液体型膨胀剂的试验研究

胡亮，徐智勇，吴翠娥

（1.武汉源锦商品混凝土公司，武汉，430070；2.武汉三源特种建材有限责任公司，武汉，430070）

液体型膨胀剂的试验研究

胡亮1，徐智勇1，吴翠娥2

（1.武汉源锦商品混凝土公司，武汉，430070；2.武汉三源特种建材有限责任公司，武汉，430070）

本文将三种不同的可溶性膨胀源A、M、F进行对比试验，从而选择出合适的膨胀源，并配制膨胀剂溶液，研究其掺量对胶砂试样限制膨胀率、抗压强度的影响，从而确定液体膨胀剂的适宜掺量；最后研究了减缩剂对液体膨胀剂性能的影响。

液体膨胀剂；可溶性膨胀源；限制膨胀率；减缩剂

近年来我国膨胀剂用量约100万吨，其中80%膨胀剂是通过商品混凝土搅拌站拌制成补偿收缩混凝土[1]。但是传统的膨胀剂大多为粉剂，在应用于商品混凝土搅拌站时，存在以下问题：粉状膨胀剂计量的准确性和混合的均匀性难以控制和保障；搅拌时扬尘多，会造成环境污染等[2]。因此，液体膨胀剂是膨胀剂在商品混凝土中未来发展的一个趋势，开发适用于商品混凝土施工的液体型膨胀剂显得很有必要。针对这一现状，本文通过采用不同可溶性膨胀组分复配，配制出了适用于商品混凝土施工的液体型膨胀剂，并参考现有膨胀剂标准GB23439-2009，对液体膨胀剂的相关性能进行了研究。

1 试验

1.1 原料

水泥：采用GB8076规定的基准水泥，由北京兴发水泥有限公司生产。

砂：符合GB/T 17671要求的标准砂，由厦门艾思欧标准砂有限公司生产。

可溶性膨胀源组分：A、M、F，所用原料均为市售，不含结晶水，不含氯离子。

减缩剂：JM-SRA，由江苏博特新材料有限公司生产。水：符合JGJ 63要求的自来水。

1.2 试验方法

将三种不同的可溶性膨胀源A、M、F按照GB23439-2009《混凝土膨胀剂》中的规定进行对比试验，主要测试掺有三种膨胀源的水泥胶砂试块在水中7d限制膨胀率、空气中21d限制膨胀率，从而选择出合适的膨胀源；根据膨胀源中可溶性盐的溶解度，配制出饱和的膨胀剂溶液，研究其掺量对胶砂试样限制膨胀率、抗压强度的影响，确定液体膨胀剂的适宜掺量；研究减缩剂对液体膨胀剂性能的影响。

胶砂试样的成型按照GB/T 17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》规定的方法进行，限制膨胀率的测试按GB23439-2009中附录A进行，抗压、抗折强度测试按GB/T 17671规定进行。

2 结果和讨论

2.1 可溶性膨胀源的选择

采用三种膨胀源A、M、F，制成三种不同水泥胶砂试块，按GB23439-2009中附录A进行水中7d限制膨胀率、空气中21d限制膨胀率测试，三种膨胀源掺量均为1%（水泥量），结果见表1。

表1 不同膨胀源性能对比

从表1结果可以看出：可溶性盐A作膨胀源时试块在水中7d限制膨胀率较小，空气中21d干缩较大，不适合作液体膨胀剂的膨胀源；可溶性盐M、F均显示除了较大的水中7d限制膨胀率，空气中21d干缩小，可以作为液体膨胀剂的膨胀源。

通过查阅M、F各自的常温溶解度，发现其溶解性优良，均在50%左右。因此，本实验将M、F复掺作可溶性膨胀源，并根据溶解度配制饱和的液体膨胀剂溶液。

2.2 液体膨胀剂掺量对胶砂试样性能的影响

将配制的液体膨胀剂以不同掺量加入到胶砂试样中，研究了其用量对胶砂试验7d限制膨胀率、空气中21d限制膨胀率测试、28d抗压、抗折强度的影响，结果如图1～图3所示。

图1 液体膨胀剂掺量对限制膨胀率的影响

图2 液体膨胀剂掺量对28d抗折强度的影响

图3 液体膨胀剂掺量对28d抗压强度的影响

从图1可以看出：随着液体膨胀剂掺量的增加，胶砂试样的水中7d膨胀率不断增加，空气中21d限制膨胀率也逐渐增加，说明液体膨胀剂的补偿收缩效果随掺量增加而变强。从图2、图3可以看出：胶砂试样的28d抗压、抗折强度先增加后降低，在掺量不超过3%时，液体膨胀剂膨胀组分与水泥水化产物氢氧化钙反应生成体积膨胀的凝胶物质，使试样结构密实，从而提高强度。掺量超过3%后，过大的膨胀反而会使胶砂试样内部出现裂缝缺陷，降低强度。所以，从力学性能方面考虑，液体膨胀剂有一个适宜掺量。

图4 液体膨胀剂与SRA复掺对试样7d限制膨胀率的影响

2.3 液体膨胀剂与减缩剂复掺对胶砂试样性能的影响

减缩剂是一种通过减少水分蒸发过程的收缩力来减轻混凝土收缩的新型外加剂，是目前混凝土外加剂的研究热点[3]。本试验采用江苏博特新材料有限公司生产的JM-SRA减缩剂，该减缩剂是可溶于水的无色或淡黄色液体。本试验研究减缩剂与液体膨胀剂复掺对胶砂试样性能的影响，液体膨胀剂的掺量为水泥质量的4%，减缩剂掺量为水泥质量的1%。研究了SRA单掺、SRA与液体膨胀剂复掺对胶砂试样膨胀率和强度的影响。液体膨胀剂与SRA复掺对胶砂试样水中7d限制膨胀率的影响见图4。液体膨胀剂与SRA复掺对胶砂试样空气中21d限制膨胀率和28d抗压、抗折强度的影响见表2。

表2 SRA与液体膨胀剂复掺对试样的空气中21d限制膨胀率和28d抗压、抗折强度的影响

从图4和表2可以看出：SRA单独掺入对胶砂试样水中7d限制膨胀率无太大影响，即SRA单掺对胶砂试样无通过产生膨胀来补偿收缩的作用。与掺液体膨胀剂的胶砂试样相比，SRA与液体膨胀剂复掺对胶砂试样的水中7d限制膨胀率有一定程度的降低，对28d强度影响很小，但是会提高空气中21d限制膨胀率，这也说明减缩剂SRA无补偿收缩效应，但对水泥混凝土材料的干燥条件下的收缩有一定的抑制作用，这一结果与目前公认的减缩剂能显著降低混凝土材料的干缩的结论一致[4]。

3 结论

（1） 采用可溶性物质M、F复掺作为液体膨胀剂复合膨胀源，根据溶解度配制液体膨胀剂。

（2）液体膨胀剂的适宜掺量为4%（胶凝材料量）。

（3）减缩剂SRA在单掺的情况下对水泥混凝土材料无补偿收缩效应，但对水泥混凝土材料的干燥条件下的收缩有一定的抑制作用。

[1]陈旭峰，游宝坤. 膨胀剂在商品混凝土应用中存在的问题[J]. 商品混凝土，2007：53-56

[2]刘福战.喷射混凝土用无碱液体速凝剂技术研究[J]. 商品混凝土，2010（12）：41-44

[3]张夏虹，王迎飞，李超.混凝土减缩剂的研究与发展[J].华南港工，2008（2）：26-34

[4]刘加平，田倩，唐明述.膨胀剂和减缩剂对于高性能混凝土收缩开裂的影响[J]. 东南大学学报，2006，36：194-199

[单位地址]武汉市汉阳区快活岭永丰街徐湾村武汉源锦商品混凝土有限公司（430070）

The experimental study of liquid expansion agent

Hu Liang1, Xu Zhiyong1, Wu Cuie2
(1.Wuhan Yuanjin Commercial Concrete Limited Company, Wuhan 430070;2.Wuhan Sanyuan Special Building Materials Limited Liability Company, Wuhan 430070)

In order to choose the suitable expansive source, a contrast test was made among three different soluble expansive source A, M,F in this paper, and the liquid expansion agent was made by the chosen source. The inf l uence of the liquid expansion agent content on colloidal mortar limited expansion rate and compressive strength was investigated, thus the suitable content of liquid expansion agent was determined. The effect of shrinkage reducing agent on liquid expansion agent was studied at last.

liquid expansion agent; soluble expansive source; limited expansion rate; shrinkage reducing agent

胡亮（1985-），男，湖北汉川人，硕士研究生，从事混凝土外加剂及特种混凝土方面研究。武汉源锦商品混凝土有限公司研发中心。