浅谈拆模时间、膨胀剂掺量对混凝土限制膨胀率的影响.pdf

第 3 7卷第 3期 2 0 1 1 年 6月 四川建筑科学研究 S i c h u a n B u i l d i n g S c i e n c e 1 9 7 浅谈拆模时间、 膨胀剂掺量对混凝土限制膨胀率 的影响 邓朝飞 ， 王君菊 ( 1 四川建筑职业技术学院， 四川 德阳6 1 8 0 0 0； 2 北京城建建材工业有限公司， 北京1 0 0 0 4 9 ) 摘要： 通过实验， 测试了拆模时间、 膨胀剂掺量发生变化时混凝土的限制膨胀率 ， 研究 了拆模时间和膨胀剂掺量对限制膨胀 率的影响变化规律。实验结果表明： 在其他条件不变时， 混凝土拆模时间越迟 ， 其限制膨胀率越小； 膨胀剂掺量越大 ， 其限制 膨胀率随之增大。 关键词 ： 拆模时间； 膨胀剂掺量； 限制膨胀率 中图分类号： T U 5 2 8 0 4 2 4 文献标识码： A 文章编号： 1 0 0 81 9 3 3 ( 2 0 1 1 ) 0 31 9 7一 o 4 An a l y s i s o f f o r m r e m o v a l t i me， e x p a n s i v e a g e n t d o s a g e o n t h e r e s t r a i n e d - e x p a n s i o n r a t e o f c o nc r e t e D E N G C h a o f e i ， WA N G J u n j u ( 1 S i c h u a n A r c h i t e c t u r a l T e c h n i c al C o l l e g e ， D e y a n g 6 1 8 0 0 0 ， C h i n a ； 2 B e i j i n g U r b a n C o n s t r u c t i o n B u i l d i n g Ma t e ri al s I n d u s t r y C o ， L t d ， B e i j i n g 1 0 0 049 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： By w a y o f t h e e x p e ri me n t ，t h e r e s t r a i n e d - e x p a n s i o n r a t e s o f c o n c r e t e w i t h d i ff e r e n t f o r m r e mo v al t i me， d i ff e r e n t c o n c r e t e o f e x p a n s i o n w e r e t e s t e d， a n d t h e c h ang e r u l e o f r e s t r a i n e d - e x p a n s i o n r a t e s w a s s t u d i e d T h e r e s u l t s i n d i c a t e： t h e l a t e r t h e for m r e mo v al t i me o f c o n c r e t e， t h e s ma l l e r t h e res t r a i n e d e x p ans i o n r a t e； t h e r e s t r a i n e d e x p a n s i o n r a t e i n c r e a s e d w i t h t h e i n c r e a s e o f e x p ant i o n a g e n t Ke y wo r d s ： for m r e mo v a l t i me； e x p ans i o n a g e n t ； res t r a i n e d e x p ans i o n r a t e O 引 言 普通混凝 土在硬化过程 中均会发生体积收缩 ， 最常见的体积收缩是由于混凝土水分的散失或湿度 下降引起的干缩和由于水泥水化热的散失或混凝土 温度下降引起的冷缩。当混凝土的收缩值大于极限 变形值， 收缩变形引起的拉应力大于混凝土的极限 抗拉强度时， 混凝土将产生裂缝， 导致混凝土的整体 性、 耐久性下降。由于不同原因致使开裂和收缩， 使 得人们需要一 种能够减少开裂 和收缩 的新型混凝 土， 所以， 膨胀混凝土应运而生。膨胀混凝土的一种 就是在混凝土配制过程中掺加膨胀剂， 制作补偿收 缩混凝土H 。我国 目前补偿收缩混凝土应用的理 论基础是吴中伟院士提出的补偿收缩理论。他指 出： 混凝土最后达到的变形值 D ( 限制膨胀变形或限 收稿 日期 ： 2 0 1 0 - 0 5 -0 5 作者简介： 邓朝飞( 1 9 7 4一) ， 男， 湖南衡东人， 在读硕士研究生， 讲 师 ， 研 究方 向 ： 建筑材料应用 。 E ma i l ： De n g c f 0 8 3 8 1 6 3 , c o m 制收缩变形 ) 等于最大限制膨胀变形 减去限制收 缩 s ： ， 加上弹性伸长 s 。 ， 加上塑性伸长， 加上或减去 混凝土徐变。当D混凝土的极限拉伸值 = 2 l 0 时 ， 混凝土不会开裂 。所 以， 限制膨胀率直接反 映了补偿收缩混凝土 的膨胀 量大小 ， 是衡量膨胀剂 补偿收缩作用、 抗裂防渗作用大小的关键指标。其 大小直接决定了混凝土的自应力的大小能否达到补 偿收缩和防止开裂的作用。影响混凝土限制膨胀率 的因素很多， 笔者通过实验分析了拆模时间、 膨胀剂 掺量对混凝土限制膨胀率的影响规律。 1 主要原材料 1 ) 水泥 ： 四川双马水泥生产的 P 。 0 4 2 5 R普通 硅酸盐水泥， 水泥的化学成分见表 1 ， 基本性能见表 2。 2 ) 粉煤灰： 成都博磊粉煤灰综合开发有限公司 生产 级灰， 比表面积 2 8 0 0 a m g ； II 级灰经过 M Z L 1 0 0型双筒振动磨粉磨 2 h ， 得到比表面积为 7 0 0 0 c m g的磨细灰。化学成分见表 1 。 1 9 8 四川建筑科学研究 第3 7卷 3 ) 减水剂： 成都华西外加剂厂生产的萘系粉体 减水剂， 推荐掺量为0 8 1 2 4 ) 膨胀剂： 四川成都环业新型建材有限公司生 产的Z Y型、 U E A型膨胀剂， Z Y推荐掺量6 一 8 ， U E A推荐掺量 8 一1 2 。 5 ) 细集料： 中砂采用四川德阳绵远河砂， 细 度模数 2 8 ， 堆积密度 1 4 8 0 k g m ， 表观密度 2 5 8 0 k g m。 ，含泥量为 1 2 ， 泥块含量为 0 2 。 6 ) 粗集料： 碎石采用花岗岩碎石， 粒径范围5 2 0 m m连续级配 ， 针片状含量为 5 O ，含泥量为 0 3 ， 泥块含量为 0 1 。 7 ) 水 ： 自来水。 2 实验方法 2 1 限制膨胀率实验 试件制作时 ， 先把纵向限制器具放人 1 0 0 m n l X 1 0 0 m m 4 0 0 m m 的试模 中， 然后 将混凝土一次装 人试模， 把试模放在振动台上振动至表面呈现水泥 浆为止， 刮去多余的混凝土并抹平， 然后， 把试件置 于温度 2 0 C 2 的环境中养护， 试件表面用塑料 布或湿布覆盖， 以防止水分蒸发。 分别对 自由膨胀的混凝土试件在 1 2 h ， 1 6 h ， 2 4 h ， 3 6 h拆模， 测量其初始长度。然后将试件放人 2 O 2 的水中养护， 分别测定其 3 d ， 7 d ， 1 4 d 的长度， 上述测长龄期一律从成型日算起。试件测 长时， 其方向和位置固定一致， 不得随意变动， 测量 每个试件长度， 应重复 3 次， 取其稳定值。每组成型 的3 个试件， 取其算术平均值， 精确到 1 0 X 1 0 。 。 m 。 限制膨胀率的计算公式如下： = ( f 一f 0 ) 2 式中 试件在 t 龄期时的纵向限制膨胀率； f 试件在 t 龄期时的长度读数； f n 试件长度的初始读数； f 试件的测量标距 。 2 2 力学性能测试 力学性能试验按照 G B 5 0 2 0 4 2 0 0 2 ( 混凝土结 构工程 施工 质量 验 收规范和 G B T 5 0 0 8 12 0 0 2 普通混凝土力学性能试验方法标准 进行， 抗压强 度测试采用边长为 1 0 0 m m立方体试件。 3 混凝土拆模 时间对 限制膨胀率的 影响 拆模时间影响了混凝土试件的初始长度， 初始 长度的变化将严重影响限制膨胀率的大小 ， 所 以， 拆 模时间对限制膨胀率的影响是比较大的。在一般情 况下， 脱模时间以 1 4 2 0 h为宜。使用早期强度高 或新鲜活性好 的水泥时， 可取下限值 ； 使用强度较低 或存放时间较长的水泥时， 可取上限值。 实验使 用 的膨 胀剂 是 Z Y 型膨 胀剂 ， 掺 量 为 8 ； 拆模时间分别为 1 2 h ， 1 6 h ， 2 4 h ， 3 6 h ； 水胶比 为 0 3 1 。混凝土配合 比见表 3 。拆模时间对限制膨 胀率的影响见表 4， 5 ， 如图 1 3所示。 表 3 混凝土配合 比 1 Ta b l e 3 Co n c r e t e mi x 1 k g m 水泥Z Y型膨胀剂细集料粗集料 水 粉煤灰 减水剂 1 2 h 1 6 h 2 4 h 3 6 h 1 2 h 1 6 h 2 4 h 3 6 h 1 2 h 1 6 h 24 h 3 6 h 拆模强度 3 d强度 7 d强度2 8 d 强度 1 2 h 6 h 1 1 4 8 8 6 4 8 7 2 l 4 5 2 8 2 4 2 2 由实验数据可知， 不同拆模时间对混凝土限制 膨胀率的影响较大。拆模时间较早时， 限制膨胀率 较大， 主要原因是较早拆模的试件没有试模对试件 邓朝飞， 等： 浅谈拆模时间、 膨胀剂掺量对混凝土限制膨胀率的影响 1 9 9 图 1 不同拆模时间对限制膨胀率的影响 F i g 1 Effe c t r e mo v a l t i me l i mi t s e x p a n s i o n o f 拆模强度3 d i 虽 度 7 强 度 2 8 d 强度 时间 ， d 图 2不同拆模时间时混凝土强度 Fi g 2 W i t h d i ffe r e n t c o n c r e t e s t ren g t h r e m o v al t i me 的限制和养护的水分 比较充足。拆模时 间越晚 ， 其 限制膨胀率越小， 原因是试件的前期膨胀值较大， 拆 模时间晚的在前期没有吸收足够多的水分使其膨 胀， 所以， 后期就没有达到预先设计的膨胀值。拆模 强度大概在 1 2 h已满足标准要求。所以对于水胶比 为 0 3 1的混凝土来说， 拆模时间应在 1 0 1 2 h之 间。当然不同水灰比的混凝土， 拆模时间是不同的， 但规律一致。 4 膨胀剂掺量对混凝土限制膨胀 率 的影 响 膨胀剂掺量不仅将影响混凝土膨胀值， 还会对 其体积稳定性有所影响。掺量高会导致水泥初期反 应不完全， 发生二次反应会产生延时钙矾石， 引起过 度膨胀 而使混凝 土开裂， 导致混凝土耐久性不 良 3 引。所以 ， 其掺量对限制膨胀率影响的研究是非 常必要的。为了保证混凝 土的拆模强度 ， 拆模时间 统一为 1 6 h ， 实验配合 比见表 6 。 表 6 混凝土配合 比 2 T a b l e 6 C o n c r e t e mi x 2 ( k g m ) 婆 塑量 量 堡 型 3 2 5 61 5 1 1 4 5 1 8 5 1 0 0 4 5 表 7 膨胀剂 Z Y的掺量对限制膨胀率的影响 Ta b l e 7 Th e d o s a g e o f e x p a n s i v e a g e n t ZY l i mi t t h e i mp a c t o f e x pa n s i o n ZY = 6 Y= 1 0 Zy= 1 4 Z Y 掺量 图 3 Z Y掺量对限制膨胀率的影响 F i g 3 ZY c o n t e n t o n l i mi t e d e x p a n s i o n o f 6 0 5 0 4 0 意 。 疆 2 0 1 0 0 拆模 3 d 7 d 2 8 d 时 间 ， d 图4 Z Y掺量对混凝土强度的影响 Fi g 4 Z Y c o n t e n t o n c o n c re t e s t r e n g t h 由实验数据可知， Z Y的掺量越高， 混凝土限制 膨胀率越大。混凝 土强度在拆模 时并无太大差距 ， 随着龄期 的增长 ， Z Y掺量明显影响了混凝土强度 的 发展。掺量越大， 其强度越低。Z Y掺量在 1 4 时 其限制膨胀率 比较大 ， 可能使混凝土的体积稳定性 较差， 还可能使膨胀剂不能完全水化， 导致延时钙矾 石的产生而使混凝土开裂。所以在使用 Z Y膨胀剂 时， 一定要协调好混凝土膨胀值和强度的关系， 否则 将造成重大损失。 4 2 膨胀剂 U E A的掺量对混凝土限制膨胀率的影 响 实验条件同掺 Z Y的混凝土， 分别测定 U E A掺 量为 8 ， 1 2 ， 1 6 时 的限制膨胀率 ， 实验数据见 表 8 ， 如图 5 ， 6所示 。 表 8 膨胀剂 U E A的掺量对限制膨胀率的影响 T a b l e 8 Th e UEA e x p a n s i v e o fa g e nt d o s a g e O ff t h e im p a c t o f li mi t e d e x p a n s i o n 4 1 膨 胀 剂Z Y 的 掺 量 对 混 凝 土 限 制 膨 胀 率 的 影 錾 鑫 矗 簦 晌 丝 ! ! 丛 膨 胀 剂z Y 掺 量 分 别 为 6 ， 1 0 ， 1 4 ， 实 验 数 。8 鬟 薹 据见表 7 ， 如图 3 ， 4所示。 一 墨 一 三 ： 丝6_ ： 3 2 1 0 哥 磊 舳 加 卯 如 加 m 0 皇 、 髓蹑 四川建筑科学研究 第 3 7卷 图5 U E A掺量对限制膨胀率的影响 F i g 5 UEA c o n t e n t o n l i mi t e d e x p a n s i o n o f 5 0 4 0 日 皇 0 、 蓍2 0 1 O 0 拆模强度 3 d 强度 7 d 强度 2 8 d 强度 时间 ， d 图6 U E A掺量对混凝土强度的影响 Fi g 6 UE A c o n t e n t O n c o n c r e t e s t r e n g t h 由实验数据可知， U E A掺量越高， 限制膨胀率 越大。限制膨胀率的后期发展速度比较缓慢， 前期 相对较快， 这样将减少延时钙矾石对混凝土体积稳 定性的威胁， 相对提高了混凝土的耐久性。但是由 于 U E A的掺人， 使混凝土强度明显下降， 尤其是后 期强度， 掺加 U E A混凝土膨胀剂， 混凝土 2 8 d 强度 将下降 1 0 ， U E A掺量越多其后期强度越低。严重 时， 将达不到混凝土设计强度等级。所以对 U E A的 使用， 尤其在掺量方面要慎重。 5 结 论 1 ) 混凝土拆模时间越迟， 其限制膨胀率值越 J 、 。 2 ) 限制膨胀率随膨胀剂掺量的增加而增加 ， 早 期膨胀发展较快 ，1 4 d龄期或 2 8 d龄期后趋于稳 定 。 参 考 文 献 ： 1 吴中伟， 张鸿直 膨胀混凝土 M 北京： 中国铁道出版社， 1 9 8 9 2 李光明， 逢鲁峰， 等 免振捣混凝土的质量控制要点及工作性 能测试方法 J 混凝土与水泥制品， 1 9 9 8 ( 6 ) ： 1 2 1 5 3 D a v i d M c D o n a l d D e l a y e d e t t r i n g i t e f o r m a t i o n a n d c u ri n g i m p l i c a t i o n s o f t h e w o r k o f K e l h a m J C e m e n t a n d C o n c r e t e R e s e a r c h ， 1 9 9 8 ， 2 9 ( 1 2 ) ： 1 8 2 7 1 8 3 0 4 莫样银， 卢都友 ， 梅来宝， 等国外延迟性钙矾石反应研究进展 及评述 J 混凝土， 2 0 0 0 ( 1 ) 5 T a y l o r H F W e t c D e l a y e d e t t r i n g i t e f o r m a t i o n J C e m e n t a n d C o n c r e t e R e s e a r c h， 2 0 01， 31： 6 8 3 9 3 6 阎培渝 ， 陈广智 养护温度和胶凝材料组成对膨胀剂限制膨胀 率的影响 J 建筑技术， 2 0 0 1 ( 1 ) 欢迎订阅 四川建筑科学研究 杂 志 四川建筑科学研究 创刊于 1 9 7 5年， 由四川省建筑科学研究院主办， 人选“ 中国科技论文统计源核心 期刊” 、 “ 中文建筑科学类核心期刊” 的建筑科技期刊， 亦是四川省优秀期刊， 已加人“ 万方数据( C h in a I n f o ) 系统 科技期刊群 ” 、 中国学术期刊( 光盘版) 和“ 中国期刊网” 等。主要反映建筑科研的成果及其推广应 用， 反映建筑科技最新发展 ， 可供从事土木建筑工程的科研 、 设计 、 施工生产和基建单位 的科技人员及建筑类 大专院校师生阅读。2 0 0 5年， 成立了首届编委会， 有幸聘请到赵国藩院士、 陈肇元院士、 沈世钊院士、 吕志涛 院士、 谢和平院士和郑颖人院士等多位知名专家、 教授担任本刊编委， 为本刊的发展出谋划策。 四川建筑科学研究 主要栏目有： 建筑结构， 建筑物鉴定、 加固与耐久性。 地基与基础。 建筑材料。 建筑 抗震， 建筑设计与节能， 施工及管理等。 四川建筑科学研究 为双月刊， 国际大 1 6开本， 双月末 2 5日出版， 国内外公开发行 ， 每期定价 l 2 0 0 本， 全年订价 7 2 0 0元。 四川建筑科学研究 编辑部， 电话： ( 0 2 8 ) 8 3 3 7 0 4 1 7 ， 8 3 3 7 1 8 0 5 ， E m a i l ： b i b s c j k y c o n c n ， b j b s c j k y e n 。全国各地邮政局( 所) 均可订阅， 如漏订， 也可直接向本刊编辑部邮购。 T I S S N 1 0 0 81 9 3 3 国内邮发代号 ： 6 21 2 一 C N 5 1 1 1 4 2 T U 国外发行代号 ： B M 5 8 3 8 地 址： 四川省成都市金牛区一环路北三段5 5号 邮政编码： 6 1 0 0 8 1