减缩剂对混凝土收缩性能影响的试验研究.pdf

第 4 4卷 第 8期 2 0 1 5年 8月 当 代 化 工 C o n t e mp o r a r y C h e mi c a l I n d u s t r y V o 1 4 4N o 8 A u g u s t ，2 0 1 5 减缩剂对混凝土收缩性能影响的试验研究 常 瑶 ( 陕西铁路工程职业技术学院， 陕西 渭南 7 1 4 0 9 9 ) 摘 要： 针对掺高效减水剂导致早期混凝土 自收缩增大，收缩时间提前等问题，提出一种掺加减缩剂的 方式。采用立杆式收缩测量方法 ，对两种不同减缩剂进行干缩试验，从而得到效果比较明显 、混凝土力学性能 得到明显改善的一种复合外加剂材料。通过试验研究表明，减缩剂 B S AR较减缩剂 D S A R对混凝土在抗压 、 抗折 、收缩率方面要明显具有优势，并确定缩减剂 B的最佳掺加量。 关键词 ：高效减水剂；混凝土；缩减剂 B；立杆测量；试验 中图分类号 ：T Q 1 7 8 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 6 7 1 0 4 6 0( 2 0 1 5 )0 8 1 7 8 5 0 3 Ex pe r i m e nt a l Re s e a r c h o n Ef f e c t o f S hr i nka g e Re duc i ng Ag e nt o n t he Sh r i n ka g e Pe r f o r m a nc e o f Co nc r e t e C删 G 0 ( S h a a n x i Ra i l wa y I n s t i t u t e ， S h a a n x i We i n a n 7 1 4 0 9 9 ，Ch i n a ) Ab s t r a c t ： Ai mi n g a t t h e p r o b l e m s o f e a r l y c o n c r e t e s e l f s h r i n k a g e a n d s h r i nk i n g i n a d v a n c e ， a n e w me t h o d o f a d d i n g s h r i n k a g e r e d u c i n g a g e n t wa s p u t f o r wa r d T h e v e i c a l r o d t y p e s h ri nk a g e me a s u r e me n t me t h o d wa s u s e d t o c a r r y o u t t h e s h r i n k a g e t e s t o f t wo d i f f e r e n t s h r i n k a g e r e d u c i n g a g e n t s ， S O a s t o g e t a c o mp o s i t e a d d i t i v e ma t e r i a l wh i c h c a n o b v i o u s l y i mp r o v e t h e me c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f c o n c r e t e T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e s h r i nk a g e r e d u c i ng a g e n t B- S AI l i s b e t t e r t h a n s h r i n k a g e r e d u c i n g a g e n t D S AR i n t h e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h ，fl e x u r a l s t r e n g t h a n d s h r i nk a g e r a t i o o f c o n c r e t e ， a n d t h e b e s t a d d i n g a m o u n t o f t h e s h r i n k a g e r e d u c i n g a g e n t B h a s b e e n d e t e r m i n e d K e y wo r d s ：Hi g h p e r f o r m a n c e wa t e r r e d u c e r ；Co n c r e t e ；S h r i nk a g e r e d u c i n g a g e n t B：Ve r ti c a l b a r me a s u r e me n t ； Ex p e r i m e n t 传统混凝土与高性能的混凝土典型的区别在于 是否加入了高性能的减水剂，从而具备高流动性与 高耐久性等特点 。但通过实践工程应用发现 ，高效 减水剂虽然在一定程度上改善了混凝土自身的结 构，并使得其具备更高的性能，但是其在抗收缩方 面性能却大大的下降，特别是在混凝土早期的收缩 方 面的影响很大 。因早期过度收缩 ，导致混凝土 出 现裂缝 ，并且在工程实践 中这些裂缝通过 肉眼不能 看 到” ，从而给工程埋下巨大的隐患 。因此 ，如何 提高混凝土收缩性能、 抗压强度等成为研究的重点 。 本文则通过干缩与强度试验 ， 筛选 出一种效果最好 ， 强度影响最小的减缩剂，并对其掺量进行确定。 1 试验部分 1 1 主要原材料 混凝土制备主要 的材料包括 自来水 、水泥 、高 效减水剂 、石子 、砂子等 ，其中高效减水剂包括聚 羧酸减水剂 ( P C A)、萘 系减水剂 ( F D N)、脂肪 族减水 KJ ( S A F ) ，在本文试验 中取 P C A 减水剂 ，减 水率在 2 0 3 0 ，常用掺量在 0 5 一 1 之间；水 泥选择 由联合水泥生产的 P 1 4 2 5基准水泥， 细度为 1 7 ， 标准用水量为 2 4 ，初凝时间 ( t ) 为 1 6 9 mi n ； 各种集料则全部取 自四川 甘孜混凝 土制备有 限公 司； 减缩剂则两种减缩剂， 其 中缩减剂 B则为 白色透 明液体， 缩减剂 D则为呈现为蓝色液体， 推荐掺量 在 1 3 。 1 _ 2 试验方法 1 2 1 干燥收缩试验 针对干缩试验的方法 ，各个 国家其基本的思路 都是对定期对放置在特定温度的试件长度进行测定 ，但不同是在试件 的长度 、干燥条件 以及测量的 时间。我 国针对砂浆和混凝土干缩 的测定则主要包 括 J C T 6 0 3 2 0 0 4、J G J 7 0 2 0 0 9、G B T 5 0 0 8 2 2 0 0 9 三个不 同的标准 。在本文的研究 中，则直接采用 J C T 6 0 3 2 0 0 4 ，将试件尺寸定为 2 5 m m x 2 5 m m x 2 8 0 mm， 水泥 ： 砂子= 1：2 ，具体的用水量则当胶 砂流动性在 1 3 0 1 4 0的时候进行确定。在试件成模 后加水， 养护 2 4 h 进行脱模 ， 并将其放置在 ( 2 0 2 )。 C的温度 ，相对湿度在 ( 6 05 )的条件下 ， 在试件成型之后 ( 一般为 3 d ) 取出放人恒温室， 测 收稿 日期 ： 2 0 1 5 - 0 7 -1 6 作者简介： 常瑶 ( 1 9 8 6 -)，女，河北唐山人，助教，硕士研究生，毕业于西安建筑科技大学，研究方 向：土木工程施工、工程管理 、物流工程 与管理。E - m a i l ：c h a n g y a o l 2 1 2 6 c o m 。 化 工 2 0 1 5年 8月 定其初始长度 L ，然后放人恒温室后 ，在 1 、2 、3 、 7 、1 4 、2 1 、 2 8 d时取 出对其长度进行测量 ，测量混 凝土收缩率的变化。其中，混凝土收缩率计算公式 为 ： s = 一 1 0 0 ( 1 ) 式中： 一在试验期 f 内的干燥收缩率 ， 一 初始试件长度，ra m； 厶 一试验期 t 的长度，mm。 1 2 2 混凝土抗强度试验 根据 G B T 5 0 0 8 1 2 0 0 2 普通混凝 土力学性能 试验方法标准，将试件的标准定为 1 0 0 m m1 0 0 m il l X 1 0 0 m m ， 其具体方法为采用 WA W一 1 0 0 0液压 式 压 力 机 连 续 均 匀 的加 荷 ，其 加荷 速 度 为 0 - 3 MP a s ，直到该试件最终损坏 ， 则终止。其抗压强度 计算公式为 ： =P A ( 2) 式中 ： 一抗压强度； P 一 压 强 ，N； 一 承压的面积 ，mm ，并以 3 次连续试验作为基本 1 2 _ 3 抗折强度试验 参照 G B T 5 0 0 8 1 2 0 0 2 普通混凝土力学性能 试验方法标准 ，将试件长度设定为 1 0 0 m m1 0 0 mm x 3 0 0 fi l m，加荷速度为 0 0 3 MP a s ， 测试结果根 据如下公式处理 ： F f =F l ( b h ) ( 3) 式 中：F f 一混凝土的抗折强度 ； ，一支座间的跨度 ； F一表示破坏负荷大小 ； b一试件自身的宽度 ； h一试件的高度 ，同样以 3 个试件测试的平均值为准。 2 D B缩减剂试验配合 比设计 为更好的得到试验结果和工程应用的方便 ，将 水灰比量定为 0 5 ， 水泥用量定为 3 6 0 k g m , 高效减水 剂掺量设定为0 6 5 ， 砂率设定为4 4 ， 此时该配合 比设计后其减水率在 3 0 。 表 1 单掺单位体积材料用量及坍落度 Ta bl e 1 M i x i ng uni t vo l um e mat e r i al do s a ge a nd s l ump 注：D 1 、D 2 、D 3 、B I 、B 2 、B 3分别表示 D种与 B种缩减剂掺量 为 1 、1 5 、2 。 对此， 根据 G B 8 0 7 6 2 0 0 9 混凝土外加剂 对掺 外加剂混凝土配合比的要求 ， 本研究将混凝土水泥用 量定为 3 6 0 k g m3 , 用水量则需要满足坍落度在( 2 1 0 l O ) mm区间即可 。 同时对试验采用单掺和复掺两种方式 ，其具体 如表 1 和表 2 所示 。 表 2 复掺单位体积材料用量及坍落度 Tabl e 2 M i x i ng uni t vo l um e o f ma t e r i a l c ons um pt i on and s l u m p 注 ： C D与 C B分别表示减水剂与 D B缩减剂混合 ， 掺量为 1 、 1 5 、 2 。 3 试验结果与分析 3 1 干燥收缩率试验结果 通过干燥收缩试验 ，可得到如图 1 所示的干燥 收缩试验结果。 龄期 d 龄期， d 图 1 单掺和复掺对干燥收缩率影响 Fi g 1 Si ngl e o r c ompl e x i nflu e nce o n t he dr y s hr i nkage r a t e 3 2 D与 B减缩剂对混凝土的力学性能测试 通过采用抗折和抗强度试验 ，可得到如图 2所 示的试验结果。 3 3 结果分析 在对图 1的分析 中可 以看 出，试验 中无论是采 用单掺的方法 ，还是采用复合掺量的方法 ，D与 B 都大幅降低 了混凝土 的干燥收缩率 。其 中，对减缩 剂 D来讲， 与基准的掺量相比， 混凝土在 2 8 d 的时 候， 其减缩率为 3 1 O 、 1 9 7 、 2 4 5 ；与此同时， 采 用 复合 外 加 剂 的混 凝 土收 缩率 则 为 4 0 4 、 2 6 9 、3 7 5 。另外 ，试验发现如采用单掺减水剂 的方式 ，在 2 8 d的时候其减缩率的大小为 6 7 ， 降低的幅度是 比较小 的，说明采用单掺减水剂 的方 式对混凝土整体 的收缩率的影 响不大。 第 4 4 卷第8期 常 瑶 ，等：减缩剂对混凝土收缩性能影响的试验研究 1 7 8 7 同时通过对不同掺量下的混凝土收缩率的比较 最小，并且此时的抗折强度提高最高，为最佳掺量。 中 ，可 以发现在复合掺量下 ，减缩剂 D对混凝土影 响不 同，在早期 D掺量为 2 的时候 ，其收缩效率 最好 ，但在 2 8 d后 ，则以 1 的掺量效果最好 ，但 从整体来讲，2 8 d后在掺量为 1 的条件下，单掺 减缩率 ( 3 l )要小于复合减缩率 ( 4 0 )。而减 缩剂 B在掺量为 1 的情况下 ， 其减缩效果 比较好 ， 在掺量为 1 5 、2 的情况下则效果不明显 。由此 可以得出在减缩率方面 ， 减缩剂 B要好于减缩剂 D。 从图 2的力学结果来看 ，采用单掺方式混凝土 自身的强度要低于基准混凝土的抗压强度。采用复 合添加外加剂的情况下 ，其抗压 的强度则要普遍高 于基准混凝土的强度。 同时 由图中复合图形的分析 ， 减缩剂的加入会在一定程度抵消减水剂引起 的混凝 土抗压强度的提高， 但是对单掺和复合的比较发现， 采用复合的方式，在掺量为 2 的条件下 ，其抗压 的强度要高于单掺减水剂下的强度 1 9 2 。 ； 皇2 5 璧 墨 0 Fi g 2 The c ompr e s s i ve s t r e ng t h t e s t of c onc r e t e admi x t ur e 表 2混凝土试件抗折强度 比较 T a b l e 2 Fl e x u r a l s t r e n g t h o f c o n c r e t e s p e c i m e n s 另外在抗折强度方面， 在复合情况下 B缩减剂 抗折强度提高比例要高于缩减剂 D，同时当掺量在 1 的时 候抗 折 强度 提高 最高 ，分别 为 9 7 1 、 9 1 2 、7 0 6 f 表 2 ) 。 由此 ，通过试验结果分析可知 ，当掺量在 1 的 时候 ，缩减剂 B与减水剂 c复合时其抗压强度影响 4 复合外加剂缩减机理 通过化学分析可以得到， 高效减水剂中包含着大 量的羧基 、 经基等，属于阴离子表面活 生 剂 。 ，从而 在水泥进行水化的过程 中释放 出大量的带正 电的钙 离子 ， 从而提高水泥自身的吸附作用， 增强混凝土的 力学性能 ， 并对混凝土的收缩产生影响。 而在加入了 减缩剂之后， 在两者的共同作用之下， 减缩剂则溶解 到了溶液当中， 在一定的程度上减低了其内部溶液的 张力， 但是其不会和减水剂产生反应 ， 从而影响水泥 的水化过程 ，因此 ，对混凝土整体的力学影响不大。 由此在两者不同化学物质的协同下， 即降低了干燥收 缩， 也使得其产生 良好的减少效果， 大大提高了混凝 土的使用寿命，防止开裂等问题的产生。 5 结 语 通过采用两种不同减缩剂进行试验 ，得到如下 结论 ： ( 1 ) 单掺与复合都可有效的降低混凝土的收缩 率，但减缩剂 B效果要好于减缩剂 D ； ( 2) 在复合情况下 ，以 2 8 d作为效果评价点 ， 缩减剂 B和 D的减缩效果呈现不同变化趋势 ， 但整 体来看减缩剂 B减缩效果好 ； ( 3 )通过抗折和抗压试验 ，减缩剂 B对混凝 土的抗压效果影响最小 ，同时抗折强度最高。 ( 4)综合试验数据可知道 ，减缩剂 B 与高效 减水剂复合效果最好。 参考文献： 1 李林香， 谢永江 混凝土的收缩及防裂措施概述 J 昆 凝土，2 0 1 1 ( 4 ) ： 1 1 3 一】 1 7 2 乔墩， 钱觉时冰 分迁移引起的混凝土收缩与控S fJ J 材料导报， 2 0 1 0 2 4 f 9 1 ： 7 9 8 3 3 J S a l i h a ， E R o z ie r e I n fl u e n c e o f s h r i n k a g e r e d u c i n g a d m i x t u r e s o n p l a s t i c a n d l o n g - t e r ms h r i n k a g e C e me n t a n d C o n c r e t e C o mp o s i t e s ， 2 01 1 ， 3 3 ( 3 ) ： 2 0 921 7 4 乔墩 减缩剂对水泥基材料收缩抑制作用及机理研究 D 重庆： 重庆 大学， 2 0 1 0 5 王恒昌 房满满， 陈春泉， 等萘系与聚羧酸系减水剂对水泥基材料性 能的影响【 J 混凝土， 2 0 0 9( 3 ) ： 6 6 6 9 6 刘丽霞， 杨长辉 掺聚羧酸减水剂的高强混凝土塑性收缩与抗裂性能 研宄 J l混凝土， 2 0 0 9( 1 0 ) ： 8 0 8 2 7 邓义群，王培铭 减水剂对水泥净浆早期 自收缩性能的影响 J 】 武汉理 工大学学报，2 0 0 8 ， 3 0 ( 1 2 ) ： 2 3 2 6