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混凝土外加剂膨胀剂学生制作！！！仅可作为学生汇报参考，谨慎用于学术活动。目录/Contents0102030405概述作用机理对混凝土性能的影响分析膨胀性能影响因素分析发展展望膨胀剂定义概述/Summary膨胀剂是指掺入到混凝土中，通过产生一定的膨胀，补偿混凝土的收缩（有限制时产生自应力），有利于提高混凝土的抗渗防裂性能的物质。膨胀剂应用概述/Summary结构自防水大体积混凝土工程超长混凝土工程刚性结构自防水屋面高强及高性能混凝土工程尺寸大、导热系数低、水化热积聚在内部、温差裂缝减少收缩裂缝、增加体积稳定性12345无缝施工技术，连续浇注超长防水结构膨胀剂应用概述/Summary预应力混凝土和自应力混凝土特种工程公路建设地下隧洞衬砌、锚索的固定、混凝土的接缝灌浆修筑半刚性基层减少基层开裂678类别膨胀源特点硫铝酸盐类钙矾石早期膨胀速率大，膨胀产生量大，膨胀速率逐渐降低最后趋于稳定石灰类Ca(OH)2膨胀效能高、对工作性和强度影响小、温湿度敏感性低氧化镁类Mg(OH)2早期速率慢，持续进行，总量较大（十几年）铁粉系类Fe(OH)2很少用到，仅二次灌浆复合膨胀剂多种功能/多种膨胀源适应性问题/更高膨胀率膨胀剂类型概述/Summary根据膨胀源的化学性能分为：我国主要膨胀剂的组成情况概述/Summary膨胀剂类型膨胀剂硫铝酸盐类石灰类（日本CA）氧化镁类铁粉系类复合膨胀剂（CEA、HCAS）硫铝酸钙膨胀剂(CSA)U型膨胀剂(UEA)铝酸钙膨胀剂(AEA)明矾石膨胀剂(EA-L)UEA-ⅠUEA-ⅡUEA-ⅢZY02作用机理92.1钙矾石的膨胀针状晶体约占水泥水化产物的7%膨胀混凝土中可达到25%AFt含大量结晶水形成过程中固相体积增加约1.5倍钙矾石形貌（SEM）分子式3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O体积膨胀102.1钙矾石的膨胀膨胀驱动力的两种理论结晶膨胀理论胶体吸水肿胀理论AFt在水泥石中是一种结构尺度较大的晶体，在电子显微镜中较容易看到，它容易在孔缝中或水化空间较大的地方交叉生长，在填充、密实孔缝的基础上互相挤压排斥，对孔壁产生膨胀压，使水泥石产生膨胀。AFt是一个高结晶水的水化物，而且其铝柱结构的表面是一层单分子水层。Mehta认为AFt因为表面带负电性而吸附了大量的水是引起硬化水泥浆体膨胀的唯一原因，而AFt晶体在形成过程中不产生膨胀刘崇熙也认为：AFt铝柱表面带负电荷的单分子结合水层是AFt膨胀的根源112.2混凝土开裂的变形解释联合补偿理论基础：设法提高混凝土的极限拉伸率是不太可能的，而设法降低温差引起的变形还是可行的。分析左式对于膨胀混凝土来说，由于经过一定的龄期后要产生一定的限制膨胀ε(t)，如一般的膨胀混凝土在７天时的限制膨胀率为2～4×10-4，按T=ε(t)/α计算可得温差T为20～40℃式中：k――常数，与混凝土的体积、弹性模量和约束系数有关；α――混凝土的温度线膨胀系数；T――综合温差；εP――混凝土的极限拉伸率；arcosh――双曲余弦的反函数。122.3补偿收缩模式膨胀阶段自由膨胀ε1弹性压缩Se早期塑性收缩Sp徐变收缩Scε=𝜀1−(𝑆𝑒+𝑆𝑝+𝑆𝑐)收缩阶段限制收缩S2瞬时塑性伸长εp弹性伸长εr徐变C𝑆=𝑆2−(𝜀𝑟+𝜀𝑝±𝐶)最后达到的变形值D=ε-S≥SK132.3补偿收缩模式补偿收缩混凝土的补偿模式吴中伟院士提出的混凝土补偿收缩混凝土模式如右图对于膨胀混凝土来说,其自由膨胀率比普通混凝土大得多随着龄期的延长,膨胀混凝土其膨胀率呈现回落趋势,但到一定龄期后膨胀率不再降低,总体仍处膨胀状态;而普通混凝土其微小的膨胀随着龄期的增长出现较大降低,到一定龄期后已处于收缩状态。补偿收缩模式认为只要混凝土的收缩不超过混凝土的极限延伸率，混凝土便不会开裂纵坐标正半轴：自由膨胀率负半轴：自由收缩率142.3补偿收缩模式研究表明采用膨胀剂技术后，由于膨胀剂在水泥水化和硬化过程中产生体积膨胀，在钢筋和邻位的限制下，可在结构内建立自应力值σ＝0.2MPa～0.7MPa，这相当于提高了混凝土的抗拉强度由此可见，补偿收缩混凝土一方面推迟了收缩的产生过程；另一方面，抗拉强度在此过程中获得了较大幅度的增长，当混凝土收缩开始时，其抗拉强度已经增长到足以抵抗混凝土收缩变形的强度，从而减少或防止了混凝土裂缝诉出现。03对混凝土性能的影响分析16膨胀剂对混凝土性能的影响膨胀剂对新拌混凝土的影响影响膨胀剂对硬化混凝土的影响（1）强度（2）抗渗性（3）抗冻性（4）水化热（1）坍落度（2）泌水率（3）凝结时间17掺硫铝酸盐系、石灰系、复合型膨胀剂有相同的影响，使坍落度减小。原因：在水泥水化的同时膨胀剂也迅速水化生成明矾石或氢氧化钙，与水泥有“争水”现象，同时产物生成量多坍落度掺硫铝酸盐系、石灰系、复合型膨胀剂比不掺时要低，原因是由于早期膨胀而水化较充分。泌水率掺硫铝酸盐膨胀剂、石灰膨胀剂及两者复合膨胀剂均使凝结时间缩短一些。这主要是因为晶体析出迅速、缩短结构网络框架形成时间。凝结时间新拌混凝土膨胀剂对混凝土性能的影响刘永强，10%的HCSA和UEA掺入混凝土后，扩展度分别降低25mm和15mm游宝坤，内掺12%～15%UEA膨胀剂的新拌混凝土，与未掺膨胀剂的空白混凝土相比，约提前60min刘永强，10%掺量下，掺HCSA与UEA和未掺膨胀剂的初凝时间分别为18.5h，22.8h和24.2h18新拌混凝土膨胀剂对混凝土性能的影响氧化镁类膨胀剂与其它种类膨胀剂相比，具有需水量少，膨胀速度慢特点结论可能有差异19强度水化产物不具胶凝特性，降低了胶凝材料总量，增大了有效水胶比掺量适中，膨胀应力能提高混凝土密实度，改善界面过渡区结构抗渗性抗冻性膨胀剂对混凝土性能的影响王栋民:CSA掺量低于12%时，3d强度随膨胀剂掺量增加而降低，7d强度和不掺膨胀剂时相近，28d强度有一定程度增加;膨胀剂掺量达15%时，强度下降，且3d，7d强度下降幅度远大于28d杨易灵，随HCSA膨胀剂掺量增多，抗折强度先增大后减少，当掺量从0%增至6%时，抗折强度逐渐增大，掺量从6%增至10%时，抗折强度逐渐减小20抗渗性膨胀剂补偿收缩同时提高密实性，在水化过程中生成大于自身体积的水化产物。如硫铝酸盐系膨胀剂生成钙矾石体积为原来145%，其针棒状的晶体随着结构的形成，逐步在构架中搭接延伸堵塞空隙和切断毛细管通路，使结构更致密，提高抗渗标。膨胀剂对混凝土性能的影响抗冻性与抗渗性同表示混凝土的耐久性，膨胀剂的掺入，自于增加了混凝土密实性，其抗冻性能应有所改善。抗冻性对水化热影响水化热早期增加，但之后和放热速率大幅下降。后期的水化热比不掺的水泥净浆小得多。因为一方面膨胀剂取代部分水泥使整个体系的后期水化热下降；另一方面生成大量的钙矾石覆盖在未水化的水泥颗粒表面，使得水化速度和水化放热速率减慢。04膨胀性能影响因素分析22膨胀剂掺量湿养时间养护温度养护湿度其它胶集比水胶比矿物掺和料12345678膨胀剂性能影响因素周俊龙.膨胀剂对混凝土性能的影响[D].重庆大学,2004.23膨胀剂性能影响因素1、不同掺量的膨胀剂在潮湿环境中膨胀情况：当UEA的掺量超过12%后，膨胀值很大，15%的试件后期膨胀超过了10%以上，很容易引起混凝土试件的胀裂，因此，常温潮湿环境中，UEA膨胀剂的膨胀能较好地发挥，补偿收缩UEA的适宜掺量为8%～12%24膨胀剂性能影响因素2、不同湿养时间对混凝土膨胀剂限制膨胀的影响：水养时间越长，其限制膨胀率也越大，后期剩余的限制膨胀率也较大，混凝土不容易产生裂缝。但水养超过14天的试件其限制膨胀率较大，超过了补偿收缩混凝土产生的自应力。因此掺UEA膨胀剂的混凝土适合水养的时间是7~14天。25膨胀剂性能影响因素3、温度对混凝土膨胀剂限制膨胀的影响：由于膨胀剂的膨胀源—钙矾石受温度的影响较大，在早期经历了高温后，即使后期试件放到潮湿环境中，经历240天后，限制膨胀率还是很低，说明后期的延迟钙矾石并没有生成。因此也就不能产生较大的膨胀能，限制膨胀率比较小。26膨胀剂性能影响因素4、湿度对混凝土膨胀剂限制膨胀的影响：钙矾石的生成需要大量的水份，湿度对膨胀剂的膨胀性能有很大的影响。湿度小，其早期限制膨胀率就小，但后期又能发展，将产生延迟钙矾石，易导致混凝土开裂。同时在湿度较低时，钙矾石晶体可能失水，但晶体结构不改变，细小的晶体起填充作用，不能产生膨胀能。27膨胀剂性能影响因素5、矿物掺合料对混凝土膨胀剂限制膨胀的影响：原状粉煤灰中玻璃微珠表面结构致密，Ca2+的吸附能力差，早期颗粒表面层的SiO2很难溶解，活性难以发挥，不会影响到UEA作用的发挥。而磨细灰颗粒表面性状发生改变，表面能增高，表面层对Ca2+的吸附能力增强，促进SiO2的溶解，从而增加了粉煤灰的活性。28膨胀剂性能影响因素6、水胶比对混凝土膨胀剂限制膨胀的影响：当水胶比很低时，膨胀剂参与水化而产生的膨胀的组分数量会受到影响，那么，早期未参与水化的膨胀剂组分，在混凝土的使用期间，在合适的条件下，能生成二次钙矾石（或称为延迟钙矾石）而破坏混凝土结构。29膨胀剂性能影响因素7、胶集比对混凝土膨胀剂限制膨胀的影响：从试验数据可以看出，随着胶集比的减小，限制膨胀率是下降的，这主要是因为胶集比小时，其胶凝材料较少，相应的UEA的总量也就少，膨胀功就小，膨胀率也就小了。05发展展望31发展展望以CaO为主要膨胀源的膨胀剂应该是今后膨胀剂的发展方向（掺合料在水化过程中要吸收水泥中的Ca(OH)2形成次生C-S-H，“贫钙”）高效复合膨胀剂利用工业固体废弃物镁渣、固硫灰、锂渣、高铝粉煤灰、高岭土等复合制备绿色混凝土膨胀剂因消化固废降低碳排放等优势具有较好的发展前景12332参考文献[1]李鹏,苗苗,马晓杰.膨胀剂对补偿收缩混凝土性能影响的研究进展[J].硅酸盐通报,2016,(01):167-173.[2]张阳阳,马芹永.膨胀剂和含水率对预拌补偿收缩混凝土微观结构的影响[J].中国科技论文,2015,(13):1535-1538+1562.[3]周永祥,王永海,冷发光,王晶.膨胀剂在混凝土早期收缩中的效能研究[J].混凝土世界,2013,(04):43-47.[4]赵顺增,刘立.膨胀剂对掺粉煤灰混凝土碳化的影响及其机理研究[J].膨胀剂与膨胀混凝土,2008,(02):17-21.[5]姚利君,阮海涛,时略,武卫成.混凝土膨胀剂在不同养护条件下的膨胀性能研究[J].商品混凝土,2006,(03):29-32+14.[6]高培伟,卢小琳,唐明述.膨胀剂对混凝土变形性能的影响[J].南京航空航天大学学报,2006,(02):251-255.[7]宋光明.UEA膨胀剂在混凝土工程中的应用[J].广东水利水电,2005,(04):77+79.[8]周俊龙.膨胀剂对混凝土性能的影响[D].重庆大学,2004.[9]游宝坤.我国混凝土膨胀剂的发展近况和展望[J].混凝土,2003,(04):3-6.[10]杜应吉.膨胀剂对混凝土主要性能影响的试验研究及其模糊评价[D].河海大学,2001.[11]廉慧珍,阎培渝.影响膨胀剂使用效果的若干因素[J].建筑科学,2000,(04):12-16+35.[12]姜金起,朱鹏勇.UEA混凝土膨胀剂在铁路隧道中的应用[J].铁道工程学报,1997,(04):49-54.[13]金云,王志宏,王全志.用膨胀剂配制补偿收缩混凝土的原理、性能和应用[J].国外建材科技,1996,(03):40-44.[14]汪仲琦.UEA膨胀剂在大体积混凝土中的应用[J].施工技术,1994,(11):11+10.[15]S.Diamond.delayedettringiteformation-processesandproblems.CementandConcreteComposites,1996,18:205-215.谢谢观看