第十章第十章 混凝土膨胀剂混凝土膨胀剂10.1 膨胀剂的品种与性能膨胀剂的品种与性能10.2 膨胀剂对混凝土性能的影响膨胀剂对混凝土性能的影响10.3 膨胀剂的应用膨胀剂的应用10.4 膨胀剂的技术要求膨胀剂的技术要求 吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室制作人：李祎 混凝土在浇筑硬化过程中，由于化学减缩，冷缩和混凝土在浇筑硬化过程中，由于化学减缩，冷缩和干缩等原因会引起体积收缩，其收缩值大约为自身体积干缩等原因会引起体积收缩，其收缩值大约为自身体积的的0.04%0.06%这些收缩给混凝土的体积稳定性，耐这些收缩给混凝土的体积稳定性，耐久性带来很大的危害混凝土的收缩会给混凝土造成下久性带来很大的危害混凝土的收缩会给混凝土造成下列危害1）混凝土的开裂破坏混凝土的开裂破坏2）混凝土抗渗性不好造成渗漏的破坏混凝土抗渗性不好造成渗漏的破坏3）混凝土开放性裂缝导致了混凝土中的钢筋锈蚀混凝土开放性裂缝导致了混凝土中的钢筋锈蚀4）混凝土的收缩会影响混凝土的体积稳定性混凝土的收缩会影响混凝土的体积稳定性吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室制作人：李祎 1890年发现水化硫铝酸钙引起了水泥石的膨胀，称之年发现水化硫铝酸钙引起了水泥石的膨胀，称之为为“水泥杆菌水泥杆菌”，并认为是对混凝土有害的。
并认为是对混凝土有害的1930年法国研究出用水化硫铝酸钙来降低混凝土干燥年法国研究出用水化硫铝酸钙来降低混凝土干燥收缩使混凝土产生自应力，看法才有所改变收缩使混凝土产生自应力，看法才有所改变为了补偿收缩，最初采用收缩补偿水泥开始为了补偿收缩，最初采用收缩补偿水泥开始1964年美国学者证明无水硫铝酸钙是一种稳定的化合物，同年美国学者证明无水硫铝酸钙是一种稳定的化合物，同年他们利用硫铝酸钙的膨胀性取得了膨胀水泥的专利权年他们利用硫铝酸钙的膨胀性取得了膨胀水泥的专利权随后日本，前苏联都发展的很快，用膨胀水泥配置膨胀随后日本，前苏联都发展的很快，用膨胀水泥配置膨胀混凝土作为单独的膨胀剂首先是日本开始的把膨胀剂做为作为单独的膨胀剂首先是日本开始的把膨胀剂做为膨胀组分掺入到硅酸盐水泥中我国是从膨胀组分掺入到硅酸盐水泥中我国是从20世界世界70年代开年代开开始膨胀剂的研究，而且发展很快开始膨胀剂的研究，而且发展很快吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室制作人：李祎1.膨胀剂的品种与性能膨胀剂的品种与性能 膨胀剂是一种能使混凝土产生一定体积膨胀的外加剂膨胀剂是一种能使混凝土产生一定体积膨胀的外加剂在普通混凝土中掺入膨胀剂可以配置补偿收缩混凝土。
在普通混凝土中掺入膨胀剂可以配置补偿收缩混凝土根据膨胀剂化学成分的不同分以下几种类型：根据膨胀剂化学成分的不同分以下几种类型：硫铝酸盐系膨胀剂；石灰系膨胀剂；铁粉系膨胀剂；硫铝酸盐系膨胀剂；石灰系膨胀剂；铁粉系膨胀剂；氧化镁型膨胀剂；复合型膨胀剂氧化镁型膨胀剂；复合型膨胀剂吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室制作人：李祎（1）硫铝酸盐系膨胀剂）硫铝酸盐系膨胀剂 比例最大，使用最广泛，以硫铝酸盐为主的膨胀剂比例最大，使用最广泛，以硫铝酸盐为主的膨胀剂膨膨胀剂胀剂品种品种代号代号基本基本组组成成膨膨胀胀源源CSA型膨型膨胀剂胀剂CSA硫硫铝铝酸酸钙钙熟料，石灰石，石膏熟料，石灰石，石膏钙钒钙钒石石U型膨型膨胀剂胀剂UEA硫酸硫酸铝盐铝盐熟料，明熟料，明矾矾石，石膏石，石膏钙钒钙钒石石U型高效膨型高效膨胀剂胀剂UEA-H硅硅铝铝酸酸盐盐熟料，明熟料，明矾矾石，石膏石，石膏钙钒钙钒石石复合膨复合膨胀剂胀剂CEA石灰系熟料，明石灰系熟料，明矾矾石，石膏石，石膏氧化氧化钙钙，钙钒钙钒石石铝铝酸酸钙钙膨膨胀剂胀剂AEA铝铝酸酸钙钙熟料，明熟料，明矾矾石，石膏石，石膏钙钒钙钒石石明明矾矾石膨石膨胀剂胀剂EA-L明明矾矾石，石膏石，石膏钙钒钙钒石石我国主要硫铝酸盐膨胀剂我国主要硫铝酸盐膨胀剂吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室制作人：李祎LossSio2Al2O3Fe2O3CaOMgOTiO2SO3合合计计1.841.4214.120.3449.790.250.731.5399.99 CSA硫铝酸钙膨胀剂的化学成分硫铝酸钙膨胀剂的化学成分%吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室制作人：李祎（五）直接投资规模略有上升，但是欧盟（五）直接投资规模略有上升，但是欧盟对外投资额大大超过外来投资额对外投资额大大超过外来投资额l欧盟统计局于欧盟统计局于20062006年年7 7月月1818日公布了欧盟日公布了欧盟2525国国20052005年对外投资及吸引外资数据，数年对外投资及吸引外资数据，数据显示：据显示：1.20051.2005年欧盟年欧盟2525国对外投资引资增长国对外投资引资增长2020。
20052005年欧盟年欧盟2525国对外投资共国对外投资共2 2302 230亿欧元，亿欧元，同比增长同比增长2020其中，对外直接投资为其中，对外直接投资为15301530亿欧元，增长亿欧元，增长1919；吸引外资；吸引外资700700亿亿欧元，增长欧元，增长2323吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室制作人：李祎2.2.美国和加拿大是欧盟对外投资引资增长的美国和加拿大是欧盟对外投资引资增长的主要来源主要来源3.3.英法卢在对外投资及引资方面扮演了主要英法卢在对外投资及引资方面扮演了主要角色4.4.欧盟对外投资额大大高于引资额欧盟对外投资额大大高于引资额吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室制作人：李祎吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室制作人：李祎日产膨胀熟料日产膨胀熟料1200吨生产线吨生产线吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室制作人：李祎生产线生产线吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室制作人：李祎熟料生产线出窑膨胀熟料熟料生产线出窑膨胀熟料 吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室制作人：李祎熟料生产线检测中心熟料生产线检测中心 吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室制作人：李祎膨胀剂粉磨流程图膨胀剂粉磨流程图吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室制作人：李祎CSA产生钙钒石的化学反应为：产生钙钒石的化学反应为：吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室制作人：李祎吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室制作人：李祎膨胀熟料的膨胀熟料的SEM图图 球形状的球形状的CaO晶粒尺寸在晶粒尺寸在10微米左右，微米左右，CaO晶粒被晶粒被C3S和和C4AF包包裹着，延迟了裹着，延迟了CaO的水化速度。
的水化速度吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室制作人：李祎球形状的球形状的CaO晶粒尺寸在晶粒尺寸在15微米左右，由于微米左右，由于CaO晶粒尺寸随着煅烧晶粒尺寸随着煅烧的温度越高，其晶粒尺寸增大的温度越高，其晶粒尺寸增大吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室制作人：李祎水泥石的水泥石的SEM图图 掺膨胀剂水泥石的掺膨胀剂水泥石的SEM图图 吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室制作人：李祎UEA是由硫铝酸盐水泥熟料加明矾石，石膏共同磨细制成是由硫铝酸盐水泥熟料加明矾石，石膏共同磨细制成其产生膨胀的主要化学反应为：其产生膨胀的主要化学反应为：明矾石明矾石吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室制作人：李祎复合型膨胀剂：吸收了石灰型和明矾石膨胀剂的优点，膨胀复合型膨胀剂：吸收了石灰型和明矾石膨胀剂的优点，膨胀来源于过烧石灰和钙钒石的双重作用它是以石灰石，铝土来源于过烧石灰和钙钒石的双重作用它是以石灰石，铝土质材料磨制成生料，经质材料磨制成生料，经14001500煅烧成熟料，再经配料煅烧成熟料，再经配料磨细而成主要产生膨胀性化学反应如下：磨细而成主要产生膨胀性化学反应如下：吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室制作人：李祎(2)石灰系膨胀剂石灰系膨胀剂 以以CaO为膨胀源，由普通石灰和硬脂酸按一定比例共为膨胀源，由普通石灰和硬脂酸按一定比例共同磨细而成。
硬脂酸，一方面起助磨剂作用，另一方石灰同磨细而成硬脂酸，一方面起助磨剂作用，另一方石灰表面粘附了硬脂酸形成一层硬脂酸膜，起到了憎水隔离作表面粘附了硬脂酸形成一层硬脂酸膜，起到了憎水隔离作用，使氧化钙不能立即与水作用，而是在水化过程中膜逐用，使氧化钙不能立即与水作用，而是在水化过程中膜逐渐破裂，延缓了氧化钙的水化速度，从而控制膨胀速率渐破裂，延缓了氧化钙的水化速度，从而控制膨胀速率其膨胀反应：其膨胀反应：吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室制作人：李祎用途：用途：1.制成灌浆料，用于大型设备的基础灌浆和地脚螺栓的灌浆制成灌浆料，用于大型设备的基础灌浆和地脚螺栓的灌浆2.使混凝土减少收缩增加体积稳定性和提高强度使混凝土减少收缩增加体积稳定性和提高强度2.无声爆破时用的静态破碎剂利用混凝土抗压强度大，抗拉无声爆破时用的静态破碎剂利用混凝土抗压强度大，抗拉强度小，两者相差强度小，两者相差1020倍静态破碎剂在倍静态破碎剂在20温度时可以温度时可以达到达到30MPa的膨胀压在的膨胀压在424小时内体积膨胀小时内体积膨胀1.52倍当膨胀应力超过抗拉强度时，被破碎物体发生开裂在整个过程膨胀应力超过抗拉强度时，被破碎物体发生开裂。
在整个过程中无噪声，无粉尘，无毒气属于无公害的安全爆破中无噪声，无粉尘，无毒气属于无公害的安全爆破膨胀速率对温度，湿度等环境影响十分敏感而较难于控制，膨胀速率对温度，湿度等环境影响十分敏感而较难于控制，生产及使用时间不能间隔过长，保质期短等原因而较少用于一生产及使用时间不能间隔过长，保质期短等原因而较少用于一般混凝土的补偿收缩般混凝土的补偿收缩吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室制作人：李祎静态爆破静态爆破吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室制作人：李祎吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室制作人：李祎（3）铁粉系膨胀剂）铁粉系膨胀剂方法：铁屑和一些氧化剂、触媒剂、分散剂混合制成，方法：铁屑和一些氧化剂、触媒剂、分散剂混合制成，在水泥水化时以在水泥水化时以Fe2O3形式成膨胀源，其主要反应为：形式成膨胀源，其主要反应为：吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室制作人：李祎主要原料：铁屑来源于机械加工的废料，氧化剂有重铬酸盐、主要原料：铁屑来源于机械加工的废料，氧化剂有重铬酸盐、高锰酸盐触媒剂主要是氯盐还可以加一些减高锰酸盐触媒剂主要是氯盐还可以加一些减 水剂做分散剂水剂做分散剂用途：目前这种膨胀剂用量很少，仅用于二次灌浆的有约束用途：目前这种膨胀剂用量很少，仅用于二次灌浆的有约束 的工程部位，如设备底座与混凝土基础之间的灌浆，的工程部位，如设备底座与混凝土基础之间的灌浆，已硬化混凝土的接缝、地脚螺栓的锚固等。
已硬化混凝土的接缝、地脚螺栓的锚固等吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室制作人：李祎地脚螺栓的锚固地脚螺栓的锚固吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室制作人：李祎2.膨胀剂对混凝土性能的影响膨胀剂对混凝土性能的影响（1）流动度）流动度 流动度降低，塌落度损失也会增加，原因是水泥水化流动度降低，塌落度损失也会增加，原因是水泥水化的同时膨胀剂也水化生成钙矾石或氢氧化钙，与水泥有的同时膨胀剂也水化生成钙矾石或氢氧化钙，与水泥有“争争水水”现象2）泌水率）泌水率 泌水率降低些由于早期膨胀而水化较为充分的原因，泌水率降低些由于早期膨胀而水化较为充分的原因，但总的影响不十分明显但总的影响不十分明显3）含气量）含气量 各种膨胀剂并无引气性，含气量不受影响各种膨胀剂并无引气性，含气量不受影响吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室制作人：李祎（4）凝结时间）凝结时间 凝结时间缩短一些主要是因为膨胀剂早期生成了钙凝结时间缩短一些主要是因为膨胀剂早期生成了钙矾石加快了水化速度因而混凝土凝结时间略有缩短矾石加快了水化速度因而混凝土凝结时间略有缩短5）钢筋锈蚀）钢筋锈蚀 各种膨胀剂的原材料中均不含有氯离子，且膨胀剂本身各种膨。