混凝土膨胀剂浅谈

混凝土膨胀剂浅谈视野 | VISUAL FIELD 142�� ENTREPRENEUR WORLD 混凝土膨胀剂浅谈文 / 孙 � 密 � 严世鑫摘 � 要:本文简要介绍了膨胀剂的发展概况,对膨胀剂的种类、作用机理及特性作了精炼的总结和概括, 并对我国膨胀剂的发展应用概况作了简要的总结。关键词:膨胀剂; 混凝土;作用机理; 种类作 � 者:中南大学土木建筑学院一、混凝土膨胀剂的发展概况混凝土膨胀剂是在膨胀水泥基础上发展起来的一种混凝土外加剂, 1936 年, H . Lo ssier发明了膨胀...

视野 | VISUAL FIELD 142�� ENTREPRENEUR WORLD 混凝土膨胀剂浅谈文 / 孙 � 密 � 严世鑫摘 � 要:本文简要介绍了膨胀剂的发展概况,对膨胀剂的种类、作用机理及特性作了精炼的总结和概括, 并对我国膨胀剂的发展应用概况作了简要的总结。关键词:膨胀剂; 混凝土;作用机理; 种类作 � 者:中南大学土木建筑学院一、混凝土膨胀剂的发展概况混凝土膨胀剂是在膨胀水泥基础上发展起来的一种混凝土外加剂, 1936 年, H . Lo ssier发明了膨胀水泥, 1958 年, A. K lien 在此基础上开发了 K 型膨胀水泥, 1964 年正式投入生产。日本是最先发展膨胀剂的国家,从 1962年到 1970 年,它成功研制了硫铝酸钙膨胀剂和石灰系膨胀剂。此外, 俄罗斯、美国、澳大利亚、保加利亚等开展了混凝土膨胀剂的研制。我国从 20 世纪 70 年代进行混凝土膨胀剂的研究,至今大致经历了高碱高掺- 中碱中掺- 低碱低掺!三个阶段。二、膨胀剂的种类、作用机理及特性混凝土膨胀剂按化学成分可以分五类:硫铝酸钙类; 氧化镁类;石灰类; 氧化铁类;复合类。 1� 硫铝酸钙类膨胀剂作用机理:硫铝酸盐系膨胀剂是工程中最常见的膨胀剂,其品种很多, 主要包括 CSA 膨胀剂和明矾石膨胀剂, 产生膨胀能的原因是由于硫铝酸钙水化物(钙矾石)的生成,其反应通式为: 6CaO + 3A l2O 3 + 3SO3 + 96H 2O ∀ 3CaO� AlO2O3 � 3CaSO 4 � 32H 2O 对钙矾石的膨胀机理 ,主要存在两种理论:即结晶膨胀和胶体吸水膨胀。米哈依洛夫认为膨胀是由于钙矾石的晶体长大而产生晶体压力所至。Mehta 认为, 钙矾石的膨胀是由于其表面带电负性, 胶状钙矾石比表面积打及特殊的晶格结构, 在饱和Ca( OH ) 2 溶液中会吸附大量的水肿胀, 而不是钙矾石形成过程中产生膨胀。特性:一般, 硅酸盐水泥水化的缩减值在 8%左右, 那么,要形成多少钙矾石才行呢? 游宝坤进行了理论计算,计算结果为, 每 100g 水泥中, 应该生成的钙矾石数量不应小于理论值 25g。 2� 氧化镁类膨胀剂作用机理: 氧化镁系膨胀剂主要是通过氧化镁水化生成氢氧化镁结晶(水镁石) 而产生膨胀, 体积可增加 94� 0% ~ 123� 8% : MgO+ H 2O∀ Mg( OH) 2 唐明述院士等, 自 20 世纪 70 年代起就对 MgO 水泥的化学机理做了长期的研究, 他提出: A . 掺 MgO 水泥浆体的膨胀起因于 Mg( OH) 2 晶体的生成和生长。 B. 膨胀值的大小主要取决于生成 Mg ( OH ) 2 晶体所在的位置和 Mg( OH ) 2 晶体的尺寸。 C. 膨胀的直接驱动力来自于 Mg ( OH ) 2 晶体的肿胀力和结晶压力。 D. 普硅- 粉煤灰晶体的低碱度空隙液和多空结构, 使得部分 Mg( OH ) 2 晶体趋于往空洞中生长, 从而使 Mg( OH ) 2 晶体生长的空间增大。特性: 由于方镁石在常温下的水化反应时间相对较长, 膨胀效应发挥较慢,因此被用来补偿由于温度变化引起的收缩和后期收缩。 3� 石灰系膨胀剂作用机理: 氧化钙遇水发生水化,形成氢氧化钙: CaO+ H2O ∀ Ca( OH ) 2 这是一个放热过程, 且水化产物的体积将增加近 1 倍。但由于氧化钙接触水后水化十分激烈, 且放热量大,所以生石灰不能直接用作膨胀剂, 长江普通石灰和硬脂酸按一定比例共同磨细而成, 一方面起到助磨剂的作用, 另一方面在球磨机球磨的过程中使其表面黏附了硬脂酸, 起到憎水隔离的作用, 延缓了 CaO 的水化速度, 从而控制膨胀速率。特性: 石灰系膨胀剂由于膨胀速率对温度、湿度等环境影响十分敏感而难于控制,生产及使用时间不能间隔过长,保质期短而较少用于一般混凝土的补偿收缩 ,目前主要用于设备灌浆, 职称灌浆料,用于大型基础设施的基础灌浆和地脚螺栓的灌浆。 4� 氧化铁系膨胀剂作用机理:氧化铁类膨胀剂是在铁粉中掺加适量的氧化剂和催化剂,使铁氧化, 然后利用氧化铁与碱的作用生成氢氧化铁、氢氧化亚铁而使混凝土体积膨胀。 Fe+ Rx n + H2O ∀ FeXn + R ( OH ) n + H2 FeXn+ R( OH ) n ∀ Fe( OH ) n+ RX n 式中 RX为离子型催化剂。特性:此类膨胀剂的主要特点是膨胀稳定期较早、耐热性好, 适用于干热高温环境,但膨胀量不太大, 主要作为收缩补偿剂使用。 5� 复合型膨胀剂含有两种及两种以上膨胀源的膨胀剂通常称为复合膨胀剂。如: 硫铝酸钙- 氧化钙类膨胀剂, 石灰- 明矾石复合膨胀剂等。三、小结经过多年来的开发应用, 我国混凝土膨胀剂得到较广泛的应用, 累计总量约 500 万吨, 以膨胀剂平均掺量 40kg / m3 计, 折合补偿收缩混凝土近 7500 万 m3。其中 UEA膨胀剂约占总量的 70% 左右。尤其在与防水有关的工业、地下、水工、地铁、隧道和水电等钢筋混凝土结构工程中取得了良好的应用效果。但随着用量的增大, 有些MATCH_ word _1713625683283_0、科研和高校的专家学者反应, 补偿收缩混凝土工程裂渗事故有随着用量激增而增多之势,这值得我们深思和总结教训, 只有这样才能把我国膨胀剂的开发应用研究沿着健康的方向发展。参考文献: [ 1] 游宝坤.李乃珍.膨胀剂及其补偿收缩混凝土 [ M ] . 北京: 中国建材工业出版社, 2005: 1. [ 2] 施惠生.孙振平.邓恺.混凝土外加剂实用技术大全[ M ] .北京: 中国建材工业出版社, 2008: 127- 133. [ 3] 田培.刘加平. 王玲.冉千平.混凝土外加剂手册[ M ] .北京:化学工业出版社, 2009: 139 - 143. Administrator 下划线 Administrator 下划线

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