混凝土膨胀剂及其应用

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1、赵顺增中国建筑材料科学研究总院2011.沧州膨胀混凝土应用技术讲座膨胀混凝土及其应用报告内容膨胀水泥基材料简介混凝土膨胀剂的作用混凝土膨胀剂行业现状新成果介绍膨胀剂的发展方向工程实例介绍膨胀水泥基材料简介膨胀水泥基材料简介膨胀水泥科学——化害为利的典范自水泥混凝土问世以来，很多工程的破坏是因膨胀所致，从水泥的安定性不良到盐碱、海水的腐蚀、冰冻、碱－骨料反应以至钢筋锈蚀等引起的破坏，都是膨胀因素在起作用，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。创造条件，控制膨胀，将破坏性的膨胀能转化成有利

2、的膨胀能，产生自应力、补偿收缩、密实高强等优越功能。利用膨胀克服钢筋的限制而产生自应力——自应力混凝土理论基础利用限制膨胀率来补偿限制收缩——补偿收缩混凝土的理论基础国外发展情况：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（未正式生产）1955年米哈伊洛夫（前苏联）研制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CS

3、A－100R低水化热膨胀剂。膨胀水泥基材料简介－发展概况国内发展情况：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年中国建材研究院研制成AEA（铝酸钙）膨胀剂。1985年南京化工大学研制成氧化镁膨胀剂（大坝混凝土专用）1986年中国建材研究院研制成UEA膨胀剂。1996年中国建材研究院研制成低碱UEA膨胀剂。2005年中国建材研究院

4、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。膨胀水泥基材料简介－发展概况膨胀水泥基材料简介－发展概况膨胀水泥基材料简介－应用范围膨胀水泥基材料普通水泥+膨胀剂膨胀水泥(特种水泥)膨胀混凝土构件－自应力管建筑工程抗裂防渗补偿收缩混凝土小膨胀－自应力值＝0.2～0.7MPa自应力混凝土大膨胀－自应力值≥1.0MPa无声破碎剂石材切割混凝土破碎混凝土膨胀剂的作用混凝土膨胀剂的作用－基本原理建立化学预应力——抗裂性强改善混凝土的孔结构和孔级配——抗渗性好在湿养期间，补偿收缩混凝土产生的限制膨胀ε2，不仅能抵抗混凝土干缩所产生

5、的拉应力，而且能够推迟极限拉伸变形SK出现的时间，在此期间混凝土的抗拉强度会进一步增长，将会大幅度提高混凝土的抗裂性，故可免减有害裂缝的产生，这是补偿收缩混凝土的基本抗裂原理。补偿收缩混凝土硬化过程中生成的膨胀结晶具有填充、堵塞毛细孔缝的作用，使大孔变小孔，总空隙率降低，因此，抗渗性能优于普通混凝土，如C30混凝土，抗渗标号大于P20。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氢氧化钙等，使混凝土产生体积膨胀的外加剂。补偿收缩混凝土—是指掺入膨胀剂后能在钢筋混凝土中建立约0.2～0.7MPa预压应力的混凝土。预压应力σC＝μ·ES·ε

6、2，式中μ－配筋率，ES－钢筋弹性模量，ε2－钢筋的伸长率。混凝土膨胀剂的作用－基本原理混凝土膨胀剂的作用限制条件下掺膨胀剂补偿收缩混凝土膨胀性晶体填充毛细孔，提高密实性结构自防水超长结构无缝设计和施工大体积混凝土裂渗控制0.2~0.7MPa预压应力自应力混凝土灌注桩掺量15～30％掺量8～15％1.0~4.0MPa预压应力自应力管结构自防水－取消外防水防水新概念——防渗的前提是防裂技术特点兼具抗裂防渗双重功能高抗渗性——不透水水泥，C30混凝土抗渗标号一般≥S20显著的抗裂性能——可导入0.2～0.7MPa的预压应力技术优点防水寿命长——与建筑物

7、等寿，通常可达100年以上缩短工期——一般可以节约工期14天以上减免有害裂缝——提高混凝土结构的耐久性节约紧缺的石化资源超长结构无缝设计和施工－连续施工减免释放收缩应力的后浇带技术特点抗放兼施以抗为主利用限制膨胀抵御限制收缩技术优点简化施工工艺缩短工期提高结构整体性大体积混凝土裂渗控制－简化施工补偿温度应力简化施工工艺技术特点降温阶段产生适量膨胀，补偿大体积混凝土冷缩实现干缩和冷缩联合补偿技术优点简化施工工艺降低施工费用提高结构整体性混凝土灌注桩－节约材料和工期荷载桩壁土壤灌注桩摩擦力径向膨胀力技术特点掺加15～25％的膨胀剂，使桩体产生一定的径向

8、膨胀，对桩侧壁土壤产生膨胀压力，大幅度提高灌注桩与侧壁土的摩擦力。技术优点单桩承载力提高20～50％节约材料和工期自应力混