游宝坤:《混凝土膨胀剂》GB23439-2009标准宣贯
前 言
本标准表1中的限制膨胀率为强制性的，其余为推荐性的。
本标准的附录A为规范性附录，附录B、附录C和附录D为资料性附录。
本标准为首次发布
本标准自实施之日起，原建材行业标准JC476-2001《混凝土膨胀剂》同时废止。
历次产品标准的制修订情况
1992年制定了首部建材行业标准《混凝土膨胀剂》JC476,该标准统一了试验方法和技术指标，但对膨胀剂掺量和碱含量等未作规定。
1998年对JC476进行了首次修订。规定了碱含量≤0.75%,氯离子含量≤0.05%,同时规定标准检验时膨胀剂的内掺量不得大于12%,增加了与化学外加剂相复合的复合混凝土膨胀剂。
2001年对JC476进行第二次修订，取消了复合膨胀剂，采用ISO标准砂检验膨胀剂，强度检验改为1:3胶砂，检验方法分为A法和B法，空气中的检验龄期由28d改为21d.
2009年制定首部国家标准《混凝土膨胀剂》GB23439,同时废止JC476.
1 范围
本标准规定了混凝土膨胀剂的术语和定义、分类、要求、试验方法、检验规则及包装、标志、运输和贮存。
本标准适用于硫铝酸钙类、氧化钙类与硫铝酸钙-氧化钙类粉状混凝土膨胀剂。
条文说明：这里沿用了JC476-2001《混凝土膨胀剂》行业标准对适用范围的规定。
氧化镁类膨胀剂虽然在大坝混凝土有一定应用，用于长时间温度较高的大坝混凝土，对冷缩有很好的补偿收缩效果，但由于其水化速度较慢，膨胀稳定期较长，目前尚不能用于工业与民用建筑，故不列入本标准。
2 规范性引用文件
GB/T 176 水泥化学分析方法
GB/T 700 碳素结构钢
GB/T 1345 水泥细度检验方法 筛析法
GB/T 1346 水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法
GB 1499.2 钢筋混凝土用钢 第2部分：热轧带肋钢筋
GB/T 4357 碳素弹簧钢丝
GB/T6003.1 金属丝编织网试验筛
GB/T 8074 水泥比表面积测定方法 勃氏法
GB 8076 混凝土外加剂
GB/T 12573 水泥取样方法
GB/T 17671 水泥胶砂强度检验方法（ISO法）
GB/T 50081-2002 普通混凝土力学性能试验方法标准
JGJ 63 混凝土用水标准
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。
3.1 混凝土膨胀剂 expansive agents for concrete
与水泥、水拌和后经水化反应生成钙矾石、氢氧化钙或钙矾石和氢氧化钙，使混凝土产生体积膨胀的外加剂。
3.2 硫铝酸钙类混凝土膨胀剂 calcium sulphoaluminate hydrate expansive agent for concrete
与水泥、水拌和后经水化反应生成钙矾石的混凝土膨胀剂。
3.3 氧化钙类混凝土膨胀剂 calcium hydroxide expansive agent for concrete
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。
3.4 硫铝酸钙-氧化钙类混凝土膨胀剂 calcium sulphoaluminate hydrate - calcium hydroxide expansive agent for concrete
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。
4 分类
4.1 分类
4.1.1 混凝土膨胀剂按水化产物分为：硫铝酸钙类混凝土膨胀剂（代号A）、氧化钙类混凝土膨胀剂（代号C）和硫铝酸钙-氧化钙类混凝土膨胀剂（代号AC）三类。
4.1.2 混凝土膨胀剂按限制膨胀率分为Ⅰ型和Ⅱ型。
4.2 标记
本标准涉及的所有混凝土膨胀剂产品名称标注为EA,按下列顺序进行标记：产品名称、代号、型号、标准号。
示例：
Ⅰ型硫铝酸钙类混凝土膨胀剂的标记：EA A Ⅰ GB23439-2009.
Ⅱ型氧化钙类混凝土膨胀剂：EA C Ⅱ GB23439-2009.
Ⅱ型硫铝酸钙-氧化钙类混凝土膨胀剂：EA AC Ⅱ GB23439-2009.
5 要求
5.1 化学成分
5.1.1 氧化镁
混凝土膨胀剂中的氧化镁应不大于5%.
5.1.2 碱含量（选择性指标）
混凝土膨胀剂中的碱含量按Na2O+0.658K2O计算值表示。若使用活性骨料，用户要求提供低碱混凝土膨胀剂时，混凝土膨胀剂中的碱含量应不大于0.75%,或由供需双方协商确定。
氧化镁
在高温煅烧的熟料中，氧化镁是有害成分，易导致延迟性膨胀，故参照水泥的技术指标，沿用了JC476-2001的指标，控制在5.0%以内。
碱含量
在使用活性骨料时，若混凝土中的碱含量超过3.0kg/m³,在潮湿环境下，就可能发生碱-骨料反应，导致混凝土破坏。鉴于碱-骨料反应是有条件的，根据我国的国情，为了充分利用资源，本标准对碱含量指标进行了弹性处理，规定：“混凝土膨胀剂中的碱含量按Na2O+0.658K2O计算值表示。若使用活性骨料，用户要求提供低碱混凝土膨胀剂时，混凝土膨胀剂中的碱含量应不大于0.75%,或由买卖双方协商确定”.与我国通用水泥标准和美国ASTM C 845 – 04水硬性膨胀水泥标准的提法一致。
5.2 物理性能
混凝土膨胀剂的物理性能指标应符合表1规定。
细度
采用比表面积法控制，规定不小于200㎡/kg,扩大了产品要求范围，并且用比表面积检测产品，能更精确地反映产品细度性能。粗大颗粒规定1.18mm筛余不大于0.5%,与日本产品标准一致，主要考虑粗大颗粒水化较慢，不加控制会导致后期破坏性膨胀。
凝结时间
与普通水泥的规定一致，初凝不小于45min,终凝不大于600min.试验结果表明，混凝土膨胀剂都能够满足该条件。
限制膨胀率
限制膨胀率是混凝土膨胀剂的关键技术指标，也是本标准的强制性条款，根据试验研究结果，规定Ⅰ型产品水中7d的限制膨胀率≥0.025%,转干空21天≥-0.020%;Ⅱ型产品水中7d的限制膨胀率≥0.050%,转干空21天≥-0.010%.其中Ⅱ型产品需要用专用的膨胀熟料生产，相当于日本产品标准的水平，目前国内已经有少数厂商能够生产，如铝酸钙类膨胀剂（代表品牌ZY），掺量8%时，限制膨胀率约0.05~0.07%,硫铝酸钙-氧化钙类膨胀剂（代表品牌HCSA），掺量8%时，限制膨胀率约0.08~0.10%,由于膨胀能高、性能好，这些新型产品在工程中取得了良好的应用效果。市场上的产品大多数是Ⅰ型产品，这类产品主要是用轻烧的活性硅铝材料和硫酸钙构成，成本较低。
抗压强度
由于抗压强度是在自由状态下进行试验，掺加混凝土膨胀剂的水泥砂浆的抗压强度要低于不掺的，按照本标准规定的方法进行试验，统计试验结果证明，抗压强度指标定为7d≥20MPa,28d≥40MPa合理。[Page]
6 试验方法
6.1 化学成分
氧化镁、碱含量按GB/T176进行。
6.2 物理性能
6.2.1 试验材料
6.2.1.1 水泥
采用GB 8076规定的基准水泥。因故得不到基准水泥时，允许采用由熟料与二水石膏共同粉磨而成的强度等级为42.5MPa的硅酸盐水泥，且熟料中C3A含量6%~8%,C3S含量55%~60%,游离氧化钙不超过1.2%,碱（Na2O+0.658K2O）含量不超过0.7%,水泥的比表面积（350±10）㎡/kg.
6.2.1.2 标准砂
符合GB/T 17671要求。
6.2.1.3 水
符合JGJ 63要求。
6.2.2 细度
比表面积测定按GB/T 8074的规定进行。1.18mm筛筛余测定采用GB/T6003.1规定的金属筛，参照GB/T1345中手工干筛法进行。
6.2.3凝结时间
按GB/T1346进行，膨胀剂内掺10%.
6.2.5 抗压强度
按GB/T 17671进行。
注：掺膨胀剂的混凝土限制状态下的抗压强度试验方法参见附录D.
每成型3条试体需称量的材料及用量如表2.
条文说明：
试验方法
混凝土膨胀剂的氧化镁、碱含量、细度、凝结时间、等试验方法
与水泥一样，只是在生产控制检验细度时，按GB/T 8074的规定的方法，可以取稳定生产情况下的平均密度计算比表面积，这样可以缩短检验时间，且对检验结果没有大的影响。
在生产过程中控制细度测定比表面积时，可以取稳定生产情况下的平均密度计算比表面积，可以实现快速检验的目的。
抗压强度
抗压强度试验采用灰砂比为1:3、水胶比为0.50的胶砂，与通用水泥的方法一致，混凝土膨胀剂内掺10%,但是下调了抗压强度指标。日本标准也是采用相同的灰砂比和水胶比，但是膨胀剂内掺5%.
限制膨胀率
沿用了JC476-2001的检验方法，灰砂比为1:2,水胶比为0.40,膨胀剂掺量统一规定为内掺10%.日本标准采用的是灰砂比1:3、水胶比0.50、膨胀剂内掺10%的胶砂。灰砂比、水胶比没有与抗压强度统一的原因是我国的膨胀剂膨胀率较低，大多数是本标准规定的合格品，若采用灰砂比1:3、水胶比0.50的胶砂，限制膨胀率小于0.020%,膨胀率太小，测量误差会相应增大，不利于客观评价产品质量。依据见标准制订研究报告。
关于膨胀剂的检验掺量问题
膨胀剂检验掺量统一为10%.
统一掺量有两个目的：第一可以客观衡量膨胀剂的膨胀能大小，评价膨胀剂的优劣，第二可以消除所谓“低掺量”的炒作给应用带来的误区。
关于检验水泥
规定采用GB 8076规定的基准水泥。因故得不到基准水泥时，允许采用由熟料和二水石膏、矿渣共同粉磨的强度等级为42.5MPa的普通硅酸盐水泥，且熟料中C3A含量6%~8%,总碱量（Na2O+0.658K2O）不大于1.0%.仲裁检验需用基准水泥。与GB 8076规定的相同。
7 检验规则
7.1 检验分类
7.1.1出厂检验
出厂检验项目为：细度、凝结时间、水中7d的限制膨胀率、抗压强度。
7.1.2型式检验
型式检验项目包括第5章规定的全部项目。有下列情况之一者，应进行型式检验：
a）正常生产时，每半年至少进行一次检验；
b）新产品或老产品转厂生产的试制定型鉴定；
c）正式生产后，如材料、工艺有较大改变，可能影响产品性能时；
d）产品长期停产后，恢复生产时；
e）出厂检验结果与上次型式检验有较大差异时。
7.2 编号及取样
膨胀剂按同类型编号和取样。袋装和散装膨胀剂应分别进行编号和取样。膨胀剂出厂编号按生产能力规定：日产量超过200t时，以不超过200t为一编号；不足200t时，以日产量为一编号。
每一编号为一取样单位，取样方法按GB/T12573进行。取样应具有代表性，可连续取，也可从20个以上不同部位取等量样品，总量不小于10kg.
每一编号取得的试样应充分混匀，分为两等份：一份为检验样，一份为封存样，密封保存180d.
7.3 判定规则
试验结果符合第五章全部要求时，判该批产品合格；否则为不合格，不合格品不得出厂。
7.4 出厂检验报告
检验报告内容应包括出厂检验项目以及合同约定的其他技术要求。
生产者应在产品发出之日起12d内寄发除28d抗压强度检验结果以外的各项检验结果，32d内补报28d强度检验结果。
8 包装、标志、运输与贮存
8.1 包装
产品可以袋装或散装。袋装时须用防潮的包装袋。袋装产品每袋净含量50kg,且不得少于标志含量的98%.随机抽取20袋，产品总净含量不得少于1000kg.其他包装形式由供需方协商确定。
8.2 标志
包装袋上应清楚标明：产品名称、商标、标记、出厂编号、包装日期、净含量、生产者名称及严防受潮等字样。
散装时应提交与袋装标志相同内容的卡片。
8.3 运输与贮存
产品在运输与贮存时，不得受潮和混入杂物，不同类型的产品应分别贮存，不得混杂。
产品自包装日期起计算，在符合标准的包装、运输、贮存的条件下贮存期为180d,过期应重新进行物理性能检验。[Page]
附 录 A
（规范性附录）
限制膨胀率试验方法
A.1 仪器
A.1.1 搅拌机、振动台、试模、及下料漏斗
按GB/T 17671规定。
A.1.2 测量仪
测量仪由千分表、支架和标准杆组成（图A.1），千分表的分辨率为0.001mm.
A.1.3 纵向限制器
A.1.3.1 纵向限制器由纵向钢丝与钢板焊接制成（图A.2）。
A.1.3.2 钢丝采用GB/T4357规定的D级弹簧钢丝，铜焊处拉脱强度不低于785MPa.
A.1.3.3 纵向限制器不应变形，生产检验使用次数不应超过5次，仲裁检验不应超过1次。
A.2 试验室温度、湿度
A.2.1 试验室、养护箱、养护水的温度、湿度应符合GB/T 17671的规定。
A.2.2 恒温恒湿（箱）室温度为（20±2）℃，湿度为（60±5）% .
A.2.3 每日应检查、记录温度、湿度变化情况。
A.3 试体制备
A.3.1 试验材料
见本标准7.2.1.
A.3.2 水泥胶砂配合比
每成型3条试体需称量的材料和用量如表A.1.
A.3.3 水泥胶砂搅拌、试体成型
按GB/T 17671规定进行。同一条件有3条试体供测长用，试体全长158mm,其中胶砂部分尺寸为40mm×40mm×140mm.
A.3.4 试体脱模
脱模时间以A.3.2规定配比试体的抗压强度达到（10±2）MPa时的时间确定。
A.4 试体测长
测量前3h,将测量仪、标准杆放在标准试验室内，用标准杆校正测量仪并调整千分表零点。测量前，将试体及测量仪测头擦净。每次测量时，试体记有标志的一面与测量仪的相对位置必须一致，纵向限制器测头与测量仪测头应正确接触，读数应精确至0.001mm.不同龄期的试体应在规定时间±1h内测量。
试体脱模后在1h内测量试体的初始长度。
测量完初始长度的试体立即放入水中养护，测量第7d的长度。然后放入恒温恒湿（箱）室养护，测量第21d的长度。也可以根据需要测量不同龄期的长度，观察膨胀收缩变化趋势。
养护时，应注意不损伤试体测头。试体之间应保持15mm以上间隔，试体支点距限制钢板两端约30mm.
A.5 结果计算
各龄期限制膨胀率按式（A1）计算：
式中：
ε -所测龄期的限制膨胀率，一百分数表示，%;
L1-所测龄期的试体长度测量值，单位为毫米（mm）；
L -试体的初始长度测量值，单位为毫米（mm）；
L0-试体的基准长度，140mm.
取相近的2个试件测定值的平均值作为限制膨胀率的测量结果，计算值精确至0.001%.[Page]
附录 B
（资料性附录）
掺膨胀剂的混凝土限制膨胀和收缩试验方法
B.1 本方法适用于测定掺膨胀剂混凝土的限制膨胀率及限制干缩率。
B.2 仪器
B.2.1测量仪
测量仪由千分表、支架和标准杆组成（附图B.1），千分表分辨率为0.001mm.B.2.2 纵向限制器
a）纵向限制器由纵向限制钢筋与钢板焊接制成（附图B.2）。
b）纵向限制钢筋采用《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》（GB1499）中规定的钢筋，直径10mm,横截面面积78.54mm2.钢筋两测焊12mm厚的钢板，材质符合《碳素结构钢》（GB700）技术要求，钢筋两端点各7.5mm范围内为黄铜或不锈钢，测头呈球面状，半径为3mm.钢板与钢筋焊接处的焊接强度，不应低于260MPa.
c）纵向限制器不应变形，一般检验可重复使用3次。
d）该纵向限制器的配筋率为0.79%.
B.3 试验室温度
B.3.1 用于混凝土试体成型和测量的试验室的温度为（20±2）℃。
B.3.2 用于养护混凝土试体的恒温水槽的温度为（20±2）℃。恒温恒湿室温度为（20±2）℃，湿度为（60±5）%.
B.3.3 每日应检查、记录温度变化情况。
B.4试体制作
用于成型试体的的模型宽度和高度均为100mm,长度大于360mm.
同一条件有3条试体供测长用，试体全长355mm,其中混凝土部分尺寸为100mm×100mm×300mm.
首先把纵向限制器具放入试模中，然后将混凝土1次装入试模，把试模放在振动台上振动至表面呈现水泥浆，不泛气泡为止，刮去多余的混凝土并抹平；然后把试件置于温度为（20±2）℃的标准养护室内养护，试件表面用塑料布或湿布覆盖，防止水分蒸发；
当混凝土抗压强度达到（3~5）MPa时拆模（一般为成型后12h~16h）。
B.5 试体测长和养护
B.5.1 试体测长
测长前的准备和操作方法按照A.5.1进行，测量完初始长度的试体立即放入恒温水槽中养护，在规定龄期进行测长。测长的龄期从成型日算起，一般测量3d、7d和14d的长度变化。14d后，将试体移入恒温恒湿室中养护，分别测量空气中28d、42d的长度变化。也可根据需要安排测量龄期。
B.5.2 试体养护
养护时，应注意不损伤试体测头。试体之间应保持25mm以上间隔，试体支点距限制钢板两端约70mm.
B.6 结果计算
长度变化率按式（B1）计算：
式中：
ε-所测龄期的长度变化率，%;
L1-所测龄期的试体长度测量值，单位为毫米（mm）；
L -初始长度测量值，单位为毫米（mm）；
L0-试体的基准长度，300mm.
取相近的2个试件测定值的平均值作为长度变化率的测量结果，计算值精确至0.001%.
导入混凝土中的膨胀或收缩应力按式（B2）计算：
--膨胀或收缩应力，单位为兆帕（MPa）；
--配筋率，%;
E--限制钢筋的弹性模量，取2.0×105MPa;
ε--所测龄期的长度变化率，%.
计算值精确至0.01MPa.[Page]
附录 C
（资料性附录）
混凝土膨胀剂和掺膨胀剂的混凝土膨胀性能快速试验方法
C.1 本附录规定了在测定限制膨胀率之前，判断膨胀剂或混凝土是否有膨胀性能的快速简易试验方法，结果供用户参考。
C.2 本试验方法适用于定性判别混凝土膨胀剂或掺混凝土膨胀剂的混凝土的膨胀性能。
C.3 混凝土膨胀剂的膨胀性能快速试验方法
称取强度等级为42.5MPa的普通硅酸盐水泥（1350±5）g,受检混凝土膨胀剂（150±1）g,水（675±1）g,手工搅拌均匀。将搅拌好的水泥浆体用漏斗注满容积为600ml的玻璃啤酒瓶，并盖好瓶口，观察玻璃瓶出现裂缝的时间。
C.4 掺混凝土膨胀剂的混凝土的膨胀性能快速试验方法
在现场取搅拌好的掺混凝土膨胀剂的混凝土，将约400ml的混凝土装入容积为500ml的玻璃烧杯中，用竹筷轻轻插捣密实，并用塑料薄膜封好烧杯口。待混凝土终凝后，揭开塑料薄膜，向烧杯中注满清水，再用塑料薄膜密封烧杯，观察玻璃烧杯出现裂缝的时间。
附 录 D
（资料性附录）
限制养护的膨胀混凝土的抗压强度试验方法
D.1 本附录规定了在近于三向模板限制状态下养护的膨胀混凝土的抗压强度检验方法。
D.2 试体尺寸及制作按照GB/T50081《普通混凝土力学性能试验方法标准》第3章、第5章进行，必须用钢制模型，装入混凝土之前，确认模型的挡块不松动。
D.3 养护和脱模应符合下列规定：
D.3.1 试体制作和养护的标准温度为（20±2）℃。如果在非标准温度条件下制作，应记录制作和养护温度。
D.3.2 试体带模在湿润状态下养护龄期不少于7d,为保持湿润状态，将试体置于水槽中，或置于空气中、在其表面覆盖湿布等，7d后可拆模进行标准养护，拆模时，模型破损或接缝处张开的试体，不能用于检验。
D.4 抗压强度检验按照GB/T50081《普通混凝土力学性能试验方法标准》第6章进行。
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