早期养护对掺膨胀剂混凝土收缩的影响.pdf

张佚伦等： 早期养护对掺膨胀剂混凝土收缩的影响 1 3 早期养护对掺膨胀剂混凝土收缩的影响 张佚伦 ， 黄进 ， 姚云龙 ， 朱耀台 ( 1 华信邮电咨询设计研究院有限公 司 杭 州3 1 0 01 4； 2 浙江大学建筑工程学院 。 杭州3 1 0 0 5 8) 【 摘要】 文中采用 自 行设计的试验装置 ， 研究了敞开养护和密封养护两种早期养护条件下 ， 不同掺量膨胀 剂对混凝土收缩性能的影响。试验结果表明： 在敞开养护条件下 ， 膨胀剂对减小混凝土早期收缩的效果并不明 显； 而对比敞开自然养护， 密封养护条件下混凝土的收缩明显降低， 膨胀剂对混凝土补偿收缩也产生了一定效果 ； 经过早期密封养护后再置于敞开自然环境下的混凝土总的收缩值也会大大降低。 【 关键词】 早期养护； 膨胀剂； 混凝土收缩； 坍落度 【 中图分类号】 T U 5 2 8 0 4 2 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 4 ) 0 3 0 0 1 3 0 3 混凝土膨胀剂通过“ 补偿收缩” 原理抑制混凝土收缩裂 缝， 在使用初期取得了一定的效果。但随着泵送施工和高 强高性能混凝土的应用， 各种化学外加剂尤其是减水剂的 广泛应用较大幅度地增加了混凝土的收缩， 随之而来的是 裂缝出现的时间大大提前。与此同时， 膨胀剂的使用环境 也产生了很大的变化 ， 在工程应用中对膨胀剂的补偿收缩 效能产生了不同争议 J 。文中通过对封闭和敞开两种早期 养护方式下掺膨胀剂混凝土的收缩性能进行对比试验研 究 ， 分析了早期养护对膨胀混凝土收缩性能的影响， 以期对 膨胀剂在混凝土工程实际中的应用提供进一步的参考。 1 原材料和试验方法 ( 1 ) 原材料： 细集料： 河砂 ( 细度模数为 2 5 ) ； 粗集 料： 碎石( 最大粒径 3 2 m m) ； 水泥： P O 4 2 5级水泥( 浙江新 都) ； 减水剂 ： 脂肪族高效减水剂 T A 2 0 1 ( 浙江大东吴建设新 材料有限公司) ； 膨胀剂： U E AY高效混凝土膨胀剂( 浙江 合力新型建材有限公司) 。 ( 2 ) 试验方法。文中采用的混凝土收缩测量装置由 浙江大学建筑材料研究所 自行设计， 详见图 1 。 4 1 混凝土试件 ；2 3 ra m厚特富纶板；3 钢测头；4 位移传感器； 5 传感器固定架 ；6 电阻应变片 ；7 靼料薄膜 ；8 紧固螺栓 图1 混凝土早期收缩测量装置示意图 本试验混凝土设计强度为 C 3 0， 水灰比为 0 4 6 ， 在同坍 落度条件( 控制在8 0 4 - 1 0 m m) 下对混凝土掺高效减水剂、 膨 胀剂 ， 通过采用两种不同的养护方式对比养护方式对掺膨 胀剂混凝土收缩性能的影响。在减水剂掺量不变的条件 下， 膨胀剂掺量分别为 6 、 8 、 1 0 ， 等量取代水泥。混凝 土试验配合比见表 1 。 表 1 试验配合比 本次试验两种养护方式下分别有四组试件， 包括仅掺 减水剂的基准试件( O J C 1 S J C 1 ) 、 三组不同膨胀剂掺量的 试件( O C U 1 S C U 1 、 O C U 2 S C U 2 、 O C U 3 S C U 3 ) ， 在温度 2 0 4- 2 C、 相对湿度4 0 4- 5 的恒温、 恒湿养护室内进行“ 敞开养 护” 和“ 密封养护” 。对于“ 敞开养护” 的试件， 拆模后将混 凝土试件 自然干燥测量； 对于“ 密封养护” 的试件， 拆模后将 试件表面及内腔四周用凡士林及薄膜包封完好后测量， 以 此确保测量过程中混凝土试件与外界不发生湿度交换。 整个测量过程采用千分表人工读数。 2 试验 结果及分析 2 1 敞开养护条件下掺膨胀剂混凝土的早期收缩变形 在前期进行的凝结时间的测定表明， 所有配合 比的混 凝土初凝时间约为5 h左右， 收缩的起测时间以初凝时间5 h 开始； 图2所示给出了在敞开养护条件下的不同掺量膨胀混 凝土收缩曲线 ， 从试验结果中可以看出： ( 1 ) 在2 0 2 、 4 0 5 R H的敞开干燥环境下， 四组 试件在前 7 2 h的收缩均较大， 收缩值范围大致在 6 8 1 9 8 2 1 8 x1 0I mm 1 4 低温建筑技术 2 0 1 4年第 3期( 总第 1 8 9期) ( 2 ) 与只掺减水剂的基准试件 O J C 1相比， 掺入膨胀 剂的三组试件收缩值略有增加； 但膨胀剂掺量越大， 收缩越 小 ， 三组试件收缩值差异并不明显。 ( 3 ) 敞开养护条件下， 四组不同配合 比的混凝土试件 的收缩值对比显示 ， 掺膨胀剂混凝土试件并未表现出补偿 收缩的效果。 ( 4 ) 仅从掺膨胀剂混凝土试件的收缩曲线来看 ， 起测 后的约前十个小时水化反应因素占主导， 发生了较大的收 缩； 此后三组不同膨胀剂掺量的混凝土试件表现了一定的 膨胀效应， 但不明显。 2 2 敞开养护条件下掺膨胀剂混凝土收缩性能分析 从试验结果来看， 与未掺膨胀剂的基准试件 O J C 1相 比， 单掺膨胀剂后( O C U 1 、 O C U 2 、 O C U 3 ， 掺量分别为 6 、 8 、 1 0 ) ， 敞开养护条件下的收缩值略有增加， 但 随着膨 胀剂掺量的增加， 收缩又减少至与不掺膨胀剂基本试件 ( O J C 1 ) 的基本持平的水平。 9 o o 8 0 o l 7 0 0 6 0 0 呈 5 0 0 鬻4 0 0 3 0 0 2 o o 1 o o O 时 I司， I l 图2 敞开养护条件下混凝土7 2 h 收缩曲线 从作用机理分析 ， 造成三组不同掺量膨胀剂收缩值略 有增加的原因主要有两方面： 一方面是由于密封条件下的 水泥水化热导致混凝土内部温度升高， 热量散失缓慢； 另一 方面是密封后混凝土水化过程中产生的泌水、 粘附在封闭 薄膜上的散失水分， 最终又被混凝土重新吸收。 从变形过程分析， 一方面是在混凝土早期刚开始的几 个小时内的水化反应过程中， 相 比基准试件， 膨胀剂的掺人 增加了水化反应需要消耗的水分， 相应地造成收缩增大； 另 一 方面， 膨胀剂的膨胀效应又补偿了部分收缩。从图2中可 以看出， 约十个小时后三组不同膨胀剂掺量的混凝土试件 表现了一定的补偿效应 ； 从补偿效果来看， 膨胀剂掺量最低 的 O C U 1 膨胀补偿效能相对较弱， 整体的补偿效果并不理 想， 试件 O C U 1的整体收缩反而 比未掺膨胀剂的 O J C 1略 大； 膨胀剂掺量较大的试件 O C U 3膨胀补偿效应较为充分 ， 最终试件 O C U 3的整体收缩值相对较小， 与基准试件基本 持平。 2 3 密封养护条件下膨胀混凝土早期收缩变形及分析 收缩的起测时间以初凝时间 5 h开始； 图3给出了密封 养护条件下四组试件从初凝后起测3 d的变形曲线。试验结 果表明， 基准试件经历了先膨胀后收缩的过程， 而三组掺加 膨胀剂的混凝土试件均经历了“ 膨胀一收缩一膨胀一收缩” 的变形过程。造成混凝土试件第一次膨胀的原因前文已经 做过分析， 主要有两方面： 一方面是由于密封条件下的水泥 水化热导致混凝土内部温度升高； 另一方面是密封后混凝 土水化过程中产生 的泌水和其它由于密封无法散失的水 分 ， 又重新被混凝土吸收 。 昌 b 时 间， h 图3 密封养护条件下混凝土7 2 h 变形曲线 造成掺加膨胀剂的混凝土试件的第二次膨胀变形的主 要原因则是膨胀剂膨胀效能的显现。从图3中可以看出， 约 在初凝后 1 1 1 2 h ， 变形曲线开始表现为膨胀走势。但是从 初凝后7 2 h总体来看， 掺人膨胀剂并没有减小混凝土的早期 收缩； 但是与敞开养护相比， 封闭养护条件下混凝土收缩值 有了急剧降低 ， 收缩最大值仅为5 8 61 0 m m。 2 4 密封养护条件下初凝 1 2 h后混凝土的收缩性能以及 密封养护3 d后再敞开养护9 d混凝土的收缩性能 为了进一步明确膨胀剂的补偿收缩效果， 以初凝后 1 2 h 起测， 我们又对各组试件密封养护 3 d以及密封 7 2 h后敞开 养护9 d分别进行了试验 ， 收缩曲线见图 4和图5 。从 图 4 中可以看出， 掺加膨胀剂的混凝土试件比未掺膨胀剂的基 准试件收缩值有较为明显地降低， 且随膨胀剂掺量的增加， 补偿收缩的效果更明显。 吕 吕 宝 时 间， h 图4 密封试件初凝1 2 h 后起测的3 d 混凝土收缩曲线 但同时需要注意的是， 膨胀增幅越大， 其后的收缩回落 值也越大。因此， 膨胀剂的掺量并不是越多越好； 掺膨胀剂 混凝土膨胀后的急剧收缩过程也容易产生裂缝， 这也是控 制混凝土早期裂缝中需要注意和调整的一个重要因素。 昌 昌 宝 时间， h 图5 密封养护3 d 后再敞开养护9 d 混凝土总变形 曲线 羊亮 ： 废豫胶粉对 水泥稳定砂砾强度 的影响研究 1 5 废橡胶粉对水泥稳定砂砾强度的影响研究 芏 ( 海南路桥工程公司 ， 亮 海南三亚5 7 2 0 0 0) 【 摘要】 通过添加其他材料， 提高半刚性基层的路用性能成为 目前研究的主要方向。文中通过分析半刚 性基层混合料材料的组成 ， 试配了水泥稳定砂砾基层材料的配合 比， 确定了六种不同的废橡胶粉掺配比例， 并研 究了掺加废旧橡胶粉对水泥稳定砂砾基层力学性能的影响。文中的试验研究表明， 将废旧橡胶粉应用在公路和 桥梁工程中， 对于保护 自然环境、 减少污染等具有积极的作用。 【 关键词】 水泥稳定砂砾基层； 废橡胶粉； 路用性能 ； 力学性能 【 中图分类号】 T U 5 2 8 3 7 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 4 ) 0 3 0 0 1 5 0 3 0引言 随着我国经济水平的不断提高， 我国公路基础设施快 速发展， 截至 2 0 1 2年底， 我国公路的总里程已达 4 2 3 7 5万 k m， 公路密度为4 4 1 4 k m 1 0 0 k m 。根据现有的研究表明半 刚性基层的强度和模量较高， 整体性较好 ， 对公路建设与经 济发展起到了巨大作用。但半刚性基层材料在使用过程中 易出现开裂 ， 同时抗疲劳性能差。最终导致面层的破坏， 降 低路面的使用性能。 随着全球橡胶工业， 特别是汽车工业的迅速发展， 造成 了大量废橡胶的堆积。合理高效回收利用废橡胶 ， 对世界 各国都具有重大的社会和经济价值。据统计， 我国目前年 消耗橡胶近 2 0 0万 t ， 而回收利用率不到 3 0 。橡胶粉是一 种硫化橡胶 ， 具有 良好的弹性， 将其应用于水泥混凝土中， 既能改善普通混凝土力学性能和耐久性能的不足， 同时可 以解决橡胶粉回收处理问题， 因此科研工作者研发出了一 种新型的“ 橡胶粉 一? 昆 凝土” 复合材料。 文中通过研究基层混合料材料的组成， 研究掺橡胶粉 的水泥稳定砂砾的路用性能， 使基层的强度得到保证 ， 同时 使材料的收缩性能也得到改善， 增强其抗裂性能。同时， 分 析掺橡胶粉的水泥稳定砂砾基层的经济性能指标。文中对 于废橡胶在公路工程 中进行应用， 以及减少污染和保护环 境等具有积极作用。 1 试验原材料及 配合 比设计 水泥选用哈尔滨水泥厂生产的 P 0 3 2 5级普通硅酸盐 图5给出了这组试件密封养护 3 d后再置于温度 2 0 2 、 相对湿度 4 0 5 敞开养护环境下的收缩曲线。从图5 中可以看出， 经过早期密封养护之后四组试件所表现的收 缩值均较小， 且差异不大。叠加上前一阶段的收缩， 1 2 d收 缩值最大的 S J C 1 只有 1 7 3 3 X 1 0 m m， 收缩值最小的 S C U 3 试件的收缩值为 1 3 1 61 0 一m m， 减缩率为 2 4 。这个结 果一方面显现了早期养护对减小收缩的明显效果； 另一方 面 也显现 了在保证早期 3 d密封 养护条 件 的基础上 ， 膨 胀剂 也产生了明显的膨胀补偿效应， 且减缩效率在推荐掺量范 围内随掺量的增加而增加。因此， 对于普通混凝土而言 ， 在 确保早期养护的前提下， 掺膨胀剂对于减少混凝土的收缩 具有一定的膨胀补偿效果； 从减少混凝土早期收缩裂缝的 角度出发 ， 膨胀剂可以作为材料措施根据工程实际情况适 当应用 。 3 结语 ( 1 ) 敞开养护条件下， 膨胀剂只是在混凝土收缩到一 定阶段后才开始表现出膨胀补偿效应， 且膨胀值较小， 并不 能完全补偿早期急剧收缩阶段的收缩量值。 ( 2 ) 密封养护条件下，混凝土的收缩值均急剧减少。 掺加膨胀剂的混凝土开始表现出一定的补偿收缩效果， 在 推荐掺量范围内， 补偿收缩的量值随着掺量的增加而增加。 但在实际应用中， 掺加膨胀剂的混凝土会 出现膨胀与收缩 的反复过程 ， 建议在使用膨胀剂前应先在试验条件下做好 掺量优化 ， 以控制混凝土变形的稳定性。 ( 3 ) 混凝土经过早期密封养护后 ， 再置 于干燥环境 下 ， 收缩量值急剧减降低。加强 昆 凝土的早期养护可以作 为保证膨胀剂补偿收缩、 控制混凝土收缩裂缝的重要措施。 参考 文献 1 廉慧珍， 阎培渝 对膨胀剂在使用中出现问题的讨论 J 施工 技术 ， 1 9 9 9 ， ( 1 1 ) ： 4 95 5 2 朱耀台 混凝土结构早期收缩裂缝的试验研究与收缩应力场 的理论建模 D 杭州 ： 浙江大学， 2 0 0 5 ， ( 3 ) 3 钱晓倩 ， 詹树 林 ， 周富荣 ， 朱耀 台 早期养护时 问对混凝土早 期 收缩的影响 J 沈阳建筑大学学报( 自然科学版) ， 2 0 0 7 ， 2 3 ( 4) 收稿 日期 2 0 1 31 20 2 作者简介 张佚伦( 1 9 8 0一) ， 男 ， 安徽 临泉人 ， 硕 士 ， 一级 注 册结构一 J 一 程 师 ， 从 事泄 凝 土结 构J ： 程 的设 计 与 研究。