膨胀混凝土是指用膨胀水泥或膨胀剂配制的水泥混凝土。

为了克服混凝土产生干燥收缩的缺点，掺入膨胀剂的混凝土称为膨胀混凝土。由于膨胀水泥的发展，可以采用膨胀水泥制造膨胀混凝土。

1.两种类型

根据不同的使用目的，膨胀混凝土可分补偿收缩混凝土和自应力混凝土两类。膨胀混凝土主要用在加固结构、补强、接缝和防渗堵工程。自应力膨胀混凝土还可代替预应力混凝土作用。

补偿收缩混凝土是一种为减少和防止混凝土开裂而减少收缩的混凝土。自应力混凝土是利用水泥膨胀张拉钢筋而制得的预应力混凝土。由于膨胀混凝土的膨胀被约束而产生压应力，与由于干缩而产生的拉应力相抵消，从而达到抵消干缩的目的，这也是补偿收缩混凝土的机理。由于膨胀被约束，在抵消干缩产生的拉应力后，压应力尚有剩余并被残留在混凝土中，这便是自应力混凝土的机理。

2.膨胀特性

膨胀混凝土的膨胀特性，随膨胀剂的种类、掺量、水泥品种、配合比、骨料性质、养护条件、配筋率和约束条件而变化。其中影响最大的是膨胀剂的品种和混凝土膨胀的约束条件。膨胀剂掺量愈大，膨胀愈大;约束愈大，膨胀愈小。

膨胀混凝土的强度也受膨胀率的影响。增大膨胀率，混凝土的强度等力学性能则降低。开始降低的膨胀率界限，随水灰比的减少而降抵，水灰比为o.5时为(700～950)×10^-6；水灰比为0.40时为(620～680)×10^-6。水灰比为0.30时为(530～600)×10^-6。

膨胀混凝土分补偿收缩混凝土和自应力混凝土两大类。前者指在有约束的条件下，由于膨胀水泥或膨胀剂的作用能产生0.2～0.7MPa自应力的混凝土；自应力混凝土是指在约束的条件下，由于膨胀水泥或膨胀剂的作用能产生2.0～8.0MPa自应力的混凝土。

膨胀混凝土除具有补偿收缩和产生自应力功能外，还具有抗渗性强、早期快硬、后期强度高（或超过100MPa）、耐硫酸盐能好等特点。

膨胀混凝土适用于地下、防水、贮罐、路面、屋面、楼板、墙板、管道、接缝、锚固、大跨与高层建筑、水利工程、海水工程、冬季施工工程、抢修工程等 。

混凝土膨胀剂是指与水泥、水拌和后经水化反应生成钙矾石或氢氧化钙，使混凝土产生膨胀的外加剂。

混凝土膨胀剂分为三类。

1硫铝酸钙类混凝土膨胀剂：是指与水泥、水拌和后经水化反应生成钙矾石的混凝土膨胀剂。

2硫铝酸钙—氧化钙类混凝土膨胀剂：是指与水泥、水拌和后经水化反应生成钙矾石和氢氧化钙的混凝土膨胀剂。

3氧化钙类混凝土膨胀剂：是指与水泥、水拌和后经水化反应生成氢氧化钙的混凝土膨胀剂。

1.膨胀水泥

国内外研究成功的膨胀水泥主要有硫铝酸盐型膨胀水泥(包括K型、M型、S型膨胀水泥和明矾石、石膏矾土、硫铝酸盐膨胀水泥等)和石灰系膨胀水泥两类。

我国生产的膨胀水泥主要有硅酸盐膨胀水泥、石膏矾土膨胀水泥、硅酸盐和铝酸盐膨胀水泥、自应力水泥。另外还有石灰系膨胀水泥，即在硅酸盐水泥熟料中加入石灰和石膏而制成的膨胀水泥。

硅酸盐膨胀水泥禁止使用在有硫酸盐侵蚀性的工程中。石膏矾土膨胀水泥不能用于与碱溶液相接触的工程，亦不得与硅酸盐水泥、石灰等混合使用;施工时温度低于5℃以及环境温度高于80℃的工程，没有相应的措施也不得使用。

2.膨胀剂

膨胀剂是与水泥、水拌和后，经水化反应能生成钙矾石(C₃A.3CaS0₄·32H₂0)或氢氧化钙[Ca(OH)。]，使混凝土产生膨胀的外加剂。这种膨胀作用，不仅可以减少或消除干缩的体积缩小，而且还可以堵塞和充填混凝土的毛细孔隙，提高抗渗能力。

膨胀剂可分为三类，即硫铝酸钙类膨胀剂(包括明矾石、UEA，AEA三种膨胀剂)、氧化钙类膨胀剂(称CEA)、复合膨胀剂(LrEA_H)。

(1)使用中必须对自由膨胀采取限制措施，否则，会降低使用效果，降低强度。在无筋混凝土中掺用膨胀剂，应推迟拆除模板。

(2)掺膨胀剂的混凝土，坍落度损失较大，可以掺入缓凝剂解决。如果水泥不适应，则更换水泥。

(3)膨胀混凝土的配合比、膨胀材料及掺量，都须经过试验确定。在选择膨胀混凝土之前，应研究施工结构是否真正需要使用膨胀混凝土。当确定有必要时，才着手选择膨胀剂。试验前，应根据结构物必要的膨胀率、膨胀速度、混凝土强度以及使用的水泥和骨料，采用与结构相同的约束条件和养护条件进行试验，从而获得所需的膨胀剂种类和掺量。

微膨胀混凝土结构在未承载时，其物理力学状态是：由于混凝土中配置一定的钢筋，工程中不可避免地存在着结构边界的约束作用，使各类变形均处于受挖状态加了外加剂的混凝土，等同于补偿收缩混凝土。

一般混凝土干了以后大多都有少许收缩，加了膨胀剂的混凝土，不但不收缩而且随着时间推移，有一定的自由膨胀量。

这样配方的混凝土称为微膨胀混凝土

微膨胀混凝土结构在未承载时,其物理力学状态是:由于混凝土中配置一定的钢筋,工程中不可避免地存在着结构边界的约束作用,使各类变形均处于受拉状态。因此,普通混凝土存在的干缩、蠕变、温差效应所造成的收缩变形将产生拉应力,当这种拉应力大于混凝土极限拉应变时即出现裂缝。而采用微膨胀混凝土时,在强度增长过程中即产生体积膨胀,内部产生压应力和压应变,能补偿各种收缩变形,抵消相应产生的拉应力,有效地提高结构的抗裂性。由于膨胀变形时释放的大部分能量均发生在混凝土养护的早期阶段,此时尚处在塑性状态,故大量空隙易于被压缩密实;同时,因游离的钙矾石结晶颗粒具有填充孔隙的作用,使空隙进一步减少,密实作用显著提高。上述多种因素综合发生作用后,可极大地改善混凝土结构的内部微观结构,使其具有较好的抗渗透性能。

对抗裂性产生原因的再认识。长期以来人们对微膨胀混凝土的抗裂性仅从补偿收缩的角度分析和考虑,对更深层次的机理分析论述不充分。现根据建筑期刊介绍的大量工程实践经验及检测资料,对抗裂性的机理作进一步的加深理解。微膨胀混凝土本身具有的特性,是获得较好抗裂性的主要原因,其一,在受约束状态下其净膨胀率以膨胀和收缩值之差计算,e=f（t）的发展过程会延续较长的时间,在此进行过程中净膨胀率的变化为:在大约100d左右龄期以前,e为正值,混凝土结构体内产生压应变;以后e会转变为负值,结构内部则产生拉应变。

其二,浇筑初期的膨胀量达到高峰值是决定净膨胀率负值出现时间推迟的关键。当净膨胀率的负值出现时,混凝土结构体的抗拉极限强度、极限应变值已提高了很多,完全可以抵抗收缩产生的拉应力和拉应变能力。从上述简析中可知,微膨胀混凝土的抗裂能力,不能单从其膨胀值的大小衡量,而应从不同角度如膨胀率整个发展过程的延续时间、峰值大小和净膨胀率的变化来考虑。2工程应用中应重视的几个问题一些地下工程实践表明:采取无缝整体现浇微膨胀混凝土的贮水池、地下泵房、高层建筑地下室及箱型基础等结构已取得了较好的抗渗效果,但仍在一些技术上需完善与稳妥处理。

加强对混凝土早期的养护(7～14d)及防护工作。此期间的表湿应连续充足,以保证膨胀率能达到设计预期的峰值,这是结构抗裂和抗渗的关键所在。一般实际施工中往往因多方面因素而忽视加强对浇筑后早期的养护,存在方法与措施不当而使养护效果受到影响,从而导致膨胀混凝土抗裂与抗渗性能受到不同程度的损害,严重的还造成质量事故。

控制水灰比。水灰比对混凝土抗渗性的影响众所周知,水灰比过高则孔隙率多且大,钙矾石结晶颗粒的填孔效果受到影响,在已成功的经验中水灰比一般在0.4～0.5为宜。从图1可知,混凝土膨胀量的绝大部分在早期发生,在尚处于塑性状态的孔隙率过大时,其能量的大部分消耗在压缩塑性的大量孔隙和释放到不受约束的方向去,而受限制的方向也是不应出现裂缝的方向则常首先出现裂缝,将有效的压应变和预压应力的初始峰值明显降低,使该方向孔隙的有效压缩量也相应降低,终将导致抗裂和抗渗性的大幅度下降。一些工程管理中无控制水灰比的严格措施,甚至在运输、停留和振捣进行中的二次加水现象时有发生,忽视水灰比的问题必须引起重视。

水泥强度及用量、振捣问题。水工地下防水抗渗混凝土的水泥标号不应低于425#(普通硅酸盐水泥),其用量不宜低于320～350kg/m3;粗骨料粒径<30mm,;采用中砂,每m3用量不低于0.38～0.41;浇筑应连续进行,间隔时间<60min;运距较长时应加缓凝剂;;浇筑完表面及时防护等。24膨胀剂的选用与掺量是关键。根据资料介绍,中国建材科研院研制开发的U型膨胀剂效果较好,其掺量按工程具体要求而定:U型膨胀剂掺量占水泥质量的10%～14%时,能获得较好的膨胀性,适用于以抗裂为主的工程。此种掺量下的混凝土膨胀在非受限状态下自由膨胀的强度与普通混凝土相比,其自由强度降低约5%～10%,一般可不考虑其影响。因在具体工程中混凝土均不可避免地处于受限状态,在受限状态下膨胀混凝土的强度同普通混凝土相比提高10%～30%—当然与受限状态的强弱及掺量有关。在受限状态下当掺量为10%～14%,一般受限状态的混凝土膨胀后的实际强度多高于相同强度等级的普通自由混凝土的强度。但是,当掺量大于14%且结构处于非强化受限状态时,上述产生的不利因素不应忽视。当U型膨胀剂掺量在8%～10%时,膨胀率偏低,但混凝土强度有所提高,具有一定的抗渗性能,此掺量适用于以抗渗为主的承重结构。如同时又需提高混凝土的抗裂性时,膨胀剂掺量应增加至14%,并适当提高混凝土的强度等级。当膨胀剂掺量在14%～16%时,膨胀率显著提高,但混凝土自由状态下的强度下降幅度会达10%,不应忽视这一问题。取大掺量仅适用于大体积并处于较强受限制状态下的填充混凝土———由于受限状态强度高,混凝土的实际强度也会有较大的提高,以补偿在自由状态时强度的损失。