膨脹劑改性混凝土的實驗研究

尹秀波

(天津一建建筑工程有限公司)

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膨脹劑改性混凝土的實驗研究

尹秀波

(天津一建建筑工程有限公司)

對膨脹劑改性混凝土的抗裂性及耐久性的問題進行了實驗研究。通過測定添加膨脹劑后水泥混凝土的力學(xué)和工作性能，尋求混凝土添加膨脹劑的最佳工藝參數(shù)。采用萘系減水劑、粉煤灰、膨潤土及氧化鎂作為添加劑，研究了上述復(fù)合添加劑對混凝土抗?jié)B、抗裂及耐久性的影響與改善效果，并通過對比分析，得到了關(guān)于混凝土綜合改性的最佳添加劑配方。

改性混凝土；添加劑；力學(xué)性能；膨脹劑

1 實驗方案

1.1 原材料

水泥：駱駝牌525#普通硅酸鹽水泥，天津市水泥廠。

細砂：中國ISO標準砂，廈門艾思歐標準砂有限公司品。

粉煤灰：天津市熱電廠。

膨潤土：天津市通樂鑄造材料有限公司。

氧化鎂(MgO)：分析純 固體含量不少于98%，天津市登峰化學(xué)試劑廠。

硬脂酸(CH3(CH2)16COOH)：化學(xué)純，天津市天大化工實驗廠。

十二烷基苯酸鈉(C18H29NaO3S)：分析純 固體含量不少于90%，天津市博迪化工有限公司。

萘系減水劑：工程用，天津市市政工程公司。

1.2 實驗制樣

為考察減水劑、粉煤灰、膨潤土及MgO等添加劑的綜合運用對混凝土的各項性能的影響，特別制定了3組實驗制樣。

(1) 實驗考察減水劑、粉煤灰與膨潤土的綜合運用對混凝土的各項性能的影響。制樣配方如表1所示。

表1 添加不同比例膨潤土的粉煤灰混凝土配方

(2)實驗考察減水劑、粉煤灰與MgO的綜合運用對混凝土的各項性能的影響。

制樣配方如表2所示。

表2 添加不同分散劑的氧化鎂粉煤灰混凝土配方

試樣編號材料用量/kg水水泥粉煤灰MgO標準砂減水劑硬脂酸十二烷基苯磺酸鈉40．4510．20．0430．025//50．4510．20．0430．0250．01/60．4510．20．0430．025/0．01

(3)實驗考察減水劑、膨潤土與MgO的綜合運用對混凝土的各項性能的影響，MgO分散劑用硬脂酸。制樣配方如表3所示。

表3 膨潤土與MgO的混凝土配方

1.3 實驗測試

(1) 抗折強度測試

該實驗力學(xué)性能側(cè)試所用的成型模具尺寸為：40 mm×40 mm×160 mm。將試樣一個側(cè)面放在實驗機支撐圓柱上，試樣長軸垂直于支撐圓柱，通過加荷圓柱以50 N/s10 N/s的速率均勻的將荷載垂直的加在棱柱體相對側(cè)面上，直至斷裂。

保持兩個半截棱柱處于潮濕狀態(tài)直至抗壓試驗。

抗折強度Rf以牛頓每平方毫米(MPa)表示，按下式計算:

Rf=1.5×Ff×L/b3

(1)

式中：Ff為折斷時施加于棱柱中部的載荷；L為支撐圓柱之間的距離，mm；b為棱柱圖正方形截面的邊長，mm。

(2) 抗壓強度測試

抗壓強度試驗，在半截棱柱體的側(cè)面上進行。

半截棱柱體中心與壓力機壓板受壓中心差應(yīng)在±0.5 mm內(nèi)，棱柱體露在壓板外面的部分約為10 mm。在整個施加過程中以2 400 N/s±200 N/s的速率均勻的加荷直至破壞。

抗壓強度Rc以MPa為單位，按下式計算：

Rc=Fc/A

(2)

式中：Fc為破壞時的最大載荷，N；A為受壓部分面積，mm2。

(3)稠度測試

按一定配比、工藝混合好水泥漿；放入錐形容器：水泥漿離錐形容器口10 mm；將落錐頂點接觸水泥漿，讀數(shù)盤調(diào)零；放下落錐使自由下落；讀取下落高度即稠度。

2 結(jié)果和討論

2.1 添加粉煤灰+膨潤土對水泥混凝土相關(guān)性能的影晌

圖1中給出了添加粉煤灰+膨潤土改性混凝土實驗結(jié)果。由圖1(a)、(b)可以看出，同時加入粉煤灰和膨潤土可以明顯提高混凝土的力學(xué)性能，其抗折強度和抗壓強度隨時間呈現(xiàn)出相似的變化規(guī)律，在足夠長的時間后，膨潤土添加量對其力學(xué)性能的改善逐漸減弱。由圖1(c)可以看出，用水量與膨潤土添加量基本呈線性變化趨勢，即膨潤土添加量越大，用水量亦越大。

2.2 添加粉煤灰+MgO對水泥混凝土相關(guān)性能的影響

圖2中給出了添加粉煤灰+MgO改性混凝土實驗結(jié)果。由圖中不難看出，隨著齡期的增長，粉煤灰使強度增加的作用越來越明顯。對于純氧化鎂微膨脹水泥，雖然總孔隙率明顯下降。但減小的主要是孔徑小于20 nm左右的孔隙，25～55 nm之間孔隙卻在增加，即平均孔徑不減小反而明顯增加。由于存在氧化鎂膨脹，氧化鎂微膨脹水泥從孔結(jié)構(gòu)的角度講是不利的，其水泥石孔粗化，但是摻入粉煤灰可使這種不利效應(yīng)得以避免，從而保證氧化鎂微膨脹水泥的水泥石孔結(jié)構(gòu)得到改善。

圖1 添加粉煤灰+膨潤土改性混凝土實驗結(jié)果

圖2 添加粉煤灰+MgO改性混凝土實驗結(jié)果

2.3 添加膨潤土+MgO對水泥混凝土相關(guān)性能的影響

圖3中給出了添加膨潤土+MgO改性混凝土力學(xué)性能實驗結(jié)果。將圖3和圖1、圖2對比可以發(fā)現(xiàn)，膨潤土+MgO對整體力學(xué)性能影響不大，由于膨潤土和水形成粘性物質(zhì)，對MgO分散產(chǎn)生了制約效應(yīng)，但由于近似的微骨料效應(yīng)改善了孔隙結(jié)構(gòu)，膨潤土改善了混凝土的抗折、抗壓性能。

圖3 添加膨潤土+MgO改性混凝土實驗結(jié)果

3 結(jié) 論

(1)當(dāng)MgO添加量為0. 04時，添加0. 01的硬脂酸分散劑可以得到力學(xué)性能較好的混凝土材料。

(2)減水劑為0. 025、粉煤灰為0. 2時，膨潤土的添加量為0. 15時，得到的改性混凝土的綜合性能最為理想。

(3)減水劑為0.025、粉煤灰為0. 2時，加入以0.01磺酸鈉作分散劑的0.04MgO得到的改性混凝土綜合性能最佳。

(4)減水劑為0. 025，加入0.1的膨潤土和0.04的MgO，混凝土綜合性能改善不明顯。

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2015-06-03

尹秀波(1974-)，女，高級工程師。

TU528.41

C

1008-3383(2015)12-0072-02