膨脹劑種類及養(yǎng)護(hù)齡期對(duì)混凝土補(bǔ)償收縮性能的影響

曾飛

（中國葛洲壩集團(tuán)水泥有限公司，湖北　荊門　448000）

膨脹劑種類及養(yǎng)護(hù)齡期對(duì)混凝土補(bǔ)償收縮性能的影響

曾飛

（中國葛洲壩集團(tuán)水泥有限公司，湖北荊門448000）

本文通過對(duì)比 A、B 兩種膨脹劑的限制膨脹率和抗壓強(qiáng)度比，篩選性能優(yōu)異的膨脹劑，進(jìn)行干燥收縮試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，采用 A 膨脹劑內(nèi)摻8%，配制的混凝土限制膨脹率和抗壓強(qiáng)度比均滿足規(guī)范要求，隨養(yǎng)護(hù)齡期的延長(zhǎng)，干燥收縮率呈下降趨勢(shì)。

膨脹劑；補(bǔ)償收縮混凝土；限制膨脹率；抗壓強(qiáng)度比；干燥收縮率

0　引言

混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問題對(duì)于工程的正常使用和服役壽命意義重大。結(jié)構(gòu)維修費(fèi)用很大程度上依賴于對(duì)耐久性設(shè)計(jì)與施工的重視程度和工程質(zhì)量。地下工程中多見自防水混凝土結(jié)構(gòu)，通常采用補(bǔ)償收縮混凝土達(dá)到結(jié)構(gòu)自防水效果。

1　原材料與試驗(yàn)方法

1.1原材料

原材料分別選用 P·O42.5普通硅酸鹽水泥，其化學(xué)成分見表1； I 級(jí)粉煤灰； S95粒化高爐礦渣粉；聚羧酸高性能減水劑，固含量20%，減水率25%；選擇兩家膨脹劑（代號(hào)A、B）進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。水泥、礦粉和粉煤灰的物理性能見表2所示。細(xì)集料選用中粗河砂，粗集料選用5～25mm 連續(xù)級(jí)配石灰?guī)r碎石。

表1　水泥的化學(xué)成分　%

表2　水泥、礦粉、粉煤灰的物理性能

1.2試驗(yàn)方法

混凝土的限制膨脹率和抗壓強(qiáng)度比試驗(yàn)按照 GB23439－2009《混凝土膨脹劑規(guī)范》執(zhí)行；干燥收縮率試件按照GB/T50082－2008《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)注》執(zhí)行。

2　膨脹劑性能對(duì)比試驗(yàn)

2.1混凝土限制膨脹率

混凝土限制膨脹率試驗(yàn)配合比見表3，水中14d 限制膨脹率及空氣中28d 限制膨脹率結(jié)果見圖1。

表3中，編號(hào)1為無膨脹劑的基準(zhǔn)組，編號(hào)2、3分別為A、B 兩種膨脹劑配制的補(bǔ)償收縮混凝土，膨脹劑摻量為膠凝材料總質(zhì)量的8%。

表3　混凝土限制膨脹率試驗(yàn)配合比比例　%

圖1　水中14d 及空氣中28d 限制膨脹率

從圖1和圖2中可見，編號(hào)2與編號(hào)3配合比中 A、B兩種膨脹劑摻量均為膠凝材料總質(zhì)量的8%，同摻量比較，水中14d 限制膨脹率基本一致，而空氣中28d 限制膨脹率相差較大，A 膨脹劑為 -0.3×10-4、B膨脹劑為-1.0×10-4。

2.2工作性與抗壓強(qiáng)度比

測(cè)試混凝土的抗壓強(qiáng)度比采用2.1小節(jié)中表3所示配合比，工作性與強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果見表4，7d 抗壓強(qiáng)度比及28d 抗壓強(qiáng)度比見圖2。

表4　工作性與強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果

圖2　混凝土7d 及28d 抗壓強(qiáng)度比

可見，A 膨脹劑配制的補(bǔ)償收縮混凝土的工作性優(yōu)于 B；A 膨脹劑摻量為8% 的7d、28d 抗壓強(qiáng)度比均大于100%，即高于基準(zhǔn)混凝土強(qiáng)度，B 膨脹劑摻量為8% 的28d抗壓強(qiáng)度比均小于100%，即低于基準(zhǔn)混凝土強(qiáng)度。

3　干燥收縮試驗(yàn)

通過對(duì) A、B 備選膨脹劑進(jìn)行混凝土工作性、限制膨脹率和抗壓強(qiáng)度比試驗(yàn)，判定 A 膨脹劑無論在工作性、限制膨脹率和抗壓強(qiáng)度比方面均比 B 效果明顯，因此，對(duì)A膨脹劑進(jìn)一步開展干燥收縮試驗(yàn)，研究補(bǔ)償收縮混凝土在恒溫恒濕條件下的自由收縮性能。

3.1標(biāo)準(zhǔn)干燥收縮試驗(yàn)

對(duì) A 膨脹劑分別摻膠凝材料的0%、3%、5%、8% 進(jìn)行干縮試驗(yàn)。拆模后在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)2d 后取出試件，置于干燥收縮室進(jìn)行測(cè)試，以測(cè)試起始時(shí)刻為測(cè)試零點(diǎn)。測(cè)試結(jié)果見表5、圖3，圖5中的編號(hào)1～3分別對(duì)應(yīng) A 膨脹劑摻量為0%、3%、5%、8%。

表5　恒溫標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)干燥收縮率試驗(yàn)結(jié)果　%

圖3　干燥收縮率

從圖5中可見，（1）隨著測(cè)試齡期的延長(zhǎng)，干燥收縮率呈現(xiàn)收斂趨勢(shì)，28d 干燥收縮率基本收斂；（2）隨著 A 膨脹劑摻量的增加，干燥收縮率降低；（3）A 膨脹劑摻量在5%、8% 時(shí)，補(bǔ)償收縮效果尤其明顯，分別約為基準(zhǔn)混凝土28d 干燥收縮率的70%、62%。

3.2延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)齡期的干燥收縮試驗(yàn)

結(jié)合工程實(shí)際情況，開展了延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)齡期的干燥收縮試驗(yàn)。試件拆模后在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)7d 后取出試件，置于干燥收縮室測(cè)試，以測(cè)試時(shí)刻為測(cè)試零點(diǎn)，測(cè)試結(jié)果表6、見圖4。

表6　恒溫延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)干燥收縮率試驗(yàn)結(jié)果　%

圖4　延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)齡期的干燥收縮

從圖4中可見，（1）隨著測(cè)試齡期的延長(zhǎng)，干燥收縮率呈現(xiàn)收斂趨勢(shì)，28d 干燥收縮率基本收斂；（2）隨著 A 膨脹劑摻量的增加，干燥收縮率降低；（3）延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)齡期，可進(jìn)一步降低混凝土的干燥收縮率，尤其對(duì)補(bǔ)償收縮混凝土的干燥收縮率降低效果顯著，這是因?yàn)殡S著養(yǎng)護(hù)齡期的延長(zhǎng)，在濕潤環(huán)境下，能進(jìn)一步激發(fā)膨脹劑的補(bǔ)償收縮效能，從而使混凝土早期出現(xiàn)微膨脹效果；（4）A 膨脹劑在摻量為5%、8% 時(shí)，補(bǔ)償收縮混凝土的干燥收縮率分別為基準(zhǔn)混凝土干燥收縮率的60%、57%。

4　結(jié)論

（1）膨脹劑需要謹(jǐn)慎選擇。在基準(zhǔn)混凝土基礎(chǔ)上，內(nèi)摻膨脹劑進(jìn)行工作性、限制膨脹率、抗壓強(qiáng)度比、干燥收縮率的對(duì)比研究，從而選擇綜合性能較好的膨脹劑。

（2）補(bǔ)償收縮混凝土的補(bǔ)償收縮效能與養(yǎng)護(hù)齡期密切相關(guān)，適當(dāng)延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)齡期可有效發(fā)揮膨脹劑的效力，降低混凝土的干燥收縮。

［通訊地址］湖北省荊門市東寶區(qū)泉口路21號(hào)（430080）

曾飛（1989－），助理工程師，主要從事商混站技術(shù)質(zhì)量管理工作。