学文网摘要：普通混凝土是用途极广的建筑材料，由于它的极限延伸率较低，在干缩、徐变、温度等作用下易引起开裂，导致混凝土工程渗漏、钢筋锈蚀，影响使用功能和使用寿命。从混凝土的原材料角度考虑，膨胀剂的合理使用是解决问题的关键之一。本文简述了混凝土膨胀剂，分析了膨胀剂的补偿收缩混凝土的配制和使用限制，并提出正确适当的使用混凝土膨胀剂应注意的问题和收缩混凝土裂缝问题的解决措施，供设计、施工和混凝土搅拌站的技术人员参考。
关键词：混凝土；膨胀剂；收缩混凝土；
Abstract: ordinary concrete is a very useful building materials, because of its lower limit elongation, in under the action of dry shrinkage, creep, temperature, etc is easy cause craze, leading to concrete engineering, reinforcement corrosion, leakage, affect the use function and service life. Think in terms of the raw materials of concrete, the reasonable use of expansive agent is one of the key to solve the problem. This article describes the concrete expansion agent, this paper analyzes the compensation shrinkage concrete expansion agent preparation and use of the limit, and puts forward appropriate right problems that should be paid attention to the use of concrete expansion agent and shrinkage of concrete cracks in the solution of the problem, for the design, construction and concrete mixing plant technical staff reference.
Key words: reinforced concrete; Expansive agent; Shrinkage of concrete;
中***分类号：TU528.042文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
一、混凝土膨胀剂
（一）混凝土膨胀剂及其分类
膨胀剂是在砂浆和混凝土中能通过化学反应产生膨胀的外加剂。混凝土膨胀剂的主要功能是补偿混凝土硬化过程中产生的干缩和冷缩。混凝土膨胀剂有以下类型：
1、硫铝酸钙类
与水和水泥通过水化反应而生成的钙矾石混凝土膨胀剂。如明矾石膨胀剂，PPT、UEA、FS、AEA等。
2、氧化钙类
与水和水泥通过水化反应而生成的氢氧化钙混凝土膨胀剂。如石灰膨胀剂。
3、硫铝酸钙-氧化钙类
与水和水泥通过水化反应而生成的钙矾石和氢氧化钙的混凝土膨胀剂。如CEA。
（二）混凝土膨胀剂作用原理
在自由条件下，将膨胀剂掺入混凝土中，使其与水泥产生水化反应，能产生一定量的膨胀。在限制条件下，使膨胀能力转变为压应力，相当于提高混凝土的抗拉强度，改善了内部应力状态，从而推迟收缩的产生，较好地防止和减少收缩裂缝的出现。
（三）混凝土膨胀剂的适用范围
1、补偿收缩混凝土：地下、水中、海中、隧道等构筑物，大体积混凝土（除大坝外），配筋路面合板、屋面与浴室厕所防水、构建补强、渗漏修补、预应力钢筋混凝土、回填槽等。
2、填充用膨胀混凝土：结构后浇缝、隧道堵头、钢筋与隧道之间的填充等。
3、填充用膨胀砂浆：机械设备的底座灌浆、地脚螺旋的固定、梁柱接头、构建补强、加固。
4、自应力混凝土：仅用于常温下使用的自应力钢筋混凝土压力管。
5、混凝土膨胀剂的适用还应特别注意：
含硫铝酸钙类、硫铝酸钙－氧化钙类膨胀剂配制的膨胀混凝土（砂浆）不得用于长期环境温度为80℃以上的工程。 含氧化钙类膨胀剂配制的膨胀混凝土（砂浆）不得用于海水或有侵蚀性水的工程。
掺膨胀剂的混凝土只适用于钢筋混凝土工程和填充性混凝土工程。掺膨胀剂的大体积混凝土，其内部最高温度控制应参照有关规范，混凝土内外温差宜小于25℃。掺膨胀剂的补偿收缩混凝土刚性屋面宜用于南方地区，其设计、施工应按GB50207《屋面工程质量验收规范》进行。
二、膨胀剂的补偿收缩混凝土的配制和使用限制
膨胀剂的补偿收缩混凝土的配制和使用受许多内在与外在条件的限制，如果不能满足使它发生作用的前提条件，就不能很好的发挥其作用。一般情况下的条件有：(1)约束条件(2)混凝土膨胀率(3)施工条件和技术(4)外加剂的种类和性质(5)水泥和粗细骨料的情况等等。就混凝土本身的一些化学反应过程而言，一直存有一些无法解释或一些混凝土专家各有各的理论的情况。如有一方面或是几方面考虑不周，都有可能导致开裂或是渗漏。
1、混凝土的约束分为内部和外部约束,内部主要指混凝土内部变形受到内部钢筋的限制力；外部指混凝土的变形受到外部的模板、相邻部位或构件的阻挡与限制，以及各种情况产生和内应力和外应力。在混凝土膨胀剂符合要求的情况下，如果约束力过小，而膨胀率过大会产生变形增大，使混凝土结构疏松、强度降低，最终可能会引起开裂；所以相对而言混凝土膨胀率也不能太大。如果约束过大而混凝土膨胀率过小，则最终膨胀不足以补偿干燥、冷缩、碳化等原因造成的收缩，同样也有可能出现开裂现象。
2、由于我们使用的水泥品种不同大多掺入混合材，活性不尽相同，膨胀剂掺入后水泥的膨胀率也不相同，其掺量应根据实际水泥的情况来试配决定，而不能一味的按照厂家的说明统一掺入8%或是12%。一般膨胀剂应用在混凝土中，都会与减水剂一起掺合使用，我们必须要考虑到减水剂与水泥是否适应，所以在使用前一定要根据设计中的混凝土膨胀率要求、混凝土的施工坍落度要求进行试配，并测定混凝土的限制膨胀率，确定合理的膨胀剂掺量值、减水剂的掺量和品种。当然如果实际膨胀剂的膨胀率不够、减水剂的减水率不能满足要求，在试验室就很难配出合适的配比更不要说在施工现场了。
3、膨胀混凝土在正常工作中，是在有内部和外部约束限制条件下使用的，除设计中应符合《混凝土结构设计规范》规定，在墙体易出现收缩裂缝部位，其水平构造的配筋率宜大于0.4%,水平间距宜小于150mm, 墙体的中部或顶端的300-400mm范围内水平筋间距宜为50-100mm。墙体与柱子连接部位宜插入长度￠8-10mm、1500-2000mm的加强钢筋，插入柱子200-300mm，插入边墙1200-1600mm，其配筋率应提高到10%-12%。结构开口部位和变形出入口部位应增加配筋。施工中要注意养护，不要为了施工方便加大用水量，更不要赶进度未等混凝土强度稳定就进行拆模，至使混凝土早期因应力集中出现细小裂缝，成为潜在的危害。
4、前面提过膨胀剂和减水剂的选择的重要性，膨胀剂品种很多，目前市场上用的最多的是钙钒系列膨胀剂。实际工程存在很多问题，首先在膨胀剂的掺量上，配比报告中虽然明确了用量，但一些单位为节约成本原要掺11%，实际配比中掺6%或7%；甚至有的单位使用质量差的品种或伪劣产品，这样不光是混凝土膨胀率打折扣的问题，一定程度上这种配比或是材料就变得没有任何意义了。在现场取样时，我们见到了一个非常严重的问题，工人为了操作方便向搅拌车中加水，出料的坍落度至少在190mm，和泵送的自流平混凝土没有什么区别。像这样的混凝土加入再多的膨胀剂都于事无补，无法阻止的裂缝和质量问题。这种现像很多施工现场都存在，只是后期好多实物填埋了看不到，所以就会出现开裂，渗漏等一系列的工程质量问题。
5、膨胀剂的掺入会使混凝土的水化热提高，容易产生温度裂缝，所以在配制补偿收缩混凝土时，水泥的用量不宜过大，选择水泥时不得选用硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥和高铝水泥。在粗细骨料的选择上更要注意，粗骨料粒径不宜大于30mm，减少细骨料作为填充料的量；要严格控制含泥量，因泥或泥块中往往含有伊利石、蒙脱石、硅藻土等杂质，这些物质吸水后会大于原物质的体积膨胀的几倍，干燥后失水收缩就很容易产生裂缝现象。要严格控制云母含量、硫化物等。细度模数宜选用2.5以上的中砂，砂的细度对膨胀率的影响很大，砂过细比表面积增大，表面吸水率就会大幅提升，同样重量的砂吸水量就会加大，因水泥化学反应只需要12%-25%的用水量，多余的水份干燥后蒸发，就会在混凝土内形成孔隙，失水收缩很容易产生裂缝。
三、补偿收缩混凝土设计与施工
（一）膨胀率的限制
混凝土的限制膨胀率ε2在施工过程的质量控制中起着重要作用。它与混凝土的强度成正相关关系。混凝土强度提高限制膨胀率也随之提高。ε2数值越大,自应力值越高,它的补偿收缩、防裂抗渗的能力就越强，反之，则正好相反。因此,限制膨胀率ε2是施工过程中工程防裂抗渗的重要参数。
建筑结构不同部位混凝土的抗裂规范也不尽相同。实践发现防水工程的混凝土最佳限制膨胀率如下：底板的混凝土限制膨胀率ε2=0.02%～0.025%,侧墙的限制膨胀率ε2=0.03%～0.035%,后浇带的限制膨胀率ε2=0.035%～0.045%。
（二）膨胀剂掺量控制
膨胀剂作为水泥的一部分其掺量的计算方法是按照等量替代胶凝材料的内掺法。为达到补偿收缩规定，在实际施工中,是根据不同的部位来确定掺入膨胀剂的数量的。掺量过少起不到作用，掺量过多不一定作用更好，反而可能会造成材料浪费、增加成本，降低效益。例如：对于后浇带或膨胀加强带,需要用大膨胀混凝土填充,且需掺14%～15%的膨胀剂才能达到设计要求,如果掺入12%的膨胀剂就肯定不能满足设计要求,还会引起混凝土开裂。
（三）配合比的控制
在实际的施工操作中，许多施工单位或搅拌站不根据混凝土配合比来掺入膨胀剂。虽然在试验室中的混凝土配合比是正确的，但许多施工单位和搅拌站专业的设备如膨胀剂计量装置，施工人员就用斗代秤加料，凭自己的感觉掺入膨胀剂，这样往往就造成了实际的配合比与实验室不符。例如实验室掺入UEA12%，实际施工中却只掺10％，膨胀剂起不到应有的作用，混凝土不能实现补偿收缩的效果，最终造成开裂。因此在实际施工中必须加强膨胀剂掺入比例的监理控制工作，使得配合达合乎施工规范。
（四）延长拌合的时间
实际施工中补偿混凝土的拌合时间应当比普通混泥土时间要长，大约要多40秒钟。这么做是为了使膨胀剂和水泥更好的融合，提高它的均质性，保证混凝土和工程的质量。不掺膨胀剂时,混凝土是否均匀在表面上看不出,但掺膨胀剂后,由于膨胀剂在混凝土中分布不均匀,必然会因膨胀不均匀而引起开裂。有的工地预留掺膨胀剂的混凝土试块在养护过程中有的发生开裂,显然是因该部分拌和物含有过多膨胀剂。
结束语
近年来,混凝土膨胀剂得到了广泛应用,膨胀剂在各种抗裂防渗透工程应用方面取得了良好的经济和社会效益。但随着用量的增大，补偿收缩混凝土工程裂渗事故有随用量激增而增多之势，这是由于部分施工与技术人员对膨胀剂及其使用不够了解，思想上存在一定的误区造成的。因此要解决补偿混凝土裂缝问题，就要工作人员了解膨胀剂，同时做好补偿收缩混凝土的设计与施工管理。
参考文献
[1]游宝坤.混凝土膨胀剂及其应用[C].中国建材工业出版社.2002.
[2]游宝坤,李乃珍.膨胀剂及其补偿收缩混凝土[M].中国建材工业出版社.2005.
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