一、         膨胀剂的作用原理

钢筋混凝土结构产生裂缝的原因复杂，就材料而言，混凝土水化硬化过程中产生的干缩、冷缩、化学减缩、塑性收缩等是主要原因。为了减少混凝土的有害裂缝，在混凝土中掺入能达到补偿其收缩的膨胀剂，是较为理想的办法。膨胀剂加入到普通混凝土中，加水搅拌后生成大量的膨胀性结晶水化物即水化硫铝酸钙（C₃A·3CaSO₄·32H₂O，即钙矾石），使混凝土产生适度膨胀，在钢筋 和邻位的约束下，改变了混凝土内部的应力结构，在混凝土结构中建立0.2MPa～0.7MPa的预压应力，这一预压应力可大致抵消混凝土在硬化过程中产生的收缩拉应力从而防止或减少混凝土收缩开裂；而且生成的钙矾石，起到填充和堵塞毛细孔缝的作用，使大孔变小孔，降低总的孔隙率，使混凝土更加致密，大大提高了混凝土结构的抗裂防渗性能。

补偿收缩混凝土的工作原理：当混凝土膨胀时，混凝土中的钢筋对它的膨胀产生限制作用，钢筋本身也因与混凝土一起膨胀而产生拉应力δs，同时混凝土中产生相应的压应力δc。

混凝土

δs

δs

δc

膨胀混凝土自应力产生示意图

当钢筋拉应力和混凝土压应力平衡时，则有：

Ac·δc=As·δs        δs=Es·ε₂

则Ac·δc=As·Es·ε₂

δc = As/Ac·Es·ε₂         设μ=As/Ac

则δc=μ·Es·ε₂

式中：δc-混凝土压应力MPa，Ac-混凝土截面积，δs-钢筋拉应力MPa，As-钢筋截面积，

Es-钢筋弹性模量MPa，μ-配筋率%，ε₂-混凝土的限制膨胀率%。

由上式可见，δc与ε₂成正比例关系，而限制膨胀率随膨胀剂的掺量增加而增加，所以，可以通过调整膨胀剂掺量，使混凝土获得不同的预压应力。

根据建设部规定，按防水工程的重要性将建筑防水分为四个等级。不管哪个防水等级，结构自防水是根本防线，因为防水卷材或涂抹防水等外包防水层终归存在老化破裂的问题，并且对基面及环境要求高、施工难度大，施工过程中局部疏漏就会影响全局。如果采用普通混凝土作结构自防水材料，由于收缩开裂失去最后一道防线，是建筑物渗漏的主要原因。

防水新概念，抗裂是关键。任何防水混凝土结构，抗裂比抗渗更重要。要达到抗裂的目的，采用补偿收缩混凝土是理想的选择，这是钢筋混凝土结构自防水的重要保证。