膨胀剂掺量对自密实混凝土收缩性能的影响.pdf

1 1 1 4 建 筑 技 术 Ar c h i t e c t u r e T e c h n o l o 第4 2卷第 1 2期 2 0 1 1 年 1 2月 Vo 1 4 2 No 1 2 De c 2 Ol 1 膨胀剂掺量对 自密实混凝土收缩性能的影响 李 宁，叶燕华，杜艳静，朱铁梅 (南京工业大学 土木工程学院 ， 2 1 0 0 0 9， 南京 ) 摘要： 自密实混凝土具有降耗 、 环保 、 密实等优点 ， 在工程结构 中的应用 日趋广泛 ， 但 自密实混凝土的收缩 是影响其应用的主要因素 。根据对3 6 根 自密实混凝土棱柱体进行的试验 ， 对膨胀剂掺量等因素对自密实混凝土 收缩性能进行分析研究， 结果表明自密实混凝土掺人膨胀剂将延迟收缩变形的发展， 膨胀剂掺入量会影响自密 实混凝 土的收缩性能。 关键词 ： 自密实混凝土 ； 收缩变形 ； 膨胀剂掺量 ； 养护时间 中图分类号： T U 5 2 8 3 1 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 0 4 7 2 6 ( 2 0 1 1 ) 1 2 1 1 1 4 0 4 D FL U E NC E oF E XPA NI ) I NG AGE NT C oN r E NT oN S HRl NKAGE PERFoRM ANCE oF S ELF CoM P ACT G CoNCRETE L I N i n g ，Y E Y a n - h u a 。D U Y a n - j i n g ，Z H U T i e - me i ( C o U e g e o f C i v i l E n g i n e e r i n g ， N a n j i n g U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ， 2 1 0 0 0 9， N a n j i n g ，C h i n a ) Ab s t r a c t ：S e l f - c o mp a c t i n g c o n c r e t e h a s a d v a n t a g e s s u c h a s l o we r c o n s u mp t i o n ，p r o t e c t i n g e n v i ron me n t a n d c o mp a c t i n g ，wh i c h i s g e t t i n g mo r e a n d mo r e wi d e s p r e a d a p p l i c a t i o n i n t h e e n g i n e e rin g s t r u c t u r e Ho we v e r ，t h e s h rin k a g e i s t h e ma i n f a c t o r f o r t h e a p p l i c a t i o n o f s e l f c o mp a c t i n g c o n c r e t e Ex p a n s i v e a g e n t a n d o t h e r f a c t o r s wi t h r e g a r d t o t h e s h rin k a g e p e r f o r ma n c e o f s e l f - c o mp a c t i n g c o n c r e t e we r e an a l y z e d a n d i n v e s t i g a t e d b a s e d o n t h e 3 6 s e l f - c o mp a c t i n g c o n c r e t e p ris m t e s t s Th e r e s u l t s s h o w t h a t t h e d e v e l o p me n t o f s h rin k a g e wi l l b e d e l a y e d b y a d d i n g e x p a n s i o n a g e n t a n d t h e s h r i n k a g e p e rf o rm a n c e o f s e l f - c o mp a c t i n g c o n c r e t e wi l l b e a f f e c t e d b y t h e a d d i t i v e a mo u n t o f e x p a n s i v e age n t Ke y wo r d s ：S e lf - c o mpa c t i n g c o n c r e t e ；s h rin k a g e ；t h e a d d i t i v e a mo u n t o f e x p an s i v e a g e n t ；c u rin g t i me 自密实混凝土具有利用工业废物 、 节约水泥 、 降低 能耗 、 改善环境 、 提高效率等优点 ， 作为绿色环保建 筑 材料已在国内外得到广泛应用。 随水胶比降低、 矿物细 掺料掺人及胶凝材料用量增加 ，也改善了自密实混凝 土内部微观结构 ， 使其结构致密 ， 耐久性相应提高 ， 拓 展了混凝土在工程结构中的应用 2 J 。但由于自密实混 凝土水胶比相对较低 ， 相对于普通混凝土收缩较大 ， 成 为影响其耐久性的主要 因素。 关于影响自密实混凝土收缩的因素，已有学者提 出骨料含量、 水胶比、 水泥品种、 矿物掺合料等， 但环境 因素、 养护条件等的影响也不能忽视 。此外 ， 在工程 应用中， 为更好地提高钢管对核心混凝土的约束作用。 常掺入少量膨胀剂，膨胀剂掺量也会影响自密实混凝 土收缩性能6 I7 1 。 本文基于钢管 自密实混凝土的工程应用，考虑膨 胀剂掺量及外界养护条件对自密实混凝土收缩性能的 影响，在室温条件下进行了3 6 根自密实混凝土棱柱体 收稿 13期 ： 2 0 1 1 - 0 9 2 7 基金项 目： 江苏省自然科学基金资助( B K 2 0 0 6 1 7 9 ) 作者 简介 ：李 宁 ( 1 9 6 8 - ) ，女 ，江 苏盐城 人 ，工程 师 ， e m a i l ： l i n i n g 一 6 81 0 1 1 1 6 3 C O rn ( 7 5 m inx 7 5 m mx 2 8 5 m m) 的收缩性能试验， 分别考虑不 同膨胀剂掺量 ( 0 ， 5 ， 1 0 ， 1 5 ) 及 不同养护时间的 收缩性能 ， 分析U E A I V 膨胀剂掺量对 自密实混凝土收 缩的影响8 ,9 1 。 1 试验材料 1 1水 泥 试验采用中国水 泥有限公司生产的海螺牌4 2 5 普 通硅酸盐水泥 ， 其技术指标见表1 。 1 2 骨 料 粗骨料选用粒径5 1 9 m m连续级配 的石子 细骨 料选用细度模数为2 5 1 的中砂 ， 粗 、 细骨料物理性能和 筛分分析分别见表2 ， 3 ， 4 ， 5 。 1 3 粉煤灰 采用华能南京电厂产F 类I 级粉煤灰 ，物理性能指 标见表6 。 1 4 减水 剂 试验选用苏博特公司产J M P C A 混凝土超塑化剂。 该减水剂为棕红色液体 ， 具有大减水作用 ， 混凝土减水 率最高达3 5 以上 ； 具有高保坍作用 ， 2 h 混凝土坍落度 基本不损失。 2 0 1 1 年 1 2月 李宁。 等 ： 膨胀剂掺量对 自密实混凝土收缩性能 的影响 1 1 1 5 表 1 水泥性能指标 烧失量， 细度， 初凝时间 终凝时间 3 d 强度 MP a 2 8 d 强度 MP a 安定性 h： rai n h： mi n 抗折强度 抗压强度 抗折强度 抗压强度 3 4 9 0 -3 2 ： 4 3 3 ： 3 7 合格 6 1 2 8 4 9 4 5 0 8 表 2 粗骨料主要物理性能 粒径， 含泥量 泥块含量 针片状含量 压碎指标 表观密度， 准积密度， m m ( k r m ) ( k g m3 ) 5 1 9 O2 O 4 7-4 27 0 o 14 2 8 表 3 石子筛分分析 筛孔 直径 ram 1 9 l 6 9 5 4 7 5 2 I 3 6 分计筛余， O 6 7 2 3 O 8 5 5 9 8 1 9 4 7 O 5 3 累计筛余， O 6 7 2 3 7 5 7 9 7 3 9 9 2 9 9 7 3 评价 粒 径在5 1 9 l I ll I l 之间 。 级配连续 表 4 细骨料物理性能 细 度 模 数 含 泥 量 泥 块 含 量 级 配 区 J表 观 密 度 (k n ， 2 5 I l O 7 O II I 2 6 0 0 表 5 砂筛分分析 筛孔直径 n u n 5 2 5 1 2 5 O 6 3 0 3 1 5 0 1 6 分计筛余， 4 3 1 2 3 1 2 6 1 4 3 3 3 6 1 7 7 累计筛余， 4 3 1 6 6 2 9 2 4 3 5 7 7 1 9 5 4 评价 细度模数为2 5 1 ， 属于中砂 表 6 粉煤灰物理性能指标 细度 需水量 烧失量 三氧化硫 含水率 表观密度 ( 4 5 m 方孔筛筛余) ， ， ， ， ( k g m 3) 4 6 9 3 0 7 2 0 8 O O O 9 23 0o 1 5 膨 胀 剂 试验采用南京特种建材厂产低碱型U E A I V 膨胀 剂 ， 其相对密度为2 8 5 ， 比表面积2 5 0 0 3 0 0 0 c m2 g ， 外观 为粉红色粉末，其化学成分及物理力学性能指标见表 7。 8。 表 7 U】 巳 A一 膨胀剂化学成分 S i 0 2 l l F e 20 l C a O I i g O I S O ， T i0 L o s s 1 5 8 5 1 5 0 7 0 9 3 f 3 5 1 5 3 0 6 2 4 3 3 0 7 9 2 1 2 2 配合 比设计 自密实混凝土试件的配合比设计如表9 所示 ， 设计 编号为s c c l ， s c c 2 , s c c 3 和s c c 4 ， 掺入U E A I V膨胀剂量分 别为0 ， 5 ， 1 0 和1 5 。 3 试验方法 制作7 5 mm x 7 5 mm x 2 8 5 mm的棱柱体试件3 6 个 ， 利 用埋设在试件两端的探头作为基准测点，用比长仪测 表 8 UE A一 膨胀剂物理力学性能 检验项 目 指标 值 检 验值 单项判定 细度 0 0 8 m m筛筛余 l 2 7 6 合格 初J m i n 4 5 1 5 0 合格 凝结时间 终凝 l 1 1 0 4 h2 0 rain 合格 水 中 7d 0 0 2 5 O 0 2 6 合格 限制膨胀 率 2 8 d ， ， 空气中2 1 d 一 O O 2 0 0 1 4 合格 3d ， ， ， 抗压强度 7d 2 5 2 8 9 合格 MP a 2 8 d 4 5 4 9 8 合格 3d ， 抗折强度 7 d 4 5 4 6 合格 ， MP a 2 8 d 6 5 7 5 合格 氧化镁 5 2 O 5 合格 含水率 3 1 2 合格 总碱量 0 7 5 0 4 合格 氯离子 O o 5 O 0 1 合格 表 9 自密实混凝土配合比设计 k g m3 编号 石子 砂子 水泥 粉煤灰 减水剂 水 膨胀剂 U E A I V s c c l 8 6 4 7 6 6 2 3 1 8 8 21 2 5 4 8 1 7 0 0 0 s c c 2 8 6 4 7 6 6 2 3 0 28 2 01 9 4 8 1 7 0 2 6 6 5 s e e 3 8 6 4 7 6 6 2 28 69 1 91 -3 4 8 1 7 0 5 3 1 1 O s c c 4 8 6 4 7 6 6 2 2 71 0 1 8 O 6 4 8 1 7 0 7 9 7 1 5 量试件的长度 ， 测量精度为0 O 1 m i l l 。对掺人 ( 0 ， 5 ， 1 0 ， 1 5 ) U E A I V 膨胀剂 的自密实混凝土在不 同养 护时间( 1 ， 3 ， 7 d ) 进行收缩测试 。试验模具及测试仪器 分别如图1 和图2 所示。 图 1 试验模具 图 2 测长仪 l 1 1 6 图6 1 O 膨胀荆掺量的收缩变化 一 邑 【 x 一 瓣婚 四 一 。 H ) 锝好 2 0 1 1 年 1 2 月 李宁 ， 等 ： 膨胀剂掺量对 自密实混凝土收缩性能的影响 1 l 1 7 姗 婚 皿 苔 爱 将 婚 皿 瓣 婚 皿 龄期( d ) 图 8 养护 1 d的收缩变化 龄期， d 图 9 养护 3 d的收缩变化 图 l O 养护 7 d的收缩变化 自收缩在2 8 d 前便超过掺入1 O 膨胀剂的情况 ， 然后 自 收缩量不断增大。对自密实混凝土的补偿收缩作用减 小 ， 可见 1 5 的膨胀剂已过量 ， 说明膨胀剂必须适量 ， 以免产生加大自收缩的副作用。 4 3 不同龄期自密实混凝土收缩在9 0 d 收缩量中的比率 为更好地了解 自密实混凝土试件的体积变化发展 过程 ， 现将4 个龄期( 7， 2 8 ， 4 5 ， 6 0d ) 所 占自密实混凝土 9 0 d 收缩量的比率列于表1 0 。 表 1 0各龄期变形量所 占9 0d的比率 养护 时间 膨 胀剂 龄期， d ， d 掺量 7 2 8 4 5 6 0 9 0 0 5 O 8 2 95 9 7 l o o l l O 6 0 8 9 91 9 4 l O O 1 5 5 7 8 3 9 0 9 4 1 o 0 O 3 7 7 9 9 4 9 6 1 0 o 3 1 0 5 4 8 5 8 9 9 3 1 o o 1 5 5 0 8 3 8 9 9 5 1 0 o 0 l 5 6 8 8 9 9 3 1 0 0 7 l O 5 2 8 7 91 9 3 1 0 o 1 5 4 3 7 0 7 8 8 8 1 0 o 由表1 0 可知， 膨胀剂的掺入使 自密实混凝土7d 和 2 8 d 收缩量所 占的比率增加 ， 但掺1 5 膨胀剂的情况却 比掺1 0 膨胀剂的情况所 占的比率小 。在2 8 d 6 0 d 的 收缩变化过程中可以看出， 相对于掺入膨胀剂的情况， 未掺膨胀 剂 的自密实混凝土收 缩发展速度较 快 ， 掺 1 0 膨胀剂的 自密实混凝土试件此时收缩发展变化最 小，掺1 5 膨胀剂的自密实混凝土试件此时收缩发展 变化介于未掺膨胀剂和掺1 0 膨胀剂情况之间 ，可见 膨胀剂的掺入使 自密实混凝土早期收缩加快 ，后期收 缩减慢 ， 需注意的是膨胀剂的掺入量并不是越多越好 ， 重要的是掺入膨胀剂后的后期收缩变化要小。 5结语 ( 1 )未掺膨胀剂的自密实混凝土收缩快速增大阶 段主要在第1 d ， 随着膨胀剂掺入量加大 ， 自密实混凝土 收缩时间往后延 ，可见 自密实混凝土掺入膨胀剂会使 收缩变形发展延迟。 ( 2 )自密实混凝土掺 膨胀剂后早期收缩加快， 后期 减缓。随膨胀剂掺量增加自密实混凝土的早期收缩减 小 ， 但膨胀剂掺量过大 ， 反而会使 自密实混凝土的后期 收缩加大。 ( 3 )掺入膨胀剂对 自密实混凝土的收缩有一定补 偿作用， 可减少 自密实混凝土收缩 。 ( 4 )养护时间对 自密实混凝土的收缩有很大影 响， 随养护条件延长 ， 自密实混凝 土收缩值不断减小。 对掺入膨胀剂的自密实混凝土 ，建议实际工程中应尽 量对其进行7 d 的湿养护。 参考文献 【 1 郑建 岚，黄鹏飞自密实高性能混凝土配合比试验 福 州大学学 报， 2 0 01 ， 2 9 ( 5 ) ： 7 2 - 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