1980年以前，中國建筑材料科學研究總院先后研制成功硅酸鹽膨脹水泥、鋁酸鹽膨脹水泥、明礬石膨脹水泥和硫鋁酸鈣膨脹水泥，以及相應的自應力水泥。這些膨脹——自應力水泥的膨脹相都是鈣礬石（C₃A-3CaSO₄·32H₂O）。為此，我院開展了鈣礬石形成條件和水泥膨脹機理的系統研究。

  關于膨脹原理動力，我本人對幾種膨脹水泥石進行了X射線和電鏡分析，證明在水泥石孔縫存在鈣礬石結晶體，而在水泥凝膠區中生成難以分辨的凝膠鈣礬石。因此認為，是凝膠狀鈣礬石的吸水膨脹和結晶狀鈣礬石對孔縫產生的膨脹壓的共同作用使水泥石產生體積膨脹。這一觀點可以把結晶膨脹學說和吸水膨脹學說統一起來，使鈣礬石膨脹機理得到了科學解釋，得到許多學者贊許。

  以上關于膨脹——自應力水泥生產工藝和性能的研究，以及水化機理的理論研究，為我國混凝土膨脹劑的研發奠定了良好基礎。

  雖然膨脹水泥研究成果很多，但卻很難推廣應用？我作為膨脹——自應力水泥研發者之一，為此也深感苦惱。后來我發現，是由于宣傳不力、生產成本較高、應用技術不配套、只局限應用于填縫灌注和修補工程等原因導致（如年產量為4000~5000噸，工廠不敢多生產，用戶想用又不知到哪里去買）。為打破這一瓶頸，1975年，我和鄧填操、陳全行等人開始研制類似日本的CSA硫鋁酸鈣膨脹劑，但由于種種原因，沒有投入生產和應用。1986年，我與王延生等人效法日本膨脹劑的研發經驗，先后研制成功硫鋁酸鈣膨脹劑（UEA）、鋁酸鈣膨脹劑（AEA）和高鈣膨脹劑（CEA）。隨后，同濟大學、浙江大學、長江科學院、南京化工學院、江蘇省建科院、安徽省建科院、山東省建科院等單位也開始研制膨脹劑，開創了我國混凝土膨脹劑開發應用的新時代。

  科研應用

  1986年，建材總院開展了混凝土膨脹劑的研究，我翻譯了日本有關膨脹劑的資料，做到心中有底。在實驗室試制成功用硫鋁酸鈣膨脹熟料、明礬石和硬石膏研制成的U型膨脹劑（英文縮寫UEA）。隨后，找到我院房建所從事自應力混凝土研究的吳萬春項目組共同合作，成立了UEA研究組，在石家莊市特種水泥廠李乃珍總工程師的支持下，在該廠中試生產第一代UEA膨脹劑，初獲成功。當時，由劉江寧博士主持UEA混凝土系統試驗研究，并在北京、天津有關工程應用，積累和總結施工的經驗教訓。吳中偉院士肯定了這一科研成果，在他的補償收縮混凝土理論指導下，我們開展了摻UEA膨脹劑的混凝土性能的系統研究。經過10多年的工程實踐，我院開發了補償收縮混凝土三大應用技術。首先提出結構自防水是根本，抗裂比防滲更重要的新概念，開發補償收縮混凝土結構自防水技術。1992年，建設部把《UEA補償收縮混凝土防水工法》YJGF22-92列為國家級工法。隨后，根據“抗”“放”結合的原理，以膨脹加強帶代替后澆帶，提出《超長鋼筋混凝土結構無縫設計和施工方法》專利技術（專利號93117132.6）。緊接著，又提出采用膨脹劑、礦粉（粉煤灰、灰礦粉）和緩凝高效減水劑“三摻”方法的大體積混凝土裂滲控制技術。這三大技術適應我國大規模工程建設中裂滲控制的需要，在許多重大工程中得到推廣應用。補償收縮混凝土主要應用于高層建筑地下室、地鐵、水工構筑物、隧道和港工等工程領域。據不完全統計，自1988年起，我國混凝土膨脹劑從年銷5000噸，發展到2015年銷售100萬噸，居世界之首。2002年，全國各種混凝土外加劑總銷售量為187萬噸，其中膨脹劑為69萬噸，占37%。由此可見，膨脹劑是我國混凝土外加劑的主要品種之一。

  我國混凝土膨脹劑從無到有，發展迅速，成績顯著。總結起來，有如下經驗：

  1.努力把科技成果轉化為生產力。從1988年起，我院先后把UEA、AEA膨脹劑生產技術轉讓給近40個生產企業，形成全國性的生產網絡，并派科技人員到工廠指導生產，協助工廠推廣應用膨脹劑。

  2.開展技術交流，互利合作。1988年，以我院為核心，成立科龍抗裂防滲技術中心，由35個科研、設計和生產單位組成，每兩年召開一次技術交流會。這些舉措，讓更多人了解了膨脹劑的抗裂防滲原理和應用技術，樂意推銷膨脹劑，從中受益。

  3.建設一支技術服務隊伍。膨脹劑應用有它的特殊性，要得到設計單位的認可，用于抗裂防滲的鋼筋混凝土結構。技術人員參與制定施工方案，參與混凝土配合比實驗和指導現場施工，以保證工程質量。為此，我們通過技術培訓，建設全國性技術服務網絡，使用戶放心。

  4.不斷提高膨脹劑產品質量，打擊假冒偽劣產品。2000年以前，人們多利用明礬石、偏高齡土作為鋁質原料生產膨脹劑，其質量水平較低，摻量為10%～12%。由于其價格較低，適應了當時建筑市場的需要。但隨著高性能混凝土的發展，要求補償收縮更有效，膨脹劑的限制膨脹率就更高一些。為此，我院采用窯外分解回轉窯生產高鈣的硫鋁酸鹽膨脹熟料和高鈣熟料，配制成HCSA、ZY等高效膨脹劑。與此同時，我們于2009年制定了新的產品國家標準《混凝土膨脹劑》GB23439-2009。這些技術措施，大大提高了我國混凝土膨脹劑的質量，打擊了假冒偽劣產品，保證了膨脹劑行業的健康發展。此外，我院還先后研制成功灌注樁膨脹劑、無收縮高強灌注料和抗裂防水劑等，擴大了膨脹劑的品種。

  展望未來

  膨脹劑的發展得到了中國混凝土外加劑協會的大力支持，黃大能、姚燕等領導多次到會講話，給予鼓勵和指導。我作為膨脹混凝土的主要開創者，多次參加協會主辦的技術交流會，他們聘我為協會的專家組成員，并擔任兩屆中國土木學會混凝土外加劑專業委員會副主任委員。因此，結識了不少良師益友，幫助我們推動膨脹劑的發展，我非常感謝他們。

  由于我國高性能減水劑研發成功，促進了商品混凝土和高性能混凝土的廣泛應用。目前，在混凝土中摻入30%～50%的礦物摻和料已成趨勢，大多數企業在生產水泥過程中也摻入25%～35%的混合材。這些硅鋁摻和料在水泥水化過程中要吸收Ca(OH2)，才能形成次生水化硅酸鈣C-S-H，因比，混凝土就存在“貧鈣”或“缺鈣”的潛在風險，這將會降低鋼筋混凝土的結構耐久性。以上問題，引起工程界的關注和憂慮，而基于我國商品混凝土的技術變化，膨脹劑種類也要適應這種變化。為此，在2010年上海年會上，我們提出了以CaO為主膨脹劑源的膨脹劑，應該是發展的新方向，得到眾多學者的贊同。經過幾年的努力，在2014年武漢年會上，主要廠家在我院的指導下，成功生產氧化鈣——硫鋁酸鈣類膨脹劑，它已成為我國膨脹劑行業的發展方向。

  混凝土膨脹劑的補償收縮混凝土已發展成為一個新的專業學科，中國土木工程學會混凝土外加劑專業委員會和中國硅酸鹽學會膨脹與自應力混凝土專業委員會分別在1994年至2014年，召開6屆全國混凝土膨脹劑學術交流會，出版6部論文集。2009年制定頒布應用技術標準《補償收縮混凝土應用技術規程》JGJ/T178-2009。本專委會還創辦了《膨脹劑與膨脹混凝土》科技期刊。2005年，我和李乃珍合著《膨脹劑及其補償收縮混凝土》專著，2010年趙順增和我合著《補償收縮混凝土裂滲控制技術及其應用》，這兩本書總結了國內外膨脹劑發展歷史的成就。2010年10月，行業組織——中國混凝土與水泥制品協會膨脹混凝土分會成立，分會負責人趙順增、劉立、李光明、劉加平等中青年專家，已成為我國新一代混凝土膨脹劑研發的中堅力量。這一系列工作，進一步提高了混凝土膨脹劑的技術指標，規范了補償收縮混凝土的應用技術，把我國混凝土膨脹劑的質量和補償收縮混凝土的應用提升到一個新水平，為我國混凝土外加劑行業的發展及國家建設作出了貢獻。