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                      減縮劑在混凝土中的作用機理及評價研究

                      文章出處:張舒查看手機網址
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                      人氣:-發表時間:2017-09-05 09:53【

                      作者:張舒

                      1.引言

                      混凝土在干燥條件下容易產生收縮,這種收縮導致了混凝土的開裂和其它缺陷,而這些缺陷的形成和發展使混凝土的使用壽命大大下降。近年來高性能混凝土因其工作性能優良、強度高和耐久性好等突出優勢而被廣泛應用,然而高性能混凝土往往采用(超)低水膠比,因此膠凝材料在早期水化反應快、水化熱大,消耗大量混凝土內部的自由水,產生了干燥收縮,因此大大增加了開裂風險。如何減小混凝土的干燥收縮及其所產生的開裂, 是多年來學術界一直關心的問題。

                      在實際工程中,通常采取以下手段預防開裂:摻加粉煤灰等低活性摻和料降低水泥用量以降低水化反應熱,在干燥炎熱的氣候加強濕水養護,在較大的混凝土結構合理設置伸縮縫并增加配筋密度,以及在混凝土中摻入膨脹劑來補償收縮等。除了這些預防措施,還可以在拌合時摻入混凝土減縮劑,從混凝土毛細管微觀結構上降低水的表面張力,從本質上降低混凝土由于失水或自干燥導致的收縮。減縮劑在國外已經得到了廣泛應用,在國內也可能成為一種趨勢。本文主要對歐洲成熟減縮劑產品進行評價研究,從減縮劑的減縮機理、減縮效果及對混凝土性能的影響等方面進行了一系列實驗測試,為減縮劑的使用提供理論及技術指導。

                      2.原材料及試驗方法

                      2.1原材料

                      水泥:寧國海螺52.5R PⅡ

                      黃砂:洞庭湖,Ⅱ區中砂

                      石子:新開元 5~16mm碎石

                      外加劑:上海麥斯特建工高科技建筑化工產品,MasterGlenium Sky 8325系列聚羧酸外加劑。

                      減縮劑:上海麥斯特建工高科技建筑化工產品,MasterLife SRA 815 減縮劑。

                      以上減水劑與減縮劑均是已商業化應用的成熟產品。

                      2.2混凝土減縮劑的作用機理

                      減縮劑本身屬于表面活性劑,分子結構同樣具有特殊的兩親性,一端為親水基,另一端為疏水(親油)基。降低液體的表面張力是表面活性劑的重要特性。對于減縮劑來說,考慮其使用時的經濟性,需要其具有較好的降低表面張力的能力和效率。本文所研究和測試的減縮劑表面張力與濃度的關系如圖1所示。

                      減縮劑溶液濃度與表面張力關系圖

                      由圖1可以看出,減縮劑濃度越高,越能降低溶液的表面張力,減縮劑濃度為20%時,可將蒸餾水表面張力(71.9mN/m)降低40%左右。在混凝土中,減縮劑的作用機理就是降低水泥石毛細管中的溶液的表面張力,降低毛細管在失水過程中的表面應力,從而減小毛細管的收縮,從微觀上減少混凝土的收縮,避免應力失衡而引起開裂。

                      2.3試驗方法

                      (1)混凝土收縮試驗參照GB/T 29417-2012《水泥砂漿和混凝土干燥收縮開裂性能試驗方法》進行。

                      (2) 混凝土開裂試驗參照ASTM C 1581—04 《水泥砂漿和混凝土環式限制收縮開裂測試標準方法》進行。 

                      (3)混凝土試件強度測定參照GB/T 50081-2002《普通混凝土力學性能試驗方法標準》進行。

                      3.實驗結果與分析

                      3.1減縮劑對混凝土收縮性能的影響

                      減縮劑對混凝土收縮率的影響圖

                      圖2為MasterLife SRA 815減縮劑在C45混凝土中對混凝土收縮率的影響,減縮劑的摻量為0.63%(占膠凝材料質量的百分比),試驗在干燥實驗室進行,進行恒溫干燥養護??瞻讟优c摻加減縮劑試樣均為同樣的混凝土配合比,同樣的外加劑摻量,新拌混凝土狀態也相同,避免了其他干擾因素。由圖2可以看出,從初期直到180天齡期,MasterLife SRA 815始終能降低混凝土的收縮率,顯著減少混凝土的干燥收縮。

                      3.2減縮劑對混凝土抗裂性能的影響

                      減縮劑對混凝土抗裂性能的影響

                      使用同樣的混凝土配合比,進行圓環式收縮開裂試驗。美國ASTMC1581—04標準中的圓環法,能通過定量的分析來評價混凝土的開裂風險。表1可以發現,摻加少量MasterLife SRA 815減縮劑的混凝土開裂風險明顯低于沒有摻減縮劑的空白樣。在實際工程中,水泥用量越大,混凝土標號越高,越容易出現開裂,因此使用減縮劑能在一定程度上抑制混凝土的收縮開裂。

                      3.3減縮劑對混凝土強度發展的影響

                      減縮劑對混凝土強度的影響圖

                      圖3為在同樣C45混凝土配合比的條件下,空白樣與摻MasterLife SRA 815(0.63%)混凝土在齡期為3d、7d、28d和90d的抗壓強度對比。摻加了MasterLife SRA 815減縮劑有可能對混凝土的抗壓強度有小幅度的負面影響。這是因為在初期,減縮劑在水泥表面形成了一層保護膜,延緩了水泥的水化,因此早期強度偏低。同時減縮劑的加入會使得混凝土中孔隙分布改變,大孔比例會相應增加,小孔比率減小,這也在一定程度上影響了混凝土的抗壓強度。在工程應用中需考慮這一點,尤其在使用更高摻量時,使用前應進行實驗驗證。

                      4.結論

                      (1)減縮劑MasterLife SRA 815對混凝土的干燥收縮開裂均有一定程度的抑制作用,并且已經在國內外工程中經過使用驗證,尤其適合大體積大方量的高標號高性能混凝土。

                      (2)減縮劑MasterLife SRA 815在使用中需考慮其對混凝土抗壓強度的負面影響,對于摻加減縮劑的混凝土而言,只有合理選擇摻量,進行試驗驗證,才能獲得最優性能的混凝土。

                      此文關鍵字:減縮劑 混凝土
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