228 膨脹劑如何進行配方設計？

膨脹劑組分基本上都是無機材料，不是本書討論的重點，僅做如下簡單介紹。

一、鋁酸鈣膨脹劑

鋁酸鈣膨脹劑是由25％～80％的礬土水泥熟料、15％～60％的二水石膏及5％～40％的天然明礬石共同粉磨至比表面積為（250±70）ｍ²/kg而成。在制備混凝土或砂漿時，摻入11％～15％，可制成收縮補償混凝土或砂漿，并可產生0.2～0.6N/ｍｍ²的自應力值，提高抗裂防滲性能。增加摻量，可以制備自應力混凝土或砂漿。

二、高效能膨脹劑

提高混凝土膨脹劑的效能，使之對不同膠凝材料體系均有良好的適應性，已成為對膨脹劑要求，在進行膨脹劑組分設計時，應著重考慮以下因素：

（１）膨脹和強度的協調問題。

（２）在有效膨脹期間內，最大限度提高反應率。提高膨脹性能的關鍵是在早期混凝土強度較低的時候產生膨脹作用，這樣就能以較小的應力獲得較大的膨脹性能。所以高效能混凝土膨脹劑的設計重點是如何快速產生有效、安全的膨脹。硫鋁酸鈣系膨脹劑主要靠硅酸鹽水泥水化提供反應生成鈣礬石的Ca（OH）₂，在高效能混凝土膨脹劑的設計中，按比例引入水化活性大的游離氧化鈣，不僅具有促進無水硫鋁酸鈣的水化速度，改進膨脹性能的效果，而且能夠提供早期膨脹源。

采用礬土、石膏和石灰石燒制成的硫鋁酸鈣膨脹劑礦物組成為：C₄A₃S，?-CaSO₄,?-CaO，C₂S，Ｃ₂Ｆ，MgO。

以Ｃ₄Ａ₃Ｓ，Ｓ，?-CaSO₄,?-CaO為100％計算三相百分比如下：

Ｃ₄Ａ₃Ｓ＝30％，?-CaSO₄＝53.5％，?-CaO＝16.5％。

試驗表明該膨脹劑比市售ＵＥＡ膨脹劑的限制膨脹率高一倍，以４％ ～６％的摻量即可達到膨脹劑標準規定的限制膨脹率指標。

三、UEA膨脹劑

“UEA”按其發展分為UEA-I，UEA-Ⅱ，UEA-III，UEA-Ｈ。UEA-I是由硫鋁酸鹽熟料加明礬石、石膏共同磨細制成。水化較快的Ｃ₄Ａ₃Ｓ主要補償混凝土冷縮，而水化較慢的明礬石主要補償混凝土干縮。UEA-Ⅰ的化學成分見表202-1。UEA-Ⅱ是用硫酸鋁鹽熟料，明礬石和石膏磨制而成，其中硫酸鋁熟料用天然明礬石經700～800℃煅燒而成。第三代UEA-Ⅲ，又名硅鋁酸鹽膨脹劑，它是在800～900℃高溫下煅燒高嶺土、明礬石和石膏或用煅燒高嶺土和石膏磨制而成。高嶺土經煅燒脫水后，生成偏高嶺石（Al₂O₃，·2SiO_２）和Al₂O₃，在堿和硫酸鹽激發下生成鈣礬石，UEA-III的堿含量小于0.75％，是一種低堿膨脹劑。

UEA-Ｈ為第四代，它是用改性鋁酸鈣硫鋁酸鈣熟料和石膏磨制而成，其中熟料是用礬土、石灰石和石膏配制成生料，在回轉窯中經1340～1380℃煅燒成特種膨脹熟料，其主要礦物組成是鋁酸鈣。

四、鋁酸鈣膨脹劑（AEA）

AEA是由一定比例的鋁酸鈣熟料、天然明礬石、石膏共同粉磨制成的膨脹劑，鋁酸鈣熟料、石膏和明礬石的比例關系為ＣaＡ∶ＣaSO_４∶Al_２O_３ ＝3.42∶3.65∶1.0，鋁酸鈣熟料比例較小，造價較低。鋁酸鈣膨脹劑（AEA）其主要化學成分見表２。

五、明礬石膨脹劑EA-Ｌ

明礬石膨脹劑是利用天然明礬石為主要膨脹組分，摻入少量石膏，共同粉磨而成。這種膨脹劑不經煅燒，節能，在自然干燥環境可存放２年不變質，使用方便。但是它的含堿量較高。

六、石灰脂膨脹劑

石灰脂膨脹劑（石灰脂膜膨脹劑、氧化鈣膨脹劑）是將石灰（氧化鈣）在磨細過程中加入硬脂酸，一方面起助磨劑作用，另一方面在球磨機球磨過程中石灰表面粘附了硬脂酸，形成一層硬脂酸膜，起到了憎水隔離作用，使CaO不能立即與水作用，而是在水化過程中膜逐漸破裂，延緩了CaO的水化速度，從而控制膨脹速率。

硫鋁酸鹽-氧化鈣類復合膨脹劑的配方是：20％～40％的硫鋁酸鹽水泥熟料或15％～35％的鋁酸鈣熟料，35％～60％的硬石膏，6％～60％的生石灰，5％～10％的天然明礬石。由以上材料共同粉磨而成。