硫铝酸钙-氧化钙复合膨胀剂表面改性及其在水泥基材料中的性能研究
混凝土膨胀剂应用技术规范GBJ50119
混凝土膨胀剂应用技术规范GBJ50119－2003中国混凝土与水泥制品网[2006-11-10]收藏本页打印本页中华人民共和国国家标准混凝土膨胀剂应用技术规范GBJ50119－20038.1 品种8.1.1 混凝土工程可采用下列膨胀剂：1. 硫铝酸钙类；2. 硫铝酸钙－氧化钙类；3. 氧化钙类。
8．2 适用范围8.2.1 膨胀剂的适用范围应符合表8.2.1的规定。
表8.2.1 膨胀剂的适用范围8.2.2 含硫铝酸钙类、硫铝酸钙－氧化钙类膨胀剂配制的膨胀混凝土（砂浆）不得用于长期环境温度为80℃以上的工程。
8.2.3 含氧化钙类膨胀剂配制的膨胀混凝土（砂浆）不得用于海水或有侵蚀性水的工程。
8.2.4 掺膨胀剂的混凝土只适用于钢筋混凝土工程和填充性混凝土工程。
8.2.5 掺膨胀剂的大体积混凝土，其内部最高温度控制应参照有关规范，混凝土内外温差宜小于25℃。
8.2.6 掺膨胀剂的补偿收缩混凝土刚性屋面宜用于南方地区，其设计、施工应按GB50207《屋面工程质量验收规范》进行。
8.3 掺膨胀剂混凝土（砂浆）的性能要求8.3.1 施工用补偿收缩混凝土，其性能应满足表8.3.1的要求，限制膨胀率与干缩率的检验应按附录B方法进行；抗压强度的试验应按《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB／T50081进行。
表8.3.1 补偿收缩混凝土的性能8.3.2 填充用膨胀混凝土（砂浆）；其性能应满足表8.3.2的要求，限制膨胀率与干缩率的检验按附录B 法进行。
表8.3.2 填充用膨胀混凝土的性能8.3.3 掺膨胀剂混凝土的抗压强度试验应按《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB／T50081进行。
填充用膨胀混凝土的强度试件应在成型后第三天拆模。
8.3.4 灌浆用膨胀砂浆：其性能应满足表8.3.4的要求。
灌浆用膨胀砂浆用水量按砂浆流动度为250±10mm 的用水量，采用40×40×160mm试模，无振动成型。
混凝土膨胀剂的现状及其发展趋势
质 。６ ０年代 中期 ， ｌ 首 先 开 发 应 用 膨 胀 剂 ，０年 Ｅ本 ７ 代初 期 ， 国 、 苏 联 、 大 利 亚 、 国 、 及等 国都 美 前 澳 德 埃
先后 开展 膨 胀 剂 及 其 应 用 技 术 的研 究 。我 国在 ５ ０
・
３ ・ ０
《 西北 建筑 与建材） Ｏ ２ ７月 总第 ８ ２０ 年 ５期
维普资讯
是应 用 最广 泛 的一 类 。硫 铝 酸 钙类 膨 胀 剂包 括 明矾 石膨 胀剂 和 Ｃ Ａ膨 胀 剂 ， 管 两 者 都 含 有 无 水 硫 铝 Ｓ 尽 酸钙 和 石膏 ， 其 化学 组 成 有一 定差 别 ， 但 利用 明矾 石 和 Ｃ Ａ熟 料 为 主 要 原 料 研 制 成 功 的 低 ， 久性 变差 ， 重 地 影 响 了建筑 物 的使 耐 严 用 功能 和 寿命 。掺入 膨 胀剂 配 制 成补 偿 收缩 混 凝 土 被认 为是一 种 解 决 问题 的有 效 技术 途 径 。 膨 胀 剂是 在 混凝 土 或砂 浆 中 因化学 反应 而 产 生 膨 胀 的＃ ／剂 。膨胀 作 用是 由于 膨胀 剂 自身产 生膨 ｌ￣ － Ｊ
３ 几 种膨胀剂 的作 用机理及 性能 指标
尽 管 膨 胀 剂 的 作 用 大 体 相 同 ， 其 作 用 机 但 理 却 有 所不 同 。 。
・
（ Ｅ 成 为 目前 我 国应 用最 多 的膨 胀 剂 ； 酸 钙 膨 ｕ Ａ） 铝
硫 铝酸 钙 类 是利 用 水 泥 在水 化早 期 生 成水 化
试。
２ 国 内膨 胀剂 的类型和特 点
２ １ 膨 胀 剂 的 类型 ． 混 凝 土用 膨 胀剂 主要 可 分 为 硫铝 酸 钙 、 铝酸 钙 、
微膨胀混凝土在工程中的应用
微膨胀混凝土在工程中的应用简介：近年来，随着建筑、水利、交通行业的迅速发展，大面积、大体积的混凝土在施工中的应用，在混凝土拌合物中掺加适量的膨胀剂来补偿其收缩，已成为防止或减小混凝土产生裂缝的有效方法之一。
关键词：微膨胀混凝土,膨胀剂,配合比，施工措施一、膨胀混凝土简述膨胀混凝土是通过膨胀剂在混凝土或砂浆中引起的膨胀，依靠膨胀剂本身的化学反应或与水泥其它成分反应，在水化期产生一定的限制膨胀，以补偿混凝土的收缩。
膨胀剂的种类主要有：硫铝酸钙类、氧化钙类、氧化钙－硫铝酸钙类、氧化镁类。
根据其用途不同，可分为：1、补偿收缩混凝土（砂浆）：其使用目的主要为减少混凝土（砂浆）干缩裂缝，提高抗裂性和抗渗性。
适用范围主要为屋面防水、地下防水、基础后浇带（宽缝）及洞塞回填等。
2、填充用膨胀混凝土（砂浆）：其使用目的主要为提高机械设备和构件的安装质量，加快安装速度。
适用范围主要为机械设备的底座灌浆、地脚螺栓的固定、防水堵漏等。
3、自应力混凝土（砂浆）：提高抗裂和抗渗性。
仅用于常温下使用的自应力钢筋混凝土压力管。
二、配合比设计1、膨胀剂的选用及检测根据资料介绍,中国建材科研院研制开发的Ｕ型膨胀剂效果较好,其掺量按工程具体要求而定:Ｕ型膨胀剂掺量占水泥质量的 10%～14%时,能获得较好的膨胀性,适用于以抗裂为主的工程。
此种掺量下的混凝土膨胀在非受限状态下自由膨胀的强度与普通混凝土相比,其自由强度降低约 5%～10%,一般可不考虑其影响。
因在具体工程中混凝土均不可避免地处于受限状态,在受限状态下膨胀混凝土的强度同普通混凝土相比提高 10%～30%—当然与受限状态的强弱及掺量有关。
在受限状态下当掺量为 10%～14%,一般受限状态的混凝土膨胀后的实际强度多高于相同强度等级的普通自由混凝土的强度。
但是,当掺量大于 14%且结构处于非强化受限状态时,上述产生的不利因素不应忽视。
当Ｕ型膨胀剂掺量在 8%～ 10%时,膨胀率偏低,但混凝土强度有所提高,具有一定的抗渗性能,此掺量适用于以抗渗为主的承重结构。
关于硫铝酸钙类膨胀剂的几个问题
关于硫铝酸钙类膨胀剂的几个问题关于硫铝酸钙类膨胀剂的几个问题水化产物的稳定性是首要问题。
所谓长期强度稳定性 ,实际是指水泥水化黄煜镔钱觉时产物在使用环境下的稳定性。
作为主要的水化产物 , 钙矾石是含有 32 个结 SOME PRO BL EMS CO NCERNING S UL P HUR , AL UMINIUM A ND 晶水的结晶物质 , 其在冻融和高温 CALCIUM C HLO RID E EXPA NSIVE A GENT ( ) 80 ?条件下容易分解 ,因此硫铝酸钙型膨胀剂的抗冻性和耐热性差 ,而且由 HUAN G Yu bin Q IAN J u e s hi 于这种水泥水化产物晶型转变引起水泥石结构的破坏势必导致混凝土强度降低。
另外 ,水化硫铝酸钙所含的 32 个普通水泥在空气中硬化 ,通常都表在水化 , 胀剂掺有水化较慢的明矾石分子结晶水 ,其脱离和吸附是可逆的过现出有一定的收缩值 ,这种收缩往往在 ( ) 中期 7,14 d仍可形成一定数量的钙程 , 容易在干燥条件下脱掉 , 形成中间砂浆或混凝土内部产生微裂缝 ,使硬化矾石而膨胀。
水化物 ,因此干缩较大。
体的性能劣化。
膨胀剂是在混凝土或砂 CSA 膨胀剂的主要矿物组分为 : 蓝延缓钙矾石生成也是应考虑的问浆中因化学反应而产生膨胀的外加剂 , ( ) 方石 3CaO 3?Al 2 O 3 C?aSO 4 、游离石灰题 , 处于湿热条件下分解的钙矾石 , 在它依靠本身或与水泥中某些组分的反 ( ) ( ) CaO、游离无水石膏CaSO 4 。
以上适当的条件下将重新合成钙矾石 ,这将应 , 在水化过程中产生有制约的膨胀 , 3 种成分按下列反应生成钙矾石 : 使混凝土出现类似于碱 - 集料反应的有效地克服了以上缺点。
膨胀剂主要用 3CaO ?3A1 2 O 3 ?CaSO 4 + 6 CaO + 网状开裂 ,这种由延缓钙矾石生成引起于为减小干燥收缩而配制的补偿收缩 ( 8CaSO 4 + 93H 2 O ?3 CaO ?A1 2 O 3 ? 的裂纹通常出现在 2,20 年间。
膨胀剂组分对水泥浆性能影响的研究
膨胀剂组分对水泥浆性能影响的研究作者：肖文慧来源：《当代化工》2017年第06期摘要：介绍了氧化镁、氧化钙、硫铝酸钙、复合膨胀剂的膨胀作用机理，通过测定目前常用的不同掺量的单一膨胀源稳定剂和新型复合稳定剂的水泥浆体系的综合性能，评价其3 d/7 d膨胀率、抗压强度、胶结强度性能，确定各类型膨胀剂的优劣势，为现场施工，水泥浆膨胀剂的使用起到指导作用。
关键词：膨胀剂；抗压强度；水泥浆中图分类号：TE 357 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2017）06-1065-04Study on the Effect of Expanding Agent on Cement Slurry PerformanceXIAO Wen-hui（Northeast Petroleum University， HeiLongjiang Daqing 163318， China）Abstract： Expansion mechanisms of magnesia expansive agent， calcium oxide expansive agent， calcium sulphoaluminate expansive agent and composite expansive agent were introduced. By measuring the comprehensive performance of cement slurry system with single expansion source stabilizer or new compound stabilizer， the expansion and contraction rate， compressive strength and cementation strength of 3 d / 7 d were evaluated to determine advantages and disadvantages of various types of expansion agents， which could a guide for the use of cement slurry expansion agents in field construction.Key words： Expansion agent； Compressive strength； Grout在含硅酸较高的油井后期固井时，水泥凝固，水和水泥之间发生反应，使得水泥浆体积明显减少，称之为“化学收缩”，这种收缩一般在3.5%～7.5%之间[1]，类似于水泥降失水造成的体积减少，导致水泥浆的液柱压力明显下降，同时影响固井过程的水泥胶结质量，造成层间封隔间隙大，导致气窜等一系列问题发生，而膨胀剂的加入可以有效地改善水泥浆体积收缩的问题，提高固井质量，改善固井环境[2]。
膨胀剂应用技术规范条文说明
膨胀剂应用技术规范条文说明8.1 品种8.1.1 膨胀剂种类较多，从国内外应用效果和可靠性来看，以形成钙矾石和氢氧化钙的膨胀剂稳定。
因此，本规范包括三种膨胀剂：硫铝酸钙类、硫铝酸钙－氧化钙类和氧化钙类。
8.2 使用范围8.2.1 表8.2.1规定了膨胀剂的适用范围。
普通混凝土掺入膨胀剂后，混凝土产生适度膨胀，在钢筋和邻位约束下，可在钢筋混凝土结构中建立一定的预压应力，这一预压应力大致可抵消混凝土在硬化过程中产生的干缩拉应力，补偿部分水化热引起的温差应力，从而防止或减少结构产生有害裂缝。
应指出，膨胀剂主要解决早期的干缩裂缝和水化热引起的温差收缩裂缝，对于后期天气变化产生的温差收缩是难以解决的，只能通过配筋和构造措施加以控制。
因此，膨胀剂最适用于环境温差变化较小的地下、水工、海工、隧道等工程，可达到抗裂防渗效果。
对于温差较大的结构（屋面、楼板等）必须采取相应的构造措施，才能控制有害裂缝。
8.２.2 由于水化硫铝酸钙（钙矾石）在80℃以上会分解，导致强度下降，故规定硫铝酸钙类膨胀剂和硫铝酸钙－氧化钙类膨胀剂，不得用于长期处于环境温度为80℃以上的工程。
8.2.3 氧化钙类膨胀剂水化产生的Ca(OH)2，其化学稳定性和胶凝性较差，它与Cl-、SO=、Na+、Ｍg++等离子置换反应，形成膨胀结晶体或被溶析出来，从耐久性角度，该膨胀剂不得用于海水和有浸蚀水的工程。
8.2.4 膨胀剂主要用于配制补偿收缩混凝土，结构自防水和大体积混凝土工程。
当提高膨胀剂掺量时，可配制大限制下的填充性膨胀混凝土和二次灌注用的膨胀砂浆，以及用于制造压力管的自应力混凝土。
8.2.5 膨胀剂的掺入会使混凝土的早期水化热提高，为防止或减少混凝土温度裂缝，其内外温差一般宜小于25℃。
8.3 膨胀混凝土（砂浆）的性能要求8.3.1 补偿收缩混凝土性能指标的确定，一是在不影响抗压强度条件下膨胀率要尽量增大；二是干缩落差要小。
本规范中补偿收缩混凝土（砂浆）的膨胀性能，以限制条件下的膨胀率和干缩率表示。
油井水泥膨胀剂研究现状
膨胀剂国内外研究现状国外对膨胀剂的研制与幵发幵始较早近年来国内学者也对固井水泥体系、固井现场施工工艺措施、水泥膨胀机理进行了大量的研究，并开发了一些相关产品。
上世纪年代中叶开始出现了膨胀剂及膨胀水泥，幵始小规模地生产和应用是在年代末期，年代取得了较快的发展。
早期日本和美国都进行了大量的研究，并取得了一定的效果；前苏联也幵展了较多的研究工作。
70年代末，美国因社会、经济等多方面的原因出现了停滞现象。
十九世纪末，凯特劳脱等研究人员首先发现了钙巩石，即水化硫铝酸钙的存在，这为膨胀剂的发明和使用提供了前提和理论基础。
十九世纪三十年代，法国研究人员经研究发现钙矾石具有减小收缩的作用后，提出了采用波特兰水泥加入膨胀剂等成分来制备膨胀水泥浆。
1952年，Laufma用射线实验分析证明了所提出的理论，即膨胀水泥浆是由无水石膏和铝酸钙，硅酸二改组成。
基于这个基础，Lossrie又提出了可以用巩土水泥或巩土、火山灰和石膏代替提出的膨胀水泥熟料，制备出新型膨胀水泥。
根据钙巩石能产生膨胀作用这一原理，1940年，前苏联的研究人员成功研发出膨胀水泥、膨胀明帆石水泥、不透水膨胀水泥和矾土石膏膨胀水泥及自应力水泥。
1958年，美国加州大学A-Klein成功研制含有适量CaO和CaSO4的膨胀剂，加入水泥中可以制成K型膨胀水泥，并于年正式投产。
此后美国研究人员又相继成功研制以高铝水泥为主要成分的M型膨胀水泥和以C3A，SO4-为主要组分的S型膨胀水泥。
日本也是较早研制出膨胀剂的国家之一，先后成功地研制了主要成分为C4A3S、硫酸G钙和氧化钙的C3A膨胀剂，以及用石膏和石灰石经锻烧形成的含有30-50%游离氧化钙熟料的石灰系膨胀剂。
这种膨胀剂的加量约为8-12%，所以在工程混凝土中约10吨的膨胀水泥就含有1吨膨胀剂。
1976年日本膨胀剂年产量己到达5万吨，其中用于现场浇筑的补偿收缩混凝土约占70%，余下用于预制混凝土构件及其他水泥制品。
氧化钙类膨胀剂表面改性的研究进展
第36卷第1期 石圭叙盆通报Vol.36 No.1 2017 年 1 月___________________BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY_______________January,2017氧化钙类膨胀剂表面改性的研究进展王子龙1，丁建彤U，蔡跃波U，3，宁逢伟U(1.南京水利科学研究院，南京210029;2.水利部水工新材料工程技术研究中心，南京210029;3.水利部大规安全管理中心，南京210029)摘要:从物理机械改性和化学包覆改性两个方面，详细总结了比表面积、颗粒级配、物理包覆、化学包覆改性和C02气体碳化等方面对氧化钙类膨胀剂颗粒表面改性的研究成果。
深入分析了氧化钙类膨胀剂颗粒表面改性方法和 效果，提出有待解决的问题和对未来研究方向进行展望。
关键词:氧化钙；膨胀剂；表面改性中图分类号:TU528 文献标识码:A文章编号:1001-1625(2017)01-0121-05Research Progress on Surface Modification of Calcium HydroxideExpansive AdditiveWANG Zi-long1，DING Jian-tong1，2，CAI Yue-bo1，2,3，NING Feng-wei1，2(1. Nanjing Hydraulic Research Institute,Nanjing 210029,China；2. Research Center on New Materials in Hydraulic Structures,Ministry of Water Resources,Nanjing 210029 ,China；3. Dam Safety Management Center of the Ministry of Water Resources,Nanjing 210029,China)Abstract：Two aspects of physical mechanical modification and chemical coating modification are introduced. Research achievements of the methods such as specific surface area, different grain gradation, physical coating, chemical coating and carbonization of C02gas on the surface modification of calcium hydroxide expansive additive are detailedly summarized in this paper. The method and efficiency of surface modification of calcium hydroxide expansive additive are deeply analyzed. The main unsolved problems and the research directions are put forward.Key words ：calcium oxide ； expansive additive ； surface modification1引言1970年日本小野田水泥公司研发了氧化钙类膨胀剂，采用石灰石、粘土和石膏做为原材料在1400 1条 件下煅烧而成[1]，其中高钙熟料中f-CaO含量为20%〜30%。