混凝土膨胀剂（工程建筑材料）

混凝土膨胀剂（工程建筑材料）

混凝土膨胀剂 （工程建筑材料） 次浏览 | 2022.08.20 11:55:28 更新 来源 ：互联网 精选百科 本文由作者推荐 混凝土膨胀剂工程建筑材料

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。这种膨胀剂是用石灰石、矾土和石膏配制生料，经电融烧制成的一种含有C4A3S、CaO和CaSO4的熟料，然后将其粉磨成粉状产品，这种产品应用于收缩补偿混凝土和自应力混凝土，取得很大成功。20世纪90年代后期，美国的P.K.Mehta等为解决大体积混凝土温差裂缝问题，提出了在水泥中掺入5%MgO的设想，并由此诞生了氧化镁类膨胀剂。

中文名

混凝土膨胀剂

外文名

cement expansive material

属于

混凝土外加剂

不含

钠盐

不宜

引起混凝土碱骨料反应

历史起源

美国科学家Lossier于1936年前后利用钙矾石的膨胀作用制备了化学预应力混凝土，奠定了重要的基础。随后，美国开始研发膨胀混凝土。1958年，美国人A.克莱因研制成功了一种硫铝酸盐型水泥，取名K水泥，并取得了膨胀水泥的专利。

该水泥在1963年开始用于补偿收缩混凝土，并大量生产，在多种结构中推广使用。

1965~1972年间，日本购买了美国K型膨胀水泥专利，并在此基础上，研制成功了硫铝酸钙膨胀剂（Calcium Sulfo-Aluminate，简称CSA）。

这种膨胀剂是用石灰石、矾土和石膏配制生料，经电融烧制成的一种含有C4A3S、CaO和CaSO4的熟料，然后将其粉磨成粉状产品，这种产品应用于收缩补偿混凝土和自应力混凝土，取得很大成功。

1970年，日本小野田公司还成功开发了石灰系膨胀剂，它是用石灰石、石膏和黏土配制成生料，经1400℃左右煅烧成含有40%~50%的游离氧化钙膨胀熟料，再经粉磨制成石灰系膨胀剂。

他通过CaO水化生成Ca(OH)2使混凝土产生膨胀，但是由于水化后的稳定性受许多因素影响，Ca(OH)2的胶凝性和防渗性较差，抗硫酸盐侵蚀性能不良，这种膨胀剂并未受到普遍重视。20世纪90年代后期，美国的P.K.Mehta等为解决大体积混凝土温差裂缝问题，提出了在水泥中掺入5%MgO的设想，并由此诞生了氧化镁类膨胀剂。

国内的膨胀剂技术发展较晚,但进步很快。该技术在国内的发展是由中国工程院院士吴中伟先生开创。1979年，吴中伟先生撰写的《补偿收缩混凝土》专着出版。

这是我国科学界首次提出补偿收缩混凝土理论。正如行业技术专家侯维红（现任武汉三源特种建材有限责任公司技术总工）在接受记者采访时所说，“膨胀剂是个变害为宝的经典案例。”

吴中伟先生早期的研究工作是从“水泥杆菌”入手，“水泥杆菌”是一种具有膨胀效果的水泥有害成分，经过探索与合理利用，已逐渐发展为一项充满科学价值与经济效益的现代建材学科。

1985年，在吴中伟院士的指导下，中国建筑材料科学研究总院研制成功UEA、AEA、CEA等多个型号混凝土膨胀剂。此后，以游宝坤、曹永康、赵顺增及刘立等几位专家为代表的混凝土膨胀剂科学迈入了新的历史阶段。

此后三十年，国内混凝土膨胀剂广泛应用到房建、水利、道路交通、核电等多个分支领域，并为国家生产建设带来了良好经济效益。

发展历程

1936年，美国科学家使用钙矾石类（即硫铝酸钙类）膨胀剂配制自应力混凝土。

1958年，美国人A.克莱因研制成功了一种硫铝酸盐型水泥，取名K水泥，并取得了膨胀水泥的专利。

1970年，日本小野田公司还成功开发了石灰系膨胀剂，即为氧化钙类膨胀剂。

1979年，吴中伟先生撰写的《补偿收缩混凝土》专着出版，这是我国科学界首次提出补偿收缩混凝土理论。

1985年，在吴中伟院士的指导下，中国建筑材料科学研究总院研制成功UEA、AEA、CEA等多个型号混凝土膨胀剂。

20世纪90年代后期，美国的P.K.Mehta等为解决大体积混凝土温差裂缝问题，提出了在水泥中掺入5%MgO的设想，并由此诞生了氧化镁类膨胀剂。

2001年，国内严格意义上第一部相关标准建材行业标准JC476-2001《混凝土膨胀剂》颁布实施。

2009年，国家标准GB23439-2009《混凝土膨胀剂》颁布实施。

2011年，由建筑材料科学研究总院与武汉三源特种建材有限责任公司合作研发的FQY高性能膨胀剂面世，该产品经与日本电气化学工业株式会社（DENKA）的同类产品进行对比，各项性能占优，深受行业认同。

易混淆概念

一、“膨胀剂”与“防水剂”“抗渗剂”

膨胀剂主要应用于地下工程具有防水要求的结构部位，用于桥梁、重型设备的基座灌浆压浆，或者水利水电工程、核电、石化及其它水工结构等。近年来，部分厂家因价格、客户需求等因素，降低了膨胀率，生产了不符合国家标准要求的企标微膨胀型产品。

甚至有厂家生产完全不具有膨胀率的产品，以“防水剂”“抗渗剂”的名号投放市场并大肆宣传。一部分工程人员甚至认为“混凝土要达到合格的抗渗要求，就一定要使用防水剂、抗渗剂”。

这种说法其实是毫无依据的，抗渗混凝土更应该是由混凝土生产企业通过调整原材料颗粒级配、选择更好的原材料来配制，与掺入混凝土防水剂抗渗剂毫无关系。“防水剂”“抗渗剂”本身就是毫无技术依据的次等产品。而膨胀剂的作用，一向是用于抵抗混凝土自收缩带来的裂缝问题。

二、膨胀剂的“安定性”

安定性这一指标主要用于水泥质量控制，正如前文所述，膨胀剂是“变害为宝”，是从水泥中对安定性有危害的成份“水泥杆菌”研发而来。所以对混凝土膨胀剂不可以考究“安定性”，只可考究混凝土膨胀剂膨胀龄期。

通常膨胀剂的膨胀龄期低于14天，部分厂家产品甚至只有3天左右龄期。从理论上讲，混凝土膨胀剂的龄期最好控制在14天以内，越长越好。龄期主要通过膨胀剂的颗粒粒径进行调整。

众所周知，越细的颗粒比表面积越大，反应接触面积大，参与反应也就更快。但是混凝土膨胀剂在14d之后不宜再有膨胀。出于此考虑，施工过程更需要在混凝土浇筑前14天进行充分保湿养护，让混凝土膨胀剂反应充分。

到了浇筑14天后，混凝土通常不再受养护，膨胀剂也不再引发体积膨胀，对结构并无影响，并不存在“安定性”相关的担忧。

使用方法

膨胀剂不是万能神药，科学合理使用膨胀剂需要在混凝土配合比、混凝土温度控制、施工振捣、荷载保护、保湿养护等多个方面广下功夫。其终极目的，是要减少混凝土裂缝产生。

混凝土产生裂缝的危害之大，超出常人想象。先是裂缝导致墙体或其它结构部位漏水，然后是造成钢筋得不到合理有效的保护而裸露在水和空气中，最后钢筋锈蚀变细，严重者会为整个工程造成结构性的灾难，引发房屋倒塌等灾难性后果。

当前国内工程界对混凝土裂缝问题认识不够深刻，认为“十个工程九个裂”，裂了就修补。虽然也有人为混凝土裂缝问题感到无奈，却并不明晰混凝土裂缝控制的具体方法。

科学合理使用膨胀剂，有以下几个重要因素：

①科学合理选定膨胀剂掺量，选用膨胀剂必须在对应混凝土搅拌站进行适配。适配的目的主要在于：根据设计膨胀率指标确定合理的用量与掺入方法。掺入方法通常有外掺、内掺取代部分矿物掺合料这两种方式。

②控制混凝土浇筑入模的温度，一般在30±5℃范围较为合理。

③加强混凝土的振捣，比普通混凝土振捣更密实。

④科学合理的养护方式，浇筑前7天加强养护，每天上午10点到下午4点之间应不少于5次洒水，第8-14天每天上午下午各养护一次。夜间不宜进行洒水养护，冬季不宜进行过多养护。严格结合温度监测进行养护十分重要，牢记“升温阶段降温，降温阶段保温”的温控原则。

⑤不宜选用含泥量过高的砂石生产混凝土，不宜过早对混凝土荷载。

应用

随着我国工业的快速发展,废弃物的处理、利用成为了一个亟待解决的问题。一些含有活性的Al2O3和游离的CaO、MgO的工业废渣可以用来制备混凝土膨胀剂。这些成分可以与水或其他成分反应产生体积变大的晶体,来补偿混凝土的收缩。[1]

不仅可以废物利用,达到资源利用化最大,而且解决了废弃物引起的环境问题,产生良好的社会效益和经济效益。综述了利用工业废弃物制备混凝土膨胀剂的方法及研究进展,分析了膨胀剂的制备原理和膨胀源。

参考资料