膨胀剂在大体积混凝土环境下的膨胀效能研究

李国新，张 歌，史 琛，黄汝杰

（西安建筑科技大学材料与矿资学院，陕西 西安 710055）

大体积混凝土由于其构件尺寸和体积大，水化产生的热量高，容易导致较大的化学收缩、温度变形及后期的干缩，从而使混凝土有开裂的风险．为了避免大体积混凝土开裂，工程上一般采用膨胀剂来补偿这部分变形，使混凝土免于开裂．现在常用的膨胀剂，其矿物组成以硫铝酸盐为主，其膨胀源为硫铝酸盐、石膏及氢氧化钙生成的钙矾石(Ettrigite, AFt)，硫铝酸盐生成钙矾石的反应如式(1)所示[1]．

为了降低大体积混凝土的水化热，在大体积混凝土中还会掺入粉煤灰等矿物掺合料．但是，冯竟竟等[2]研究表明，在标准养护下，粉煤灰等矿物掺合料的掺入会降低硫铝酸盐膨胀剂的膨胀效应．此外，Quan[3]研究认为硫铝酸盐膨胀剂的膨胀效应与水泥水化产物的量非常相关，膨胀剂在生成钙矾石的过程中，需要消耗水泥水化产物 Ca(OH)2，而在水泥水化早期，由于混凝土中Ca(OH)2含量较少，因而膨胀剂的膨胀效应也就不明显；在水泥水化后期，由于粉煤灰的火山灰活性需要Ca(OH)2来激发，从而导致混凝土中Ca(OH)2量也很少，最终导致膨胀剂的膨胀效应减弱．这均说明，在混凝土中掺入粉煤灰，可能会降低膨胀剂的膨胀效应．

此外，大体积混凝土的内部温度常在 2 d～3 d内达到70～80 ℃，在此温度下，膨胀剂的膨胀源钙矾石还会分解为单硫型硫铝酸钙(Calcium aluminate sulfate hydrate, AFm)而导致混凝土的膨胀率降低；当混凝土的温度降低后，AFm又会与混凝土中的石……