【技术交流】关于混凝土膨胀剂应用的讨论
发布时间:2025-01-02 14:47:56
混凝土膨胀剂是在膨胀水泥基础上发展而来的，用于补偿混凝土收缩、减少裂缝的一种外加剂，在建筑工程中得到了广泛应用。然而，当前市场上膨胀剂的质量状况和使用中存在的问题值得关注。工程界有不少人士认为，抗渗混凝土必须掺膨胀剂，不掺就不行，这种思维定式是否正确值得探讨。
膨胀剂的质量状况与市场乱象
近年来，膨胀剂行业发展迅速，但市场上产品质量参差不齐，存在假冒伪劣、以次充好等现象。一些企业为降低成本，采用不符合标准的原材料，导致产品性能不稳定，影响工程质量。此外，市场竞争秩序混乱，缺乏有效的监管机制，加剧了这一问题。
生产和使用中的常见问题与误区
1.生产环节：部分企业在生产过程中不严格按照标准执行，使用低活性或不稳定的原材料，导致膨胀剂性能不达标。
2.使用环节：
•掺量控制不当：膨胀剂的掺量需要根据具体工程要求进行精确计算，过多或过少都会影响混凝土性能。
•混合不均匀：在混凝土拌合过程中，膨胀剂未能充分混合，导致局部效果不佳。
•养护不及时：膨胀混凝土需要及时养护，以确保其膨胀性能得以发挥，忽视养护会降低抗裂效果。
适用标准和方法
膨胀剂并不适合所有环境的混凝土结构，特别是暴露于大气中温差较大的混凝土结构，而且对掺膨胀剂的混凝土结构钢筋的配筋率要求也高，否则也很容易开裂。
《混凝土外加剂应用技术规范》（GB50119）条文中也指出，膨胀剂要解决早期的干缩裂缝和中期水化热引起的温差裂缝，对后期天气变化产生的温差收缩是难以解决的，只能通过配筋和构造措施加以控制。由于水化硫铝酸钙（钙矾石）在80℃以上会分解，导致强度下降，故硫铝酸钙类、硫铝酸钙-氧化钙类膨胀剂，不得用于长期处于环境温度为80℃以上的工程。另外，膨胀剂的掺入会使混凝土的早期水化热提高，为防止或减少混凝土温度裂缝，其内外温差宜小于25℃。
有的膨胀剂对水泥依赖性很强，如以生成钙矾石为膨胀源的膨胀剂，其膨胀受制于水泥水化形成的液相Ca(OH)2浓度和Ca(OH)2生成时机，而且，初期的一大部分膨胀尚需依赖水泥所提供的C3A，为此要求掺此类膨胀剂的混凝土的硅酸盐水泥用量不少于300kg/m3。
由此可知，应用膨胀剂必须具备一定的条件，且更需要水分，因为水分是其产生膨胀的必要因素，否则膨胀剂无法正常发挥作用，可能还会起反作用。
膨胀剂的试验条件与结构实体养护的差异
有关现行标准规定，膨胀剂的限制膨胀率试验试件是先放在（20±2）℃的水中养护，到规定龄期测量其长度；然后转移到温度为（20±2）℃、湿度为（60±5）%的恒温恒湿养护箱中（即所谓的空气中养护），再按规定龄期测量其长度。然而，大多数业主、施工单位只重视工程进度，并没有严格按有关规范要求对混凝土浇筑体进行养护，甚至根本就不对混凝土浇筑体进行养护，待混凝土终凝后就迫不及待地进行下一道工序的施工。因此，限制膨胀率仅是在特定条件下测试的结果，与实际工程施工两者养护条件差异太大，在这种条件下，膨胀剂到底能发挥多大的作用？有文章介绍说掺膨胀剂的混凝土裂缝比不掺的还要多，这是否与施工、工程设计、膨胀剂的质量和掺量，以及膨胀剂与水泥的适应性等有关呢？
控制裂缝的其他有效方法
虽然掺加膨胀剂是控制混凝土裂缝的常用方法，但并非唯一手段。以下措施也可有效控制裂缝：
1.优化混凝土配合比：选择低水化热的水泥品种，合理控制水灰比，减少混凝土收缩。
2.使用抗裂纤维：在混凝土中掺加抗裂纤维，可提高其抗裂性能。
3.改进施工工艺：
•分仓浇筑：将大面积混凝土分区浇筑，减少收缩应力集中。
•设置后浇带：在适当位置设置后浇带，释放收缩应力。
4.加强养护：及时进行湿养护，保持混凝土表面湿润，减少早期收缩裂缝的产生。
5.控制环境温度：在施工过程中，采取措施控制混凝土的入模温度与环境温度的温差，减少因温差引起的裂缝。
结论
混凝土裂缝的控制是一个系统工程，需要综合考虑材料选择、施工工艺、环境因素等。在确保膨胀剂质量的前提下，结合其他有效措施，可实现对混凝土裂缝的有效控
膨胀剂的质量状况与市场乱象
近年来，膨胀剂行业发展迅速，但市场上产品质量参差不齐，存在假冒伪劣、以次充好等现象。一些企业为降低成本，采用不符合标准的原材料，导致产品性能不稳定，影响工程质量。此外，市场竞争秩序混乱，缺乏有效的监管机制，加剧了这一问题。
生产和使用中的常见问题与误区
1.生产环节：部分企业在生产过程中不严格按照标准执行，使用低活性或不稳定的原材料，导致膨胀剂性能不达标。
2.使用环节：
•掺量控制不当：膨胀剂的掺量需要根据具体工程要求进行精确计算，过多或过少都会影响混凝土性能。
•混合不均匀：在混凝土拌合过程中，膨胀剂未能充分混合，导致局部效果不佳。
•养护不及时：膨胀混凝土需要及时养护，以确保其膨胀性能得以发挥，忽视养护会降低抗裂效果。
适用标准和方法
膨胀剂并不适合所有环境的混凝土结构，特别是暴露于大气中温差较大的混凝土结构，而且对掺膨胀剂的混凝土结构钢筋的配筋率要求也高，否则也很容易开裂。
《混凝土外加剂应用技术规范》（GB50119）条文中也指出，膨胀剂要解决早期的干缩裂缝和中期水化热引起的温差裂缝，对后期天气变化产生的温差收缩是难以解决的，只能通过配筋和构造措施加以控制。由于水化硫铝酸钙（钙矾石）在80℃以上会分解，导致强度下降，故硫铝酸钙类、硫铝酸钙-氧化钙类膨胀剂，不得用于长期处于环境温度为80℃以上的工程。另外，膨胀剂的掺入会使混凝土的早期水化热提高，为防止或减少混凝土温度裂缝，其内外温差宜小于25℃。
有的膨胀剂对水泥依赖性很强，如以生成钙矾石为膨胀源的膨胀剂，其膨胀受制于水泥水化形成的液相Ca(OH)2浓度和Ca(OH)2生成时机，而且，初期的一大部分膨胀尚需依赖水泥所提供的C3A，为此要求掺此类膨胀剂的混凝土的硅酸盐水泥用量不少于300kg/m3。
由此可知，应用膨胀剂必须具备一定的条件，且更需要水分，因为水分是其产生膨胀的必要因素，否则膨胀剂无法正常发挥作用，可能还会起反作用。
膨胀剂的试验条件与结构实体养护的差异
有关现行标准规定，膨胀剂的限制膨胀率试验试件是先放在（20±2）℃的水中养护，到规定龄期测量其长度；然后转移到温度为（20±2）℃、湿度为（60±5）%的恒温恒湿养护箱中（即所谓的空气中养护），再按规定龄期测量其长度。然而，大多数业主、施工单位只重视工程进度，并没有严格按有关规范要求对混凝土浇筑体进行养护，甚至根本就不对混凝土浇筑体进行养护，待混凝土终凝后就迫不及待地进行下一道工序的施工。因此，限制膨胀率仅是在特定条件下测试的结果，与实际工程施工两者养护条件差异太大，在这种条件下，膨胀剂到底能发挥多大的作用？有文章介绍说掺膨胀剂的混凝土裂缝比不掺的还要多，这是否与施工、工程设计、膨胀剂的质量和掺量，以及膨胀剂与水泥的适应性等有关呢？
控制裂缝的其他有效方法
虽然掺加膨胀剂是控制混凝土裂缝的常用方法，但并非唯一手段。以下措施也可有效控制裂缝：
1.优化混凝土配合比：选择低水化热的水泥品种，合理控制水灰比，减少混凝土收缩。
2.使用抗裂纤维：在混凝土中掺加抗裂纤维，可提高其抗裂性能。
3.改进施工工艺：
•分仓浇筑：将大面积混凝土分区浇筑，减少收缩应力集中。
•设置后浇带：在适当位置设置后浇带，释放收缩应力。
4.加强养护：及时进行湿养护，保持混凝土表面湿润，减少早期收缩裂缝的产生。
5.控制环境温度：在施工过程中，采取措施控制混凝土的入模温度与环境温度的温差，减少因温差引起的裂缝。
结论
混凝土裂缝的控制是一个系统工程，需要综合考虑材料选择、施工工艺、环境因素等。在确保膨胀剂质量的前提下，结合其他有效措施，可实现对混凝土裂缝的有效控