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抗裂防渗剂对混凝土体积稳定性的影响 黎 非 （江苏省建筑材料研究设计院有限公司，南京 210009） 摘要：本文通过混凝土体积变化机理和微观分析说明抗裂防渗剂对混凝土体积稳定性的作用与影响，以及混凝土抗裂防渗 剂的配制要点。 关键词：混凝土，抗裂防渗剂，体积稳定性 裂缝在混凝土结构中不仅会降低建筑物的抗渗能力，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材 料的耐久性，影响建筑物耐久性。采用抗裂防渗剂配制混凝土可大大减轻混凝土裂纹。抗裂防渗剂在混凝 土中产生压应力，抵消导致混凝土开裂的大部分拉应力，因此避免或减轻了开裂，提高混凝土耐久性。 1 混凝土的体积变化机理 1.1 干燥收缩 干燥收缩是由毛细水的损失而引起的硬化混凝土的收缩。这种收缩使拉应力增加，可使混凝土在未承 受任何载荷之前便出现裂纹。所有的水泥混凝土都随着龄期增长产生干燥收缩或水化物体积的变化。干燥 收缩受原材料性能、混凝土配合比、搅拌方式、养护时的湿度条件、干燥环境和构件尺寸等因素影响。混 凝土的配合比中用水量影响最大。干燥收缩程度还与环境相对湿度、温度和空气流通状况有关。 1.2 自收缩 自收缩是由自干燥或混凝土内部相对湿度降低引起的收缩，是混凝土在恒温绝湿条件下，由于水泥水 化作用引起的混凝土宏观体积减少的现象。即未水化的水泥与水发生化学反应时，生成物的体积小于前两 者总和的现象。混凝土因干燥产生体积变化的同时发生自收缩。混凝土自收缩的产生，主要是由于水泥硬 化体空隙中的相对湿度低，发生自干燥。 1.3 冷缩 水泥水化过程中放出大量的热量，主要集中在前 7 天内，混凝土内部和表面的散热条件不同，因而使 混凝土内部温度较外部高，形成较大温度差，当温度应力超过混凝土的内外约束应力时，产生冷缩裂缝。 1.4 碱-集料反应 碱-集料反应(AAR)是混凝土中的碱与集料中的活性组分之间发生的膨胀性化学反应，具有较严重的破 坏作用。AAR按活性组分类型可分为碱-硅酸反应(ASR)和碱-碳酸盐反应(ACR)。AAR反应由于水泥中有较高 碱性，OH-使活性二氧化硅发生水解形成碱-二氧化硅凝胶，水被凝胶吸附，使体积增大。AAR反应多在混 凝土浇筑几个月或几年后发生，混凝土遭到破坏。 2 抗裂防渗剂作用机理 2.1 膨胀剂的作用 膨胀剂由转窑煅烧的铝质熟料、硬石膏、明矾石等混合粉磨而成。掺人混凝土中后，膨胀剂中铝质 熟料中CA首先与CaSO、Ca(OH)2水化生成水化硫铝酸钙即钙矾石，而产生体积膨胀，其化学反应式为： 3CA+3CaS0 ·2HO+32H O→C A·3CaSO ·32HO+2(A1 O ·HO) 4 2 2 3 4 2 2 3 2 活性较低的明矾石在CaSO 、Ca(OH) 的激发下生成钙矾石，在中后期又产生微膨胀，其反应式为： 4 2 K SO ·A1(SO) ·4A1(OH)+13Ca(OH) +5CaSO +78H O→3(C A·3CaSO ·32HO)+2KOH 2 4 2 4 3 3 2 4 2 3 4 2 水化早期铝质熟料中 CA 反应在前，膨胀量较大，同时生成的钙矾石与水化氢氧化铝凝胶，使膨胀相 与胶凝相合理匹配，既保证了膨胀效能又保证了强度；明矾石反应生成的钙矾石在中后期有微量膨胀， 使水泥石后期具有微膨胀，改善了水泥-集料界面微区结构，有利于提高混凝土的性能。 2.2 抗裂防渗剂在混凝土中的作用 抗裂防渗剂掺到水泥中形成的补偿收缩混凝土，在限制条件下产生的膨胀率为 0.02％～0.04％，在 钢筋等的约束下，可在混凝土中产生 0.2～0.7MPa 的预压应力。这一预压应力大致可抵消混凝土硬化过 程中产生的收缩拉应力，从而消除或减少裂缝。混凝土膨胀作用主要处于 14d 以前，用于补偿混凝土的 干缩，产生的预压应力抵消混凝土冷缩产生的拉应力，还可提高混凝土的强度。 从抗裂防渗剂机理可知，掺入抗裂防渗剂的混凝土在水化硬化中，建立起了干缩和冷缩的联合补偿 模式，混凝土结构内部不断致密，最终达到超长混凝土结构无缝施工的目的。抗裂防渗剂在大体积混凝 土中降低水泥石的水化热，不会因过多的水化热不