什麽是膨脹劑?其作用機理是什麽?

膨脹劑

凡能使混凝土造成相應體型膨脹的外加劑稱作膨脹劑

膨脹劑分成硫鋁酸鹽係膨脹劑、石灰係膨脹劑、輕燒氧化鎂係膨脹劑等幾大類。

(1)硫鋁酸鹽係膨脹劑:如明礬石膨脹劑、CSA膨脹劑、UEA類膨脹劑(包括低堿型UEA—A),以及CEA型膨脹劑、鋁酸鈣膨脹劑(AEA)等。另外,矽酸鹽水泥熟料、礦渣與二水石膏按比例配合磨細獲得的低熱微膨脹水泥,也具有硫鋁酸鈣的膨脹性能。

(2)石灰係膨脹劑:由石灰(CaO)和硬脂酸以相應比例混合磨細而得。

(3)輕燒氧化鎂係膨脹劑:水工大體積混凝土應用較多的膨脹劑,它是將含有MgCO3的菱苦土礦在900~950℃下煆燒,獲得以方鎂石為主的熟料,經磨細而成。

膨脹劑作用機理主要是通過膨脹源造成體型膨脹而達到的。比如硫鋁酸鹽係膨脹劑的膨脹源為鈣礬石,即3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O,氧化鎂係膨脹劑的膨脹源為方鎂石(MgO),石灰係膨脹劑的膨脹源為氧化鈣(CaO)。它們在各自的化學反應過程中都造成相應的體型膨脹。膨脹劑的補償收縮效果取決於最大膨脹量及其膨脹發生的時間。

在上述三類膨脹源中,硫鋁酸鈣和氧化鈣在水泥水化初期很快就達到最大的膨脹量,一般3~5d就達到最大膨脹量的90%以上,這時,混凝土強度不高,彈模較低,徐變較大,即使膨脹變形達到幾百個微應變,大部分都被鬆弛掉了,而且大體積混凝土內部降溫還沒開始,補償效果不夠理想。盡管如此,仍然有相應穩定的預壓應力能夠補償混凝土的收縮,目前,廣泛應用的膨脹劑和低熱微膨脹水泥都屬於此類。

輕燒氧化鎂膨脹劑中MgO(方鎂石)水化反應生成Mg(OH)2(水鎂石)而發生體型膨脹,固相體型增加近一倍,膨脹時間延續較長,一般為90d左右,可對混凝土溫降收縮起補償作用,而經高溫煆燒的熟料中的方鎂石水化反應十分遲緩,膨脹延續時間更長,稱之為“延滯性微膨脹效應”,對混凝土的收縮補償更為有效。

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