現(xiàn)在膨脹劑是我國(guó)最重要的混凝土外加劑之一，也是爭(zhēng)論最大的混凝土外加劑。膨脹劑在工程中的應(yīng)用效果波動(dòng)很大，同一個(gè)品牌的膨脹劑，在一個(gè)工程中應(yīng)用成功，卻可能在下一個(gè)工程中失敗。膨脹劑在某一地區(qū)大規(guī)模推廣，卻在另一地區(qū)遭到排斥。雖然發(fā)表的論文介紹了大量成功的案例，“不用膨脹劑不裂，用了膨脹劑反而裂”的傳聞卻不絕于耳。關(guān)于大體積補(bǔ)償收縮混凝土內(nèi)部是否存在延遲生成鈣礬石的爭(zhēng)論也受到廣泛關(guān)注。這些爭(zhēng)論說(shuō)明，我們目前仍然需要深入系統(tǒng)地研究膨脹劑和補(bǔ)償收縮混凝土的基礎(chǔ)理論和應(yīng)用技術(shù)。、現(xiàn)代補(bǔ)償收縮混凝土性能的變化

目前我國(guó)補(bǔ)償收縮混凝土配制與應(yīng)用的理論基礎(chǔ)仍然是吳中偉院士在60年代提出的冷縮與干縮的聯(lián)合補(bǔ)償模式。這一理論認(rèn)為在混凝土中摻加一定量的膨脹劑，使混凝土在濕養(yǎng)護(hù)期間的膨脹率達(dá)到1.5×10^-4～2.0×10^-4，即可在混凝土結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生0.2MPa～0.7MPa的預(yù)壓應(yīng)力，補(bǔ)償溫度收縮和干燥收縮，從而避免結(jié)構(gòu)開(kāi)裂。

這一理論在膨脹劑發(fā)展初期的應(yīng)用是成功的。與現(xiàn)在的混凝土相比，上世紀(jì)80年代的混凝土很少使用礦物摻和料，強(qiáng)度等級(jí)較低，水化速率較慢，水灰比較高。當(dāng)時(shí)膨脹劑多用于修補(bǔ), 漿錨接頭或節(jié)點(diǎn)、接縫的灌漿, 進(jìn)而發(fā)展到地下室或屋面剛性防水面層以及水池、儲(chǔ)水罐、噴錨、隧洞襯砌、護(hù)坡等, 自應(yīng)力混凝土用于有壓力或無(wú)壓力管以及壓力管接頭等, 使用的部位多為較薄斷面，內(nèi)部水化溫升較低。在這種環(huán)境中，膨脹劑的水化速率與硅酸鹽水泥的水化速率比較協(xié)調(diào)，膨脹劑的水化程度高，混凝土的膨脹與強(qiáng)度同步發(fā)展，最終得到致密無(wú)裂縫的混凝土結(jié)構(gòu)。

目前膨脹劑的性能、應(yīng)用對(duì)象和使用環(huán)境都發(fā)生了很大變化。高質(zhì)量的膨脹劑的主要組成是硫鋁酸鹽熟料，水化快、膨脹率大；相應(yīng)地需要更加充分的水分供應(yīng)，才能保證膨脹劑充分發(fā)揮作用。近年來(lái)高層、大跨建筑物發(fā)展迅速, 期望使用膨脹劑抗裂、防水的工程增多, 因而發(fā)展到用于大體積的基礎(chǔ)底板、厚度較大的墻以及梁、板、柱等結(jié)構(gòu)混凝土中。這些大體積混凝土的厚度可達(dá)數(shù)m，體積達(dá)數(shù)千m；強(qiáng)度等級(jí)常為C40～C50。這些變化必然導(dǎo)致膨脹劑的使用環(huán)境變化，從而導(dǎo)致補(bǔ)償收縮混凝土性能的變化。如果我們不能針對(duì)這些變化，采取相應(yīng)的技術(shù)措施，則有可能達(dá)不到預(yù)期目的，甚至有可能適得其反，給結(jié)構(gòu)安全留下隱患。只有在科學(xué)的基礎(chǔ)理論指導(dǎo)之下，才能選擇適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施，建造性能優(yōu)良的工程。、大體積高強(qiáng)補(bǔ)償收縮混凝土內(nèi)部的膨脹劑效能的發(fā)揮程度

按照標(biāo)準(zhǔn),摻入膨脹劑的混凝土的膨脹、收縮性質(zhì)是在養(yǎng)護(hù)溫度為20±2℃，養(yǎng)護(hù)濕度大于90％的條件下，利用100mm×100mm斷面的試件測(cè)定的?；炷翉?qiáng)度提高,膠凝材料用量增大,導(dǎo)致較大體積的混凝土內(nèi)部溫升增高。摻入膨脹劑后,盡管取代了等量的水泥，但由于含鋁相組分和石灰(含于復(fù)合膨脹劑中)的水化熱較大，并不會(huì)降低混凝土的溫升，反而可能使混凝土溫升有所提高。當(dāng)水灰比為0.45左右、使用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥而又摻入膨脹劑時(shí)，混凝土的絕熱溫升可達(dá)55℃。高強(qiáng)混凝土的水膠比低、結(jié)構(gòu)致密，外部水分難于進(jìn)入?；炷潦菬岬牟涣紝?dǎo)體，大體積混凝土芯部的熱量難于散發(fā)。所以大體積混凝土芯部在澆筑后的幾天內(nèi)，處于近似絕熱絕濕狀態(tài)。在這樣的環(huán)境中，補(bǔ)償收縮混凝土的水化過(guò)程將與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下養(yǎng)護(hù)的小試件有很大差別，并影響其性能。

由于自干燥效應(yīng)的影響，高強(qiáng)混凝土內(nèi)部的相對(duì)濕度可降低到80％左右。此時(shí)需水量很大的膨脹劑的水化反應(yīng)可能受到抑制。在理論上,完全水化的水泥結(jié)合水量占水泥質(zhì)量的0.227,而使水泥完全水化并具有最低毛細(xì)孔孔隙率的水灰比為0.438；實(shí)際上，即使水膠比為0.5左右，隨著水化的不斷進(jìn)行,水化物增多，自由水減少，混凝土中的水泥也不可能完全水化?；炷林械淖杂伤S水膠比的降低而減少，而水泥水化則隨水灰比降低而加快，與水化時(shí)需要大量水的膨脹劑爭(zhēng)奪自由水。另外膨脹劑中重要組分CaSO的溶解度和溶解速率都很低，其溶出量隨自由水的減少而減少。因此大體積補(bǔ)償收縮混凝土芯部的水化程度低于標(biāo)準(zhǔn)試件，其降低程度受混凝土強(qiáng)度等級(jí)、配合比、結(jié)構(gòu)形式和施工過(guò)程的影響很大，難于預(yù)先估計(jì)。

補(bǔ)償收縮混凝土的補(bǔ)償收縮效能除與膨脹劑的水化程度有關(guān)外，約束形式和程度的影響也很大。鋼筋和地基等產(chǎn)生的約束可以預(yù)先計(jì)算，混凝土自身結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的約束則是隨時(shí)間變化的復(fù)雜因素。根據(jù)王棟民的研究成果，同樣的膨脹劑品種和摻量，在高強(qiáng)混凝土中的膨脹效能較低。這可能是由于高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度發(fā)揮快，很快形成剛性結(jié)構(gòu)，抑制了膨脹劑的膨脹效能發(fā)揮。在高強(qiáng)混凝土內(nèi)部致密結(jié)構(gòu)內(nèi)，沒(méi)有足夠空間供鈣礬石結(jié)晶生長(zhǎng)，鈣礬石以膨脹能力較小的分散微晶狀態(tài)存在，使結(jié)構(gòu)更加致密。此時(shí)膨脹劑更多地發(fā)揮增強(qiáng)劑的作用，但補(bǔ)償收縮的能力下降。

所以，膨脹劑在大體積高強(qiáng)補(bǔ)償收縮混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)的膨脹能力將低于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的測(cè)定值，其相差幅度難于估計(jì)。如果控制不當(dāng),膨脹劑產(chǎn)生的膨脹應(yīng)力不足以補(bǔ)償結(jié)構(gòu)內(nèi)部的收縮應(yīng)力時(shí),即使使用了膨脹劑，結(jié)構(gòu)也難于避免開(kāi)裂。這需要引起膨脹劑生產(chǎn)廠家和應(yīng)用單位的重視。

在高強(qiáng)混凝土中，還需要考慮收縮補(bǔ)償對(duì)象變化的問(wèn)題。膨脹劑主要補(bǔ)償溫度收縮和干燥收縮。但在大體積高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)中，干燥收縮并不是一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題，而自身收縮卻很大，如何補(bǔ)償在水化早期發(fā)生的大幅度收縮是膨脹劑面臨的新問(wèn)題，現(xiàn)在的補(bǔ)償收縮理論沒(méi)有考慮這個(gè)問(wèn)題。、鈣礬石的分解溫度與膨脹劑的適用范圍

近年來(lái)，關(guān)于鈣礬石的分解溫度一直存在爭(zhēng)論。國(guó)際上比較一致的看法認(rèn)為鈣礬石在溫度高于70℃時(shí)會(huì)發(fā)生分解，我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與此相同。國(guó)內(nèi)一些人則認(rèn)為溫度高于80℃時(shí)鈣礬石才會(huì)發(fā)生分解，還有人認(rèn)為超過(guò)100℃鈣礬石才分解。雖然只有10℃之差，但對(duì)于膨脹劑的適用范圍卻有很大影響。對(duì)于厚度超過(guò)1m的基礎(chǔ)底板,當(dāng)外界溫度為20℃左右時(shí),混凝土內(nèi)部的溫度會(huì)超過(guò)70℃。例如北京航華大廈厚度為2.5～5m的基礎(chǔ)底板，使用礦渣硅酸鹽水泥,摻用了20％的粉煤灰和EA-2型減水膨脹劑，8月份澆筑，實(shí)測(cè)混凝土內(nèi)部最高溫度為79℃?！痘炷镣饧觿?yīng)用技術(shù)規(guī)范》GBJ50119－2002中規(guī)定，含硫鋁酸鈣類(lèi)、硫鋁酸鈣－氧化鈣類(lèi)膨脹劑的混凝土不得用于長(zhǎng)期環(huán)境溫度為80℃以上的工程。雖然規(guī)范沒(méi)有定義多長(zhǎng)時(shí)間算“長(zhǎng)期”，但考慮到安全系數(shù)，如果沒(méi)有降溫措施，厚度在2m以上的混凝土結(jié)構(gòu)就不應(yīng)使用膨脹劑，厚度超過(guò)1m的基礎(chǔ)底板也需要慎重使用膨脹劑。根據(jù)我們的研究成果，膨脹劑在30℃～40℃水化時(shí)，膨脹能力最大，超過(guò)50℃，膨脹能力開(kāi)始下降，60℃以上膨脹能力就很低了。而大體積混凝土內(nèi)部溫度超過(guò)50℃是很普遍的情景。所以對(duì)于厚大結(jié)構(gòu)，采用膨脹劑來(lái)補(bǔ)償收縮的作用很小。、大體積補(bǔ)償收縮混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部延遲生成鈣礬石的可能性

自從我們提出大體積補(bǔ)償收縮混凝土內(nèi)部可能發(fā)生延遲鈣礬石生成（DEF）現(xiàn)象以來(lái)，引起了混凝土生產(chǎn)廠商對(duì)于正確使用膨脹劑的注意，但持反對(duì)意見(jiàn)的人也非常多。反對(duì)者指出我國(guó)多年來(lái)大量使用補(bǔ)償收縮混凝土，迄今尚未有因DEF而破壞的工程實(shí)例，所以認(rèn)為補(bǔ)償收縮混凝土內(nèi)部是不存在DEF的危險(xiǎn)。但是沒(méi)有工程實(shí)例并不等于不存在發(fā)生的可能性。

自上世紀(jì)80年代Ludwig確認(rèn)在蒸養(yǎng)混凝土制品中存在由于DEF導(dǎo)致的破壞以來(lái)，對(duì)于DEF的研究一直是許多研究者的重點(diǎn)課題。隨著研究的深入，對(duì)于DEF的認(rèn)識(shí)也在不斷加深。Taylor和Collepardi等將DEF定義為由混凝土內(nèi)部含有的硫酸鹽作用（Internal Sulphate Attack ISA）所導(dǎo)致的后期不均勻膨脹。此時(shí)并不區(qū)分這些硫酸鹽是由已生成的鈣礬石受熱分解而得，還是混凝土內(nèi)部根本就未參與反應(yīng)的硫酸鹽。按照整體論的觀點(diǎn)，DEF必須同時(shí)滿足三個(gè)條件才能發(fā)生：1）內(nèi)部硫酸鹽延遲釋放；2）水分滲入；3）微裂縫。如果沒(méi)有其它原因（如堿－骨料反應(yīng)）導(dǎo)致的裂縫存在，DEF則難于發(fā)生。在英國(guó)和法國(guó)已發(fā)現(xiàn)數(shù)個(gè)現(xiàn)場(chǎng)澆筑的混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生了DEF破壞。這些結(jié)構(gòu)物均沒(méi)有經(jīng)過(guò)蒸氣養(yǎng)護(hù)，都是橋墩、擋土墻等暴露于潮濕環(huán)境的大體積混凝土結(jié)構(gòu)，所用膠凝材料為高堿普通硅酸鹽水泥（SO不超過(guò)3.5％）。在澆筑以后，結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度超過(guò)70℃的時(shí)間達(dá)數(shù)日之久。

我國(guó)應(yīng)用補(bǔ)償收縮混凝土只有20年歷史，多為基礎(chǔ)底板等隱蔽結(jié)構(gòu)，底板外面多數(shù)還有外包防水層，在外包防水層失效以前，水分不能侵入混凝土，DEF發(fā)生的條件不能滿足。即使底板有一些裂縫，也難于發(fā)現(xiàn)，對(duì)于承載力也不會(huì)有明顯影響。所以迄今沒(méi)有DEF導(dǎo)致的破壞實(shí)例報(bào)道，但發(fā)生DEF的潛在風(fēng)險(xiǎn)總是存在的。、結(jié)論

用膨脹劑配制補(bǔ)償收縮混凝土，以控制結(jié)構(gòu)物的開(kāi)裂是有效的，但不是萬(wàn)能的。只有在科學(xué)理論的指導(dǎo)下，精心組織施工，才能獲得良好效果。在厚大、高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)，由于水分供應(yīng)困難、溫度過(guò)高，使膨脹劑水化程度降低，膨脹效能減小，甚至使已生成的鈣礬石分解，達(dá)不到預(yù)期目的。膨脹劑在此類(lèi)結(jié)構(gòu)中使用時(shí)必須慎重。

【標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范】

《建筑固廢再生砂粉應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》行標(biāo)

《建筑物綠色拆除與建筑垃圾綜合利用技術(shù)規(guī)程》CECS

《預(yù)拌混凝土使用說(shuō)明書(shū)》團(tuán)標(biāo)

《砂漿和混凝土用石屑》團(tuán)標(biāo)

《預(yù)拌混凝土產(chǎn)品質(zhì)量追溯規(guī)范》團(tuán)標(biāo)

【會(huì)議培訓(xùn)】

2025全國(guó)混凝土行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展與廢棄物資源再生技術(shù)交流大會(huì)

第十屆全國(guó)建筑固廢和余泥渣土處理及資源化利用大會(huì)暨中國(guó)砂石協(xié)會(huì)建筑固廢利用分會(huì)年會(huì)

2025第二十一屆全國(guó)商品混凝土可持續(xù)發(fā)展論壇暨2025中國(guó)商品混凝土年會(huì)

預(yù)拌（商品）混凝土應(yīng)用技術(shù)和工藝技能線上培訓(xùn)

混凝土（砂漿）試驗(yàn)檢測(cè)方法實(shí)操教學(xué)線上培訓(xùn)

【咨詢服務(wù)】

科技成果評(píng)價(jià)

預(yù)拌混凝土質(zhì)量追溯研究

高速公路及橋涵高性能混凝土技術(shù)咨詢

課題研究

研發(fā)中心建設(shè)

產(chǎn)品檢測(cè)

綠色建材產(chǎn)品認(rèn)證

[綠滿庭院]《HJ建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)自保溫技術(shù)體系》推廣等

【建材“雙碳”業(yè)務(wù)】

低碳膠凝材料研發(fā)與制備

復(fù)合摻合料和再生復(fù)合摻合料研發(fā)與制備

建筑垃圾處置與資源化利用

建筑垃圾再生砂粉應(yīng)用技術(shù)

建筑垃圾再生輕粗骨料技術(shù)

碳化再生骨料制備技術(shù)

【期刊著作】

《新技術(shù)在混凝土中的應(yīng)用》圖書(shū)

《常見(jiàn)預(yù)拌混凝土質(zhì)量事故分析百例》圖書(shū)

《預(yù)拌混凝土企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化試驗(yàn)室建設(shè)指南》圖書(shū)

混凝土技術(shù)發(fā)展中心（以下簡(jiǎn)稱“中心”）隸屬建筑材料工業(yè)技術(shù)情報(bào)研究所，主要職能是跟蹤分析和研究國(guó)內(nèi)外混凝土行業(yè)科技前沿動(dòng)態(tài)，為全國(guó)混凝土行業(yè)開(kāi)展技術(shù)服務(wù)工作，包括出版技術(shù)期刊、研究制定標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)展技術(shù)咨詢、舉辦技術(shù)會(huì)議、承擔(dān)行業(yè)培訓(xùn)、從事認(rèn)證評(píng)價(jià)和開(kāi)發(fā)研究等，中心是建材情報(bào)所主要業(yè)務(wù)部門(mén)之一。中心擁有員工10人，其中博士3人，正高職稱3人，副高職稱4人。中心掛靠的行業(yè)協(xié)會(huì)分支機(jī)構(gòu)包括中國(guó)散裝水泥推廣發(fā)展協(xié)會(huì)混凝土專業(yè)委員會(huì)、中國(guó)散裝水泥推廣發(fā)展協(xié)會(huì)預(yù)制建筑產(chǎn)業(yè)專業(yè)委員會(huì)、中國(guó)砂石協(xié)會(huì)建筑固廢利用分會(huì)、建筑材料工業(yè)技術(shù)情報(bào)研究所雙碳研究中心。依托中心成立的平臺(tái)有預(yù)拌混凝土質(zhì)量追溯公共服務(wù)平臺(tái)、混凝土行業(yè)數(shù)字化服務(wù)平臺(tái)、中國(guó)商品混凝土行業(yè)企業(yè)專家委員會(huì)（擁有200余名行業(yè)一線專家）、北京砼享未來(lái)工程技術(shù)研究院（會(huì)員制技術(shù)和管理服務(wù)）。

中心每年參與多個(gè)混凝土技術(shù)咨詢和技術(shù)服務(wù)項(xiàng)目，包括雄安新區(qū)混凝土項(xiàng)目咨詢、河北省多個(gè)高速公路高性能混凝土技術(shù)咨詢、固廢基膠凝材料和再生復(fù)合摻合料研發(fā)和制備技術(shù)，以及數(shù)十個(gè)混凝土企業(yè)的技術(shù)服務(wù)工作。開(kāi)展預(yù)拌混凝土綠色產(chǎn)品認(rèn)證和科技成果評(píng)價(jià)工作。

咨詢電話：孫繼成 焦素芳 李海亮 13520073698 13521286915

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