膨胀剂

能引发体积膨胀的材料均可以加工成膨胀剂。膨胀剂的技术核心就是做到周期可控、膨胀率可控。复合材料的强度是从零到有的过程，其收缩主要也出现于前期硬化过程，此时给予一定值域的膨胀，即可带来有利的结果。而到了硬化后期，复合材料强度与结构形态已经趋于稳定，体积膨胀不但无法带来有利结果，反而会引发结构破坏。 综上所述，膨胀剂材料的技术核心不在于膨胀，而在于何时膨胀、多大膨胀。好的膨胀剂必然是周期可控、膨胀率可控的。

用途：较为常见的有混凝土膨胀剂、耐火材料膨胀剂，主要用于补偿材料硬化过程中的收缩，防止开裂。近年根据材料特性，也开发出静态爆破剂，主要通过材料带来的体积膨胀对结构造成破坏。

核心：其技术核心为，可控周期、可控数量的体积膨胀。

当下与膨胀剂相关的国家标准主要在混凝土行业，有JC 476-2001《混凝土膨胀剂》（现已废止），现行标准为GB 23439-2009《混凝土膨胀剂》 。在耐火材料及其它行业，暂无国家及行业标准编排颁布。

膨胀剂材料主要应用于材料生产中，较为常见的是混凝土膨胀剂与耐火材料膨胀剂。混凝土与不定形耐火材料硬化过程中，常因为原材料本身的收缩特性造成开裂。引用膨胀剂是为了引入定量的体积膨胀，补偿材料本身的收缩值，防止材料出现收缩开裂，影响其结构、功能与外观。近年来，随着复合材料广泛研发使用，膨胀类材料也得到各个行业重视，广泛应用于材料的生产制造。

1.通常需要加强养护：材料领域的膨胀剂通常是通过与水反应产生体积增大的晶胞（例如钙矾石）、继而引发膨胀，所以在使用过程中给予足够养护是必要的；

2.膨胀剂不是胶凝材料：强度型复合材料的原料通常分为粗骨料（粗集料），细骨料（细集料），胶凝材料（粘合剂），以及功能性外加剂（例如减水剂、促凝剂缓凝剂等）。膨胀剂通常呈固态粉末状，其用途不在于粘合，不可以替代胶凝材料的作用。

3.关于掺法：通常分内掺、外掺两种。内掺外掺描述的是一种材料用量计算方式，内掺就是“计算配比时把膨胀剂当作胶凝材料看”，外掺就是在原配比之外定量加入，通常需要因此少量增加减水剂用量。

4.国内外现状：当前对该技术应用最为成熟的国家当属德国、日本。国内对膨胀剂技术研究较为广泛的机构主要是中国建筑材料科学研究总院、中科院上海硅酸盐研究所（简称“上硅所”）、清华大学、北京科技大学材料系、武汉科技大学材料与冶金学院 等机构 。

5.主要应用领域：常见于非金属的、无需烧结的复合材料生产工业，例如混凝土与不定形耐火材料。

1、补偿收缩混凝土

混凝土在凝结硬化过程中要产生大约相当于自身体积0.04%~0.06%的收缩，当收缩产生的拉应力超过混凝土的抗拉强度就会产生裂缝，这些裂缝的存在和不断扩展又会导致渗漏、腐蚀破坏，因而影响了混凝土耐久性。膨胀剂的作用在于混凝土凝结硬化的初期1~4d龄期内产生一定的膨胀，用以补偿混凝土的收缩。用膨胀剂产生的自应力来抵消收缩应力，从而保持混凝土的体积稳定性。因此膨胀剂应是一种能使混凝土防裂、密实的好材料。特别是对大体积混凝土由于体积大，收缩应力也大，混凝土水化放热造成的温差冷缩也严重，因此考虑用化学方法来补偿收缩也是十分必要的。

2、自防水混凝土

许多混凝士构筑物有防水、防渗要求，除采用混凝土外部的防水处理外，混凝土的结构自防水也是非常重要的。膨胀剂常常用来做混凝土结构自防水材料。主要用于地下防水工程、地下室、地下建筑混凝土工程、地铁等防水工程。

3、自应力混凝土

混凝土在掺入膨胀剂后，除补偿收缩外，在限制条件下还保留部分的膨胀能力形成自应力混凝土。其自应力在0.7~7MPa。也就是说混凝土还具有一定的内能形成了膨胀预应力自应力混凝土可用于压力容器、水池、自应力管道、桥梁、预应力钢筋混凝土、预应力混凝土以及需要预应力的各种混凝土结构。

4、抗裂抗渗混凝土

用于坑道、井筒、井巷、隧道、涵洞等维护、支护结构混凝土以及喷射混凝土中，起到密实、防裂、抗渗作用 。

长期以来，混凝土裂缝防治为工程界致力研究的问题，在众多裂缝控制方法中，利用膨胀剂的补偿收缩作用控制混凝土裂缝的方法在工程中极为普遍。现阶段混凝土的膨胀剂种类大致可分为硫铝酸盐系膨胀剂、氧化钙系膨胀剂、氧化镁系膨胀剂和复合混凝土膨胀剂 。

复合膨胀剂是深色粉状物，加入普通水泥混凝土中，水化产生膨胀结晶体，以此补偿水泥水化时产生的收缩，从而配制成补偿收缩或膨胀混凝土，用以克服普通水泥凝土收缩开裂和超长钢筋混凝土温差裂缝的缺陷，借此可以使混凝土结构自身防水，28天抗压强度为47MPa，置于水中14天限制膨胀率为0.02%。