张 琼

（1.安徽农业大学经济技术学院工程系 安徽 合肥 230601；2.安徽涉外经济职业学院工程系 安徽 合肥 230601)

1.混凝土膨胀剂

在混凝土凝结硬化的过程中，可以让混凝土发生化学反应从而使得混凝土的体积膨胀的一种外加剂即是混凝土膨胀剂。浇筑后的混凝土，由于其内部水分的不断蒸发，会在混凝土当中出现一定程度的收缩，这种收缩的情形在大体积混凝土的施工当中尤为常见，由于混凝土自身的延伸性比较弱，收缩就经常会导致大体积混凝土发生开裂。为了补偿混凝土的收缩，可以适度掺加膨胀剂让混凝土发生膨胀，这就是膨胀剂的作用。但混凝土的膨胀剂不是在混凝土配方之外掺加而是等量取代水泥的，为了让膨胀剂的作用可以更好地发挥，常常在混凝土中掺加约8%左右的膨胀剂以等量取代水泥。

按照掺入膨胀剂的混凝土水化产物的类型不同，在《混凝土膨胀剂》中将混凝土的膨胀剂分为四种类型：

1.1 硫铝酸钙类膨胀剂

这种膨胀剂的膨胀机理是由于水化的过程中产生出来的硫铝酸钙而导致体积膨胀的，水化产物是高硫型水化硫铝酸 （C3A·3CaSO4·32H2O），由于它与钙矾石（一种天然矿物）的晶体结构和化学组成极为相似，所以又称其为钙钒石。目前市场上比较多的钙钒石类膨胀剂有UEA、CSA、EA-L 等。

（1）EA-L膨胀剂，也称为明矾石膨胀剂。这种膨胀剂的主要矿物成分是硫酸铝钾（KAl3(SO4)2(OH)6），其水化反应为：2[KAl3(SO4)2(OH)6]+13Ca(OH)2+5CaSO4+78H2O=3(C3A·3CaSO4·32H2O)+2KOH。

（3）UEA膨胀剂。这是应用在我国最广的一种膨胀剂，主要成分由硫铝酸钙、石膏、明矾石等组成，所以它由和KAl3(SO4)2(OH)6共同与水水化反应，其反应式为：

1.2 氧化钙类膨胀剂

利用氧化钙与水的作用：（CaO+H2O=Ca(OH)2），使得生成氢氧化钙时发生膨胀，而达到抵抗收缩的目的。但是，由于氢氧化钙的防渗性和胶凝性都比较差，膨胀的速度很快，主要在混凝土的浇筑早期完成，目前在我国使用不太多。

1.3 氧化镁类膨胀剂

氧化镁类膨胀剂是以含有MgO的MgCO3为原料，与水、水泥拌和在一起水化生成氢氧化镁，使得混凝土固相体积增大的一类膨胀剂。其化学反应为：MgO+H2O=Mg(OH)2。

1.4 复合类膨胀剂

这种膨胀剂结合了硫铝酸钙类膨胀剂和氧化钙类膨胀剂的特点，早期膨胀依靠氢氧化钙，中后期的膨胀就由钙钒石来提供。如膨胀剂等。其水化反应如下：

2.减水剂

减水剂指的是在保持混凝土的坍落度基本不发生变化的情况下，掺加在混凝土中可以减少混凝土需水量的一种外加剂。最初是以木质素磺酸盐为代表的普通减水剂，随着对减水剂研究的不断深入，涌现出了如萘系、聚羧酸类等高效减水剂等。

3.混凝土膨胀剂与高效缓凝减水剂的复合作用对大体积混凝土性能及裂缝控制的影响

本文以安庆市某写字楼的基础大体积混凝土工程为研究对象，对于高效缓凝减水剂及膨胀剂添加前后的混凝土抗压强度和坍落度进行对比，并对比不同类型、掺量的高效缓凝减水剂及膨胀剂对混凝土抗压强度及坍落度的影响。试验对于混凝土强度为C50的泵送大体积混凝土掺加不同外加剂情况进行比较，其相关物理力学性能如下表3.1、3.2 所示：

表3.1 三天抗压强度对比表

在表3.1中，序号1测试的是未掺加任何外加剂的混凝土性能情况，可以看到三天混凝土的抗压强度为零，坍落度只有55mm。而对比掺加了外加剂的其它2、3、4、5四种混凝土，它们三天混凝土的抗压强度均保持在30Mpa左右，最高的是掺加了UEA-III+PC-1016外加剂的混凝土，三天混凝土的抗压强度达到36.7Mpa，而坍落度也相比较不掺加外加剂的混凝土增加了很多，最高的是使用CAS+QS-8020外加剂的混凝土，浇筑后的混凝土坍落度能够达到210mm，可以看到，掺加了外加剂的大体积混凝土的早期抗压强度可以得到明显提高，坍落度也相比较不掺加外加剂的混凝土增加了许多，这为泵送混凝土提供了便利。

表3.2 C50混凝土掺不同外加剂的坍落度变化一览表

表3.2显示的是掺加不同种类的外加剂后混凝土坍落度的变化情况，可以看到，没有掺加外加剂的混凝土，在浇筑后的30分钟以内其坍落度就基本回落没有了，而掺加了外加剂的混凝土，其坍落度均可以在30分钟内保持一定大小，其中坍落度保持最好的是掺加了CAS+QS-8020外加剂的混凝土，30分钟以内仅回落了40mm，60分钟依然可以保持在140mm，根据《混凝土泵送施工技术规程》规定，不同泵送高度入泵时混凝土坍落度应满足表3.3的取值要求：

表3.3 不同泵送高度入泵时混凝土坍落度选用值

由此可见，掺加了CAS+QS-8020外加剂的混凝土是基本符合泵送混凝土的要求的。

除了试验外加剂的掺加对大体积混凝土性能的影响外，本文还将混凝土分为不掺加外加剂和掺加UEA-III+PC-1016复合外加剂两种情况，比对这两种情况下混凝土的用水量和水泥用量大小，以得出外加剂对裂缝控制作用的结论。试验以配制 C35的泵送混凝土为例，定义其抗渗等级为S8，坍落度达到160-180mm，水灰比为0.46，比对这两种情况下混凝土的用水量和水泥用量如下表3.4所示：

表3.4 外加剂掺加前后混凝土的水泥用量及需水量对照表

通过以上表格可以看到，使用外加剂后，混凝土中水泥用量、需水量分别减少了64Kg/m3、45Kg/m3，以水泥用量每减少10Kg，可降低混凝土内部因水泥水化引起温升大约7.3℃，由此可见，在大体积混凝土中，由于膨胀剂的掺加，减少了水泥的用量，降低水泥水化热，加上高效减水剂的作用，混凝土的凝结时间发生显著延缓，提高了大体积混凝土的抗裂性。