微膨胀能力，本剂能达到膨胀剂、防水剂的各项指标。一种塑性期膨胀与硬化期膨胀的双重效应，充分补偿混凝土收缩，小掺量且兼有膨胀、减水、防渗、抗裂等复合功能的混凝土外加剂。它按一定比例掺入混凝土或砂浆中， 可在限制的条件下产生膨胀应力，从而起到补偿收缩，防止混凝土产生裂缝， 提高混凝土抗渗能力的作用。 并可等量替代水泥，且对钢筋粘接力无任何不良影响，对钢筋无锈蚀作用。
混凝土膨胀剂主要用途：

配制补偿收缩、接缝填充混凝土，用于抗裂抗渗，结构自防水，水池与刚性防水屋面工程；配制自应力混凝土，用于水泥制品。

混凝土膨胀剂的作用机理与主要用途

一、混凝土膨胀剂作用机理：

混凝土膨胀剂是补偿收缩的理想材料，干缩和温差收缩是主要原因。加入到砼中，拌水后生成大量膨胀性结晶水化物，使其产生适度的膨胀，在钢筋和邻位的约束下，产生的膨胀能转为压应力，这一应力可抵消砼在硬化中的收缩拉应力，因而减少了裂缝。防水性能混凝土的防水主要是提高自身的密实和增水性，以满足其抗渗性和不透水性。但是由于砼存在收缩，而收缩所引起的应力，足以使结构产生变形，以至裂缝。由于开裂就使混凝土防水失去了一道最根本的防线。这是建筑物渗漏的主要原因。结晶物不断填充孔隙，促使砼内部密实，提高砼的防渗抗酸、抗碱、抗化学侵蚀能力和微膨胀能力，本剂能达到膨胀剂、防水剂的各项指标。一种塑性期膨胀与硬化期膨胀的双重效应，充分补偿混凝土收缩，小掺量且兼有膨胀、减水、防渗、抗裂等复合功能的混凝土外加剂。它按一定比例掺入混凝土或砂浆中， 可在限制的条件下产生膨胀应力，从而起到补偿收缩，防止混凝土产生裂缝， 提高混凝土抗渗能力的作用。 并可等量替代水泥，且对钢筋粘接力无任何不良影响，对钢筋无锈蚀作用。

二、混凝土膨胀剂主要用途：

配制补偿收缩、接缝填充混凝土，用于抗裂抗渗，结构自防水，水池与刚性防水屋面工程；配制自应力混凝土，用于水泥制品

混凝土膨胀剂作用

混凝土膨胀剂用来配制膨胀混凝土（包括补偿收缩混凝土和自应力混凝土），补偿收缩混凝土具有补偿混凝土干缩和密实混凝土、提高混凝土抗渗性作用，在土木工程中主要用于防水和抗裂两个方面，现在使用较多的场合是配制高等级防水混凝土和适当延长伸缩缝或后浇带间距（无缝施工）。

1　混凝土结构开裂的原因分析

水泥在水化过程中，由于化学反应和热力学反应所引起的体积收缩，将会导致混凝土结构产生收缩开裂，这是混凝土材料的致命缺点。特别是在防水工程如地下、水工、海工、地铁、隧道、水电、超长钢筋混凝土结构工程以及二次灌注工程中产生结构开裂，将会造成严重的质量缺陷。导致混凝土结构开裂的主要原因有以下两种:

(1)水泥加水后变成水泥硬化体，其绝对体积减小。研究表明，每100g水泥中掺加33ml水，水化后的化学减缩值为7～9ml；如混凝土的水泥用量为300kg/m3，则形成孔缝体积约21～27L/m3，这是混凝土抗拉强度低和极限拉伸变形值小的根本原因。在干燥条件下，混凝土孔缝中的水分将会逸出而产生毛细管压力，导致干燥收缩。

(2)水泥加水反应产生热量，其水化热为165～250J/g，随着混凝土中水泥用量的增加，其绝热温升可达50～80℃。研究表明，当混凝土的内、外温差ΔT=10℃时，产生的冷缩值为0.01%；当ΔT=20～30℃时，冷缩值为0.02%～0.03%。当冷缩值大于混凝土的极限拉伸值时，会引起混凝土结构开裂。

由以上原因可知，水泥在水化、硬化过程中的化学反应、物理反应和热力学反应所引起的体积变化，是混凝土早期产生收缩开裂的根本原因。

2　混凝土的防裂、抗裂措施

混凝土的防裂、抗裂措施有很多，从建筑材料的角度出发，主要有以下5种:

(1)在混凝土中掺入细磨粉煤灰或矿渣粉。粉煤灰或矿渣粉对降低水化热十分有利，可减少温差收缩，且降低成本，该方法已成为大体积混凝土和商品混凝土传统的抗裂措施，但不能完全解决混凝土的收缩开裂，只能减轻开裂程度。

(2)在混凝土中掺入聚丙烯纤维。聚丙烯纤维细小且杂乱无章，可分散应力集中，对减少混凝土的塑性裂缝和阻止裂缝的发展有较好的作用。但由于增加成本较多，且只能减轻开裂程度，因而在工程中应用较少，多用于减免自流平混凝土或砂浆裂缝等方面。

(3)在混凝土中掺入钢纤维。钢纤维的弹性模量比混凝土的弹性模量大1个数量级，可提高混凝土的抗拉强度和韧性，增强混凝土自身的抗裂缝能力。此外，细小的钢纤维可分散收缩应力，使裂缝细化。但此方法施工过程繁琐，且大幅度增加成本，很难进行推广，仅用于对抗裂要求较高的构件和路面等。

(4)在混凝土中掺入减缩剂。减缩剂能有效地降低混凝土失水时的毛细管压力，可使混凝土的干缩率减小约20%～30%，但由于成本较高，一般只适用于难以养护的混凝土结构。

(5)在混凝土中掺入膨胀剂。将膨胀剂以8%～12%的比例掺入水泥中，可对混凝土的收缩进行等量补偿，并具有填充、堵塞毛细孔缝的作用，极大地提高了混凝土的防渗抗裂能力，且增加成本较少。

对比以上5种措施可以看出，膨胀剂是目前较好的混凝土防裂、抗裂材料，当膨胀剂与细磨掺和料复合使用时效果最优，应用也最广泛。

3　混凝土膨胀剂的分类和选择

3.1　膨胀剂的分类

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，或钙矾石和氢氧化钙，或氢氧化钙等产物，使混凝土产生膨胀的外加剂。

根据膨胀剂与水泥、水拌和后经水化反应生成的产物来划分，通常将膨胀剂分为3类:硫铝酸钙类混凝土膨胀剂、硫铝酸钙-氧化钙类混凝土膨胀剂和氧化钙类混凝土膨胀剂，其发展历程经历了高碱高掺、中碱中掺和低碱低掺的3个阶段。现行混凝土膨胀剂的3项主要合格指标是碱含量、水中限制膨胀率和空气中限制干缩率。

3.2　膨胀剂的选择

膨胀剂的主要功能是补偿混凝土硬化过程中的干缩和冷缩。JC476—2001《混凝土膨胀剂》规定，当选用膨胀剂时，主要有3项指标:一是碱含量≤0.75%；二是水中7d限制膨胀率≥0.025%；三是掺量≤12%。选择膨胀剂时，应考虑膨胀剂与水泥和其他外加剂的相容性。掺入膨胀剂一般并不影响水泥混凝土的和易性与凝结硬化速率，但由于水泥水化速率对混凝土强度和膨胀值的影响较大，若与缓凝剂共同使用时，将致使混凝土的膨胀值过大，如果不适当地进行限制，还会导致混凝土强度的降低。因此，膨胀剂与其他外加剂复合使用前应进行试验验证。

3.3　混凝土膨胀剂的膨胀源

3.3.1　钙矾石

我国生产的混凝土膨胀剂绝大多数是硫铝酸盐膨胀剂，其膨胀源是其水化产物钙矾石。除石膏的质量之外，其活性高低主要取决于膨胀剂熟料的质量。提高水化产物钙矾石的稳定性，增强其抗碳化能力，抑制碱-集料反应，是保证混凝土膨胀剂质量的关键。

形成钙矾石的化学反应式如下:

6CaO+Al2O3+3SO3+32H2O→3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O(1)

由反应式(1)可知，在Al2O3和Ca(OH)2足量的条件下，钙矾石形成的数量取决于水泥基材料膨胀体系中SO3的数量。若石膏的溶解速度快，则钙矾石形成的速度也快，从而使得有效膨胀能降低。我国生产的混凝土膨胀剂大多以含杂质少、溶解速度较慢的硬石膏作为膨胀组分，一般硬石膏中SO3含量≥48%。

3.3.2　高钙粉煤灰和工业废石膏

利用高钙粉煤灰和工业废石膏等固体废弃物中的膨胀组分(自由氧化钙或含不同结晶水的硫酸钙晶体)开发新的混凝土膨胀剂，也是发展混凝土膨胀剂的一个重要途径。

高钙粉煤灰的膨胀组分主要是游离氧化钙，游离氧化钙水化将会引起膨胀；工业废石膏的膨胀组分主要是含不同结晶水的硫酸钙晶体，它在水化过程中参与钙矾石的形成而引起膨胀。

4　使用混凝土膨胀剂应注意的问题

4.1　限制膨胀率问题

混凝土的限制膨胀率ε2在工程应用中非常重要。它随着混凝土强度的提高而增大，但二者并不成正比例关系。ε2数值大，自应力值高，其补偿收缩、防裂抗渗的能力强；ε2数值小，其防裂抗渗的能力弱。因此，限制膨胀率ε2是建筑结构防裂抗渗的重要参数。

不同结构、不同部位混凝土的抗裂要求也不同。大量工程实践表明，防水工程的底板混凝土灌浆料的限制膨胀率ε2=0.02%～0.025%，侧墙的限制膨胀率ε2=0.03%～0.035%，后浇带或膨胀加强带的限制膨胀率ε2=0.035%～0.045%为宜。

4.2　膨胀剂的掺量问题

由于膨胀剂本身具有活性，可视为水泥的一部分，因而其掺量的计算方法是按等量替代胶凝材料的内掺法。在实际工程中，应根据不同的结构部位，科学合理地掺入不同数量的膨胀剂，才能达到补偿收缩的要求。对于后浇带或膨胀加强带，需用大膨胀混凝土填充，要求混凝土膨胀率达到0.035%～0.045%，强度提高5MPa，需掺14%～15%的膨胀剂才能达到，如掺12%的膨胀剂将不能满足设计要求，有可能造成混凝土结构开裂。但是，如果膨胀剂掺量过多，不仅会增加成本，还会给施工带来不便，这也是目前膨胀剂存在的问题。

由于膨胀剂和混凝土中的部分添加剂存在适应性问题，所以膨胀剂厂家提供的掺量只能作为参考，实际掺量应根据所设计的限制膨胀率，采用现场的原材料，通过混凝土试配试验来确定。

4.3　加强搅拌，提高膨胀剂的均匀性

　 膨胀剂的均匀性是保证补偿收缩混凝土防裂、抗裂的基本条件，提高膨胀剂均匀性的主要措施有:①严格按搅拌制度拌和混凝土，拌和时间应比普通混凝土延长30s，以保证膨胀剂与水泥、减水剂拌和均匀，提高其匀质性；②混凝土的运输、布料应严格按照施工规范进行，防止离析。

4.4　加强养护

膨胀剂只有与水泥均匀混合，通过充分水化才能实现要求达到的膨胀率。膨胀剂在水泥水化过程中需要较多的水分，实践表明，仅靠拌和水是远远不能满足水化要求的，因而加强补偿收缩混凝土浇注后的供水养护十分重要，补偿收缩混凝土的保湿养护期应不小于14d。对于大体积混凝土，其表面必须进行蓄水养护。另外，也可采用洒水和用塑料薄膜覆盖的方法进行养护。

4.5　遵循膨胀剂的选用原则

首先应正确地选用膨胀剂；使用混凝土膨胀剂时，必须保证一定的温度和湿度，钙矾石的性能才能保持稳定；使用膨胀剂必须严格遵循国家标准，因地制宜地进行选用。

配方不可以 传出
混凝土膨胀剂属硫铝酸钙型混凝土膨胀剂，不含钠盐，不宜会引起混凝土碱骨料反应。而耐久性良好，膨胀性能稳定，强度持续上升。普通混凝土由于收缩开裂，往往发生渗漏，降低了它的使用功能和耐久性。在水泥中内掺8%-12%的膨胀剂，可拌制成补偿收缩混凝土，大大提高了混凝土结构的抗裂防水能力 。可取消外防水作业，延长后浇缝间距，防止大体积混凝土和高强混凝土温差裂缝的出现。
适应范围
地下建筑物：如地铁、地下停车场、地下仓库、隧道、矿井、人防工程、基坑等；
水池、游泳池、水塔、储罐、大型容器、粮仓、油罐、山洞内仓库等；
高强度公路路面、桥梁混凝土面层、涵洞等；
预制构件、框架结构接头的锚接、管道接头、后张预制构件的灌浆材料、后浇缝的回填、岩浆灌浆材料；
水泥制品：自应力、预应力与钢套预应力混凝土水管、楼板、柱、梁柱、防水屋面板等；
机械设备的地脚螺丝、机座与混凝土基础之间的无收缩灌注；
铸铁管、钢管的内衬防护砂浆；
自防水刚性屋面、砂浆防渗层、砂浆防潮层等；
体育场看台、城市雕塑、博物馆、宾馆等；
使用方法
1. 膨胀剂在使用时，推荐掺量8～12%，配制后浇缝、后浇加强带混凝土，需适当提高掺量。
2. 膨胀剂配制的混凝土可采用结构自防水技术，使建筑结构与防水功能合一，可取消外防水，使建筑结构更简单。
3. 使用膨胀剂配制的混凝土可采用超长钢筋混凝土无缝设计和施工技术，减少施工工序，使施工更简单，大大缩短工期。不留后浇缝，大面积连续浇注混凝土。也可用于普通混凝土后浇缝的处理。

混凝土膨胀剂：硫铝酸钙型混凝土膨胀剂

混凝土中加膨胀剂的具体作用~

混凝土膨胀剂用来配制膨胀混凝土（包括补偿收缩混凝土和自应力混凝土），补偿收缩混凝土具有补偿混凝土干缩和密实混凝土、提高混凝土抗渗性作用，在土木工程中主要用于防水和抗裂两个方面，现在使用较多的场合是配制高等级防水混凝土和适当延长伸缩缝或后浇带间距。
混凝土膨胀剂属硫铝酸钙型混凝土膨胀剂，不含钠盐，不宜会引起混凝土碱骨料反应。而耐久性良好，膨胀性能稳定，强度持续上升。普通混凝土由于收缩开裂，往往发生渗漏，降低了它的使用功能和耐久性。
在水泥中内掺8%-12%的膨胀剂，可拌制成补偿收缩混凝土，大大提高了混凝土结构的抗裂防水能力 。可取消外防水作业，延长后浇缝间距，防止大体积混凝土和高强混凝土温差裂缝的出现。

扩展资料：
注意事项：
1．现拌工地或搅拌站必须按确定的补偿收缩混凝土配合比投料，计量装置必须准确，膨胀剂不能少掺，否则达不到补偿收缩的要求，但也不能超量掺加，否则将对混凝土结构产生破坏作用。
2．掺加膨胀剂的混凝土搅拌时间要比普通混凝土延长30秒，出盘混凝土温度宜低于30℃，浇筑时混凝土的自由落距应控制在2米以内，振捣要均匀，密实，不漏振，不欠振，不过振。
3．掺加本品的混凝土终凝前要注意进行二次抹面，防止表面沉缩裂缝的出现。
4．掺加膨胀剂的混凝土浇筑后的养护十分重要，应根据气温情况，及时浇水养护，使混凝土外露表面始终保持湿润状态，养护期不少于7天；负温施工要保证混凝土入模温度大于5℃，浇筑后立即用塑料薄膜和保温材料进行保温保湿养护；
5．掺本品的混凝土浇筑完后，地下室要尽早用灰土回填，屋面要尽早作防水层和保温层。
参考资料：百度百科-混凝土膨胀剂

混凝土膨胀剂：硫铝酸钙型混凝土膨胀剂

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