关于混凝土膨胀剂应用的讨论
0 引言
混凝土膨胀剂是在膨胀水泥基础上发展而来的一种混凝土外加剂，在现场掺入硅酸盐水泥可拌制成膨胀混凝土。膨胀剂的主要用途是补偿收缩。笔者通过多年观察，感到无论是掺膨胀剂的混凝土还是膨胀剂，量可喜，但质忧。在某些地方，只要是抗渗混凝土结构，几乎达到了必掺的程度；有些工程施工图直接注明了膨胀剂的型号，而且屋面防水层也要求掺，甚至出现个别民用建筑工程整个主体结构都掺的笑事。值得一提的是，工程界有不少人士认为，抗渗混凝土必须掺膨胀剂，不掺就不行，这种思维定式是否正确、合情合理，笔者就膨胀剂应用的实际情况讨论一下，供工程界参考，不妥之处请指正。
1 膨胀剂生产厂家
目前，全国膨胀剂生产厂多为小生产企业，有的小膨胀剂生产厂技术落后，产品质量难以保证。同一厂家生产的同一型号膨胀剂，在不同使用单位可卖出不同的价格，今天只卖1000 元/t，明天却能卖出3000元/t的高价。
有一些不法商以次充好，出现高效低掺量假冒伪劣产品的现象。还有一些不法商为了便于销售，采取各种手段，成功地在工程施工图中标明了自家的膨胀剂型号。出现这种问题，往往跟膨胀剂好与不好没什么关系。同时，他们这种不顾膨胀剂是否与使用单位的水泥相适应的做法，是欠妥的。
2 使用单位
有些使用单位不具备膨胀剂的试验条件，很难发现膨胀剂存在的质量问题，往往按生产厂家推荐掺量或规范要求的掺量使用，有的按等量取代水泥的方式使用，这是很危险的。如果膨胀剂与水泥的适应性不良，对限制膨胀率和混凝土坍落度影响较大，在达到设计要求的限制膨胀率情况下，掺膨胀剂的混凝土比不掺的强度下降10% 左右属正常现象。因此，为确保掺膨胀剂的混凝土满足设计和施工要求，防止假冒伪劣产品的流入使用，使用单位应配备相应的检测仪器设备，尽量做到先试验后使用。
某些地区预拌混凝土生产企业为了成功签下混凝土供应合同，抗渗混凝土价格仅在同等级混凝土的基础上增加15 ～25元/m3膨胀费，或承诺P6 的抗渗混凝土免费掺加。对于防水工程混凝土的限制膨胀率：底板0.015%～0.025%，侧墙0.030%～0.035%，后浇带或膨胀加强带0.030%～0.045%为宜。以目前国内的膨胀剂技术水平，要实现补偿收缩的目的，膨胀剂在混凝土中的掺量不低于30kg/m3，以铝酸钙、硫铝酸钙熟料为主要矿物的膨胀剂，其掺量约为40kg/m ³，以煅烧高岭土、煅烧明矾石等为主要矿物的膨胀剂，其掺量不低于50kg/m³。如果使用合格的膨胀剂并按此掺量，膨胀剂应用到混凝土中的成本是多少？因此不得不说，膨胀剂的销与用已成为建筑行业的混乱问题。
3 膨胀剂的适用条件
膨胀剂并不适合所有环境的混凝土结构，特别是暴露于大气中温差较大的混凝土结构，而且对掺膨胀剂的混凝土结构钢筋的配筋率要求也高，否则也很容易开裂。
《混凝土外加剂应用技术规范》（GB50119 ）条文中也指出，膨胀剂要解决早期的干缩裂缝和中期水化热引起的温差裂缝，对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。由于水化硫铝酸钙（钙矾石）在80℃以上会分解，导致强度下降，故硫铝酸钙类、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。另外，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，其内外温差宜小于25℃。
有的膨胀剂对水泥依赖性很强，如以生成钙矾石为膨胀源的膨胀剂，其膨胀受制于水泥水化形成的液相Ca(OH) 2浓度和Ca(OH) 2生成时机，而且，初期的一大部分膨胀尚需依赖水泥所提供的C 3A ，为此要求掺此类膨胀剂的混凝土的硅酸盐水泥用量不少于300kg/m3。
由此可知，应用膨胀剂必须具备一定的条件，且更需要水分，因为水分是其产生膨胀的必要因素，否则膨胀剂无法正常发挥作用，可能还会起反作用。
4膨胀剂的试验条件与结构实体养护的差异
有关现行标准规定，膨胀剂的限制膨胀率试验试件是先放在（20 ±2）℃的水中养护，到规定龄期测量其长度；然后转移到温度为（20±2）℃、湿度为（60±5）%的恒温恒湿养护箱中（即所谓的空气中养护），再按规定龄期测量其长度。然而，大多数业主、施工单位只重视工程进度，并没有严格按有关规范要求对混凝土浇筑体进行养护，甚至根本就不对混凝土浇筑体进行养护，待混凝土终凝后就迫不及待地进行下一道工序的施工。因此，限制膨胀率仅是在特定条件下测试的结果，与实际工程施工两者养护条件差异太大，在这种条件下，膨胀剂到底能发挥多大的作用？有文章介绍说掺膨胀剂的混凝土裂缝比不掺的还要多，这是否与施工、工程设计、膨胀剂的质量和掺量，以及膨胀剂与水泥的适应性等有关呢？
5 关于混凝土抗水渗透性能
采用预拌混凝土时，不掺加膨胀剂的C30 混凝土也能达到P12级。因为现在的预拌混凝土普遍使用高效减水剂和矿物活性材料，混凝土的水胶比多低于0.50，粗骨料最大粒径一般不大于25mm，C30混凝土胶凝材料总量在360kg/m3以上，为保证混凝土的可泵性，砂率自然满足防水混凝土技术要求。
因此，这样的混凝土比过去四组分的混凝土抗水渗透性能好，不掺加膨胀剂也能满足设计抗渗等级要求很正常。实践证明，混凝土的渗水主要是裂缝引起的，不裂就不渗。所以，采取裂缝控制技术措施才是混凝土抗水渗透的关键工作。
6 不掺膨胀剂，采取哪些裂缝控制技术措施
裂缝控制技术措施不是指在混凝土中掺加膨胀剂。由于施工现场很难达到使膨胀剂产生效果的养护条件，因此掺膨胀剂的混凝土收缩将会比不掺的大，其裂缝控制风险远远大于不掺膨胀剂的混凝土。
大量工程实践证明，底板由于便于保温保湿，很少出现有害裂缝。而地下室外墙等立面结构，受外界温度、湿度影响较大，容易发生竖向裂缝，其原因大多数是收缩造成的，但只要认真做好以下工作，裂缝基本能够控制在设计规范要求范围内：
①水平钢筋的配筋率宜在 0.4%～0.6%，采用小直径（ø10～16）mm，其间距不宜超过150mm，以100mm～120mm为宜，并宜在墙的中部适当加密水平筋；
②每浇筑不超过 25m应设置伸缩缝；
③不宜过早拆模（最好 3～5d后拆模），拆模后应立即对混凝土浇筑体进行保温保湿养护；
④使用符合有关规范规定要求的原材料；
⑤确定合理的配合比，包括胶凝材料用量、用水量、水胶比、砂率等，并应掺入优质矿物掺合料和高效减水剂，在保证质量的前提下尽量降低水泥用量；
⑥严格控制混凝土入模坍落度。采用预拌混凝土时，坍落度宜控制在（ 120～160）mm范围内，坍落度过大将影响混凝土的匀质性和体积稳定性，容易引发裂缝问题；
⑦设计强度等级不宜超过 C40。有的工程地下室外墙设计强度等级为C60，并规定了使用膨胀剂的型号，这就增加了产生贯穿竖向裂缝的几率。前面提到，达到设计要求的限制膨胀率，掺膨胀剂的混凝土比不掺的强度低，那么，在抗压强度与限制膨胀率都满足设计要求的条件下，胶凝材料用量和水胶比是多少？胶凝材料用量大或水胶比较小（0.35以下）的混凝土，其收缩也大，这个问题可能有些设计单位根本没有认真考虑。业内专家一再强调：“混凝土高强不一定耐久，也不一定安全，抗压强度高其它性能未必也高。好的混凝土应是满足工程的各项性能要求和具有最大匀质性、体积稳定而无有害裂缝、便于施工的高性能混凝土。要转变‘强度第一’的观念，充分认识到混凝土质量的灵魂是耐久性”。地下室外墙的主要功能应是抗水渗透性能，假如混凝土结构实体到处出现有害裂缝，强度再高也是枉然。
7 结语
水是生命之源。混凝土与动植物一样，是具有生命的一种非匀质性特殊建筑材料，水对它的寿命起着重要作用。如果混凝土缺水，水泥无法正常水化，强度不能正常发展，甚至倒缩，且很容易产生收缩并出现有害裂缝，从而影响结构安全或使用功能；如果养护环境湿度达到100% ，混凝土就不会产生收缩裂缝；如果结构钢筋的配筋率少或混凝土浇筑体的养护连水的供给都不能满足其需要，那么掺膨胀剂是毫无意义的。
因此，以水和膨胀剂这两种材料相比，水的作用远远大于膨胀剂。明确地说，如果设计和施工条件不能满足应用膨胀剂的适用条件，最好不掺，希望那些“膨胀恋”者高度重视，膨胀剂并非“一掺就灵”。也许浪费点资金不算什么，但毕竟资源和能源是有限的。
应用膨胀剂存在诸多问题，不一定具有普适性，笔者仅此抛砖引玉，供同仁们讨论，以促进资源的合理利用和混凝土工程质量的健康发展。