膨胀剂在高性能混凝土中的应用研究
摘 要:通过研究膨胀剂对高性能混凝土的强度,收缩等性能的影响,来探讨膨胀剂对高性能混凝土的补偿收缩作用。
关键词:膨胀剂;高性能混凝土;补偿收缩
1 前言
混凝土材料的研究向高性能混凝土方向大步发展,不仅注重其高强度,同时要求具有良好的施工性和耐久性。在配置高性能混凝土时,通常均掺入了高性能减水剂(超塑性剂)和矿物质掺和料,由此实现了低水胶化,低水泥用量,低水化热和高性能。
收缩性大,抗拉强度比低是混凝土的两个固有材料特征。当收缩引起混凝土内部的拉应力超过混凝土的抗拉强度时,混凝土即发生开裂。通常认为裂缝是混凝土的最大缺陷,它将导致有害介质的侵入,加速钢筋锈蚀而降低耐久性,并造成漏水等现象使结构的使用功能降低或丧失。而高性能混凝土可能比普通混凝土更容易开裂,与普通混凝土相比较,高性能混凝土的化学收缩和干燥收缩小些,塑性收缩大些,而温度收缩和自收缩更大些,其中自收缩是高性能混凝土结构裂缝控制的突出问题。国内外研究表明,膨胀剂对高性能混凝土自身收缩有补偿作用。
膨胀剂加入混凝土中,在水泥凝结硬化过程中,能产生体积增大的水化产物,从而表现出膨胀性能。其水化生成的钙矾石晶体能填充混凝土的毛细孔,改变混凝土的孔结构,使有害孔减少,总空袭率降低,从而使混凝土的密实性提高,耐久性提高。膨胀剂和粉煤灰等矿物掺和料,再加入高性能外加剂,可以降低混凝土水化热引起的温度梯度,从而减少和防止温度裂缝的出现,提高混凝土的体积稳定性,因此,在实际工程中得到了广泛应用。
2 试验检测材料
我们做了大量试验,通过试验研究膨胀剂对高性能混凝土的强度,收缩等性能的影响,来探讨膨胀剂对高性能混凝土的补偿收缩作用。所用材料如下:
2.1 水泥:武汉亚东普通硅酸盐水泥P.O 42.5 ,比表面积335m2/kg,28天抗折强度8.9MPa,抗压强度52.8MPa;
2.2 粉煤灰:阳逻电厂 II级粉煤灰,细度16.5%,烧矢量1.0%;
2.3 矿粉: 武汉亚东 S95 ,比表面积450 m2/kg,烧矢量1.1%;
2.4 细骨料:巴河砂中砂,细度模数2.8,II区,洁净;胶砂试验采用标准砂;
2.5 粗骨料:阳新碎石场,5-25mm碎石,压碎值9.7%,针片状4%,表观密度2680kg/m3,空袭率38%。
2.6 膨胀剂:深圳五山新材料有限公司,AEA型低碱膨胀剂,推荐掺量8%,其主要特点膨胀效能高,膨胀率为0.04%左右,碱含量低,仅为0.4%,不影响混凝土的坍落度及其损失,强度性能好,后期强度稳定增长,对钢筋无锈蚀,对水质无污染,耐久性好。
3 试验参考方法
混凝土膨胀剂JC476-2001;混凝土外加剂应用技术规程GB50119-2011;普通混凝土拌合物性能试验方法GB/T50080-2002;普通混凝土力学性能试GB/T50081-2002;普通混凝土长期性能试验方法GB/T50082-2009。
膨胀剂与粉煤灰在试验中采用内掺法,等量替代水泥率计算。砂浆配合比选择原则应尽可能接近高强混凝土,因此,砂的制备为混凝土用的中砂,配合比为:胶凝材料:砂:水=1:1.2:0.31,在20+2℃,相对湿度为65%的试验内成型,24h后拆模,放入标养室养护。
4 力学性能及膨胀性能,抗裂性能结果探讨
4.1 力学性能
4.1.1 砂浆强度,按JC476-2001检测,结果如下:
试验结果显示:掺8%的膨胀剂的胶砂强度和不掺时差不多,而同时掺8%的膨胀剂和20%的粉煤灰时,胶砂强度降低。
若使用较低的水灰比,用本文第2款中的高强砂浆配合比配制,(掺1.6%的缓凝型外加剂,)掺8%膨胀剂的砂浆具有较高的强度,尤其是抗折强度,若同时掺加8%膨胀剂和35%矿粉的砂浆具有较高的早期强度和后期强度,只要解决好强度发展的规律,养护充分,就很容易配制出高强高性能混凝土。试验结果如表:
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