膨胀剂在高性能混凝土中的应用
摘要 本文提出了高性能膨胀混凝土（HPEC）概念，认为HPEC是膨胀混凝土（EC）和高性能混凝土（HPC）发挥各自优势的有机结合。先对膨胀剂对混凝土的补偿收缩理论做了简单介绍，然后系统介绍了HPEC混凝土的强度性能、膨胀性能以及膨胀与强度发展的协调性；首次对膨胀性能、强度性能及在零下温度条件下的水化机理进行论述。
关键词 高性能混凝土；混凝土膨胀剂；补偿收缩；耐久性；高强度混凝土
近10年来混凝土材料的研究向高性能混凝土（HPC）方向发展，不仅注重其高强度，同时要求具有良好的施工性和耐久性。在配置高性能混凝土时，通常均掺入了高效减水剂（超塑性剂）和超细矿物质掺和料，由此实现了低水胶化，低水泥用量，低水化热和高性能。随着混凝土施工技术的发展，膨胀混凝土也进入了流态化、高强化、超塑性化阶段。所有的胶凝材料趋势多元化，并广泛采用了泵送混凝土施工工艺，有的还实现自密施工。可见膨胀混凝土的发展已经进入了高性能混凝土的范畴，一方面在材料制备和施工方面均带有高性能混凝土的特征；另一方面为了保证高性能混凝土的体积稳定性，在配制时也往往加入一些膨胀剂以补偿其收缩。膨胀混凝土和高性能混凝土的有机结合，形成了高性能膨胀混凝土（HPEC）。
收缩性大，拉压强度比低是混凝土的两个固有材料特征。当收缩引起混凝土内部的拉应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土即发生开裂。通常认为裂缝是混凝土的最大缺陷，它将导致水分、CO2、Cl-等有害介质的侵入，加速钢筋锈蚀而降低耐久性，并造成漏水等是现象是结构的使用功能的降低或丧失。
为了解决混凝土收缩开裂的缺陷，国内外先后研制出了明矾石膨胀剂，无水硫酸钙膨胀剂，石灰系膨胀剂和铝酸钙膨胀剂。混凝土膨胀剂是在膨胀水泥基础上发展而来的，使硬化后的混凝土产生的一定的体积膨胀，减免混凝土硬化早期的收缩裂缝的混凝土外加剂。从补偿收缩和产生较大自应力的客观性出发，长期研究认为，硫铝化合物，氧化钙和氧化镁等均可作为膨胀水泥或混凝土膨胀的化学组成物质，但从可控制膨胀和化学稳定性而言，国内外主张以钙明矾为主要水化产物的硫铝酸类作为膨胀剂。
材料中两质点相向变形（受压）不会开裂；背向变形（受拉）会引起开裂，据此推知，混凝土自由收缩不会开裂，限制收缩会引起开裂；混凝土自由膨胀会引起开裂，限制膨胀不会引起开裂。混凝土变形与开裂的关系决定膨胀混凝土（EC）在水化硬化过程中膨胀强度要协调发展。另外膨胀混凝土或补偿收缩混凝土只有在限制条件下的补偿收缩才能提高早期强度，改善密实性，延迟由于干缩导致开裂的时间，顺利度过早期抗拉强度低，易开裂的危险期阶段，从而提高早期抗裂的能力；另一方面延迟可能开裂的时间，以使混凝土强度进一步提高，达到避免或减轻混凝土开裂的目的。