高性能补偿收缩混凝土的变形性能和耐久性研究.pdf

2 0 1 0 年 第 8 期 (总 第 2 5 0 期 ) Nu mb e r 8 i n 2 0 1 0 ( T o t a l No 2 5 0 ) 混 凝 土 C o n c r e t e 理论研究 THE0RETI CAL RES EARCH d o i ： 1 0 3 9 6 9 8 i s s n 1 0 0 2 - 3 5 5 0 2 0 1 0 0 8 0 1 5 高性能补偿收缩混凝土的变形性能和耐久性研究 盛黎 ( 浙江树人大学 城建学院 ，浙江 杭州 3 1 0 0 1 5 ) 摘要： 采用复掺矿物掺合料和膨胀剂制备高性能补偿收缩混凝土， 对其进行变形性能和耐久性试验， 并探讨了矿物掺合料、 膨胀剂、 养 护条件等因素改善补偿收缩混凝土性能的本质， 并总结了各因素对补偿收缩混凝土干燥收缩率和抗氯离子渗透能力影响的规律。 关键词： 补偿收缩混凝土；干燥收缩；抗氯离子渗透 中图分类号 ： T U5 2 8 0 1 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 0 ) 0 8 0 0 4 3 0 2 Res e ar ch o n t he de f or ma t i on pr ope r t y a nd dur a bi l it y of hi gh pe r f or man c e s hr i nk ag e- c om p en sa t i ng c onc r e t e s HENG n ( Ur b a n C o n s t r u c t i o n C o l l e g e o f Z h e j i ang S h u r e n U n i v e r s i ty， Hang z h o u 3 1 0 0 1 5 ， C h i n a ) Abs t r a c t ：T h i s p a p e r p r o d u c e d h i g h pe r f o r manc e s h r i n k a g e c o mp e n s a t i n g b y u s i n g mi n e r a l a d mi x t u r e s and e x p ans i v e a g e n t ， an d ma de e x p e r i me n t o n t h e d e f o rm ati o n p r o p e r t y a n d d u r a b i l i tyNa t u r e o ft h a t f a c t o r s tha t mi n e r a l a dm i x t u r e ， e x p a n s i v e a g e n t ， and c u r i n g c o n d i tio n s i mp r o v e d p e rfo r m an c e o f s h r i nk a g e c o mpe n s a t i n g c o n c r e t e wa s i n v e s t i g a t e dTh e r u l e o f t h o s e f a c t o rs h ad i n flu e nc e o n d r yin g s h r i nk a g e an d c h l o r i d e i o n p e r me a b i l i ty o f s h r i nk a g e c o mp e n s a t i n g c o n c r e t e Ke y wor ds ： s h r i nk a g e c o mp e ns a t i n g c o n c r e t e； d r y i n g s h rink a g e； c h l o r i d e i o n p e rm e a b i l i t y 0 引言 高性能混凝土( H P C ) 是一种新型高技术混凝土 ， 近 2 0年 来 ， 国内外学者对 H P C的研究与应用已经取得了许多成果【 l - 2 】 。 当前， 我国一些科研与技术工作者已基本掌握了I - I P C的配制技 术和施工技术， 并已在高层建筑基础、 大跨度桥梁等工程中应用， 而混凝土裂缝是几乎所有工程技术人员都会面临的难题。 目前， 在混凝土中掺加膨胀剂制作微膨胀补偿收缩混凝土的技术已 成为混凝土工程裂缝控制较为理想的方法之一， 并为广大设计 、 施工、 建设方面的人员所接受。同时随着高性能混凝土的应用 日趋广泛 ， 对补偿收缩提出了更高的要求 ， 因此本文阐述了高 性能补偿收缩混凝土体积稳定性和耐久性方面一些试验研究 成果， 所反映的规律对补偿收缩混凝土设计和施工有一定的参 考价值。 1 试验情况及 测试方法 1 1 试验用原材料 水泥( C ) ： 采用三狮水泥厂生产的P 0 4 2 5级水泥。 细骨料( S ) ： 采用细度模数为 2 5 2的河砂 ， 级配为 I I 区， 表 观密度为 2 6 2 0 k g m3 。 粗骨料( G) ： 采用杭州獐山碎石。 碎石的级配为 5 2 0 mn l ， 表观密度为 2 7 2 0 k g m 。 高效减水剂( A) ： 采用减水率为 2 0 2 5 的萘系减水剂。 掺合料： 采用杭州矿渣微粉厂生产的磨细矿渣微粉( K) ， 比 表面积为 4 8 0 m g 。采用杭州半山发电厂的 I I 级粉煤灰( F ) 。 膨胀剂( u) ： 采用 UE A膨胀剂。 收稿 日期 ：2 0 1 0 - 0 4 1 6 1 2试验 用混 凝 土配合 比 为了研究高性能补偿收缩混凝土的性能 ， 分别考虑以下几 组配合比见表 1 进行对比试验 ， 其他配合比参数为： 砂率 3 8 ， 高效减水剂掺量 2 O ， 混凝土表观密度设计值 2 5 0 0 k g m， 。混 凝土配合 比设计满足 J G J 5 5 2 0 0 0规定的相应类型混凝土的 配合比设计要求 ， 并满足施工要求。编号说明： 编号为 0的配 合比： 不掺矿物掺合料 ， 空白组。 编号为 1的配合比： 掺矿渣 2 0 ， 掺粉煤灰 1 0 ， K+ F 组。 编号为 2的配合比： 掺矿渣 2 0 ， 掺粉煤灰 1 0 ， 掺 U E A1 0 ， K l+ F + u组。 x、 Y系列分别表示水 胶比为 0 3 0和 0 2 5的混凝土。 1 3测 试 方 法 主要依据下列标准规范试验： J C4 7 6 - - 2 0 0 1 ( 混凝土膨胀剂 ； GB 5 0 1 l 9 2 o 0 3 混凝土外加剂应用技术规范 ； 干燥收缩 、 抗 冻性能试验方法按 G B J 8 2 8 5 普通混凝土长期性能和耐久性 能试验方法 规定进行， 抗渗( 氯离子迁移电量) 性能试验方法按 附录C标准规定进行。 2 试验 结果与分析 2 1 混凝土干燥收缩试验结果与分析 混凝土试样分别在水中养护 3 d和 7 d后的各龄期干燥收 缩试验结果见表 2 、 3 。 2 1 1 矿物掺合料和膨胀剂对干燥收缩率的影响 由表 2 可见， 同时掺入粉煤灰和矿渣的混凝土试样X1 和 Y1 与空白组 X 0和 Y 0相比， 早期的干缩值有明显的减小， 直到 6 0 d 龄期， 试样 X1 和 Y1的干缩值分别减少了 1 5 6 和 7 3 ， 由此 4 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 能降低混凝土早期的绝热升温， 对大体积混凝土更具优势。 目前国内建筑工程越来越重视对高性能混凝土的应用， 按 J T J 2 7 5 2 0 o 0 海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范 、 客运专 线高性能混凝土暂行技术条件 对高性能混凝土的要求， 根据 聚羧酸基系高效减水剂产品的性能特点， 其完全适宜应用在高 性能混凝土中， 而且是其他种类减水剂无法代替的。 在欧洲， 已制定出 E N2 0 6 1 标准规范， 规定了实际应用中 能确保具有最高耐久性混凝土所需的参数。混凝土的稠度等级 已包含在标准规范中， 以协助承包商生产出便于完全密实的混 凝土。目前 ， 欧洲用于大多数重要结构的混凝土最低稠度等级 是 s 3 ( 1 2 0 r t l l n 坍落度) 。 在英国， 传统混凝土订购的要求是稠度( 坍落度) 等级 s 2 。 原因是 s 2等级的混凝土价格比s 3的低。 但是， 当前常规的混 凝土稠度等级都是 s 3和 s 4 。 这类混凝土从生产、 运输， 到浇筑作业， 都能最有效地使用 能源， 即能较快速和方便地搅拌混凝土， 较快速和方便地卸料、 摊铺和捣实混凝土， 从而使混凝土较少出现蜂窝和麻面。数年 来， 几乎所有欧洲国家都采用这种创新技术来提高和改善混凝 土的性能。 通常供应的预拌混凝土， 其稠度等级是 s 2 。 如果要求 供应稠度等级为 s 3和 s 4的混凝土，在技术上是十分成熟的， 只不过是价格不一样而 已。 总之 ， 高效减水剂的使用 ， 在混凝土行业掀起了一场技术 风暴， 引发了一场技术革命 ， 使绿色混凝土、 低碳混凝土成为可 能和现实， 它为实现节能减排的目标， 作了很好的技术保证。 6 低碳， 上海世博会给我们的启示 上海世博会 ， 为响应低碳节能的号召， 除了运用大量高性 能原材料 、 绿色天然材料之外 ， 还运用 了大量低碳节能的特种 混凝土新材料 。 世博会所展示的各场馆 ， 确实为我们上了一堂宝贵的建筑 上接第 4 4页 等量补偿并具有填充 、 堵塞毛细孑 L 缝作用13 ， 将适量膨胀组分引 入高性能混凝土以补偿其收缩 ， 能使混凝土具有良好的体积稳 定性。 U E A膨胀剂属于钙矾石膨胀剂 ， 钙矾石是含有 3 2 个结 晶 水的立方柱状结晶体 ， 在有足够浓度的 C a O、 A 1 2 0 ， 和 S O 条件 下均可形成 ， 钙矾石的吸水肿胀和结晶生长力是它的膨胀驱动 力， 提供充分的水养护是钙矾石水泥产生膨胀的重要条件朔 。因 此加强高性能膨胀混凝土的早期水养护 ， 可以使膨胀剂更好的 发挥补偿收缩的作用 ， 有效抑制混凝土的干燥收缩。若在共掺 膨胀剂、 粉煤灰和矿渣的高性能混凝土中， 再加入缓凝型外加 剂 ， 可以降低水化热引起的温度梯度 ， 可以协调温度应力与混 凝土的初期结构强度 ， 从而减少和防止温度裂缝的出现， 提高 混凝土的体积稳定性嘲 。 4结论 ( 1 ) 双掺粉煤灰和矿渣能使高性能混凝土的干燥收缩率减 小， 特别在早期减小较明显 ， 水胶比越小， 干燥收缩率的减小越 明显。掺入膨胀剂后 ， 高性能混凝土早期的干燥收缩率并未减 小， 随着龄期增大， 混凝土的干燥收缩率逐渐减小， 说明膨胀剂 到了后期补偿收缩的作用发挥的较明显 ，而随着水胶 比减小， 膨胀剂也能更好的补偿收缩。 ( 2 ) 延长水下养护时间， 可以更好的激发膨胀剂的作用 ， 水 】 O2 节能课， 各场馆建设除了有新建筑材料的运用之外， 对于新型 混凝 土材料 的运用也更加传神 ， 例如法国馆运用的玻璃纤维加 强混凝土新材料 ，该材料是以白色混凝土网格状铺在建筑外 表， 这种混凝土网格， 不仅有防风、 抗震的功效， 抗压能力 、 弯曲 度等属性也比一般的混凝土要强许多。而且， 除了对建筑结构 有所加强之外 ， 这层光滑透薄的白色表皮还方便装饰， 能够增 强建筑物外墙的审美表现力。 世博会上山西馆运用的加气混凝土， 不仅具有保温、 隔热、 防 火、 吸声的生 能， 同时还可以降低馆内的碳排放量。 该混凝土是以 硅质材料( 砂、 粉煤灰及含硅尾矿等) 和钙质材料( 石灰、 水泥) 为 主要原料， 掺和发气剂等添加剂， 通过一系列工艺过程制成的轻 质多孔硅酸盐制品。 因其掺和发气剂并经加工后含有大量均匀而 细小的气孔 ， 故名加气混凝土 。另外世博会宁波馆运用独特 的竖 条毛竹模板建造的清水混凝土剪力墙， 不仅环保且外形美观， 所 谓的清水混凝土就是在原有的基础材料中掺和一些特殊的外加 剂， 突出了混凝土的原色质感。清水混凝土结构以混凝土本身的 自然颜色和纹理作为最终装饰效果， 体现了建筑物洁净自然 、 庄 重简约的个性， 已被越来越多的建筑设计师所采用。生产制作以 上特殊的混凝土， 外加剂在其中起着不可忽视的作用。 7结语 建材行业节能减排( 低碳) 必须走坚持科学发展观， 坚持科 技创新的道路， 实现水泥工业节能减排的目标， 要依靠混凝土 技术进步， 在这方面预拌混凝土尚有很大的潜力 ， 是混凝土行 业的主力军 、 排头兵。 作者简介 ： 单位地址 ： 联 系电话 李国臣， 男， 高级工程师。 河南省鹤壁市淇滨区海棠巷 1 0 9 号 鹤壁市工程质量监督 站( 4 5 8 0 3 0 ) 0 3 9 2 -3 3 28 7 88 下养护 7 d以后， 掺人膨胀剂不但使高性能混凝土的后期干燥收 缩率有了明显的减小， 而且早期干燥收缩率也有所减小。 ( 3 ) 掺人粉煤灰和矿渣能提高高性能混凝土的抗氯离子渗 透能力， 掺人膨胀剂后， 混凝土的抗氯离子渗透能力得到了进 一 步提高。 ( 4 ) 经受预压应力后的高性能混凝土抗氯离子渗透能力普 遍减弱， 而掺入粉煤灰、 矿渣和膨胀剂能使预压后的混凝土依 然保持较好的抗氯离子渗透能力。 参考文献 ： 【 1 吴中伟， 廉惠珍高性能混凝土【 M 北京： 中国铁道出版社， 1 9 9 9 【 2 冯乃谦 高性能混凝土 M E 京： 中国建筑工业出版社， 1 9 9 6 3 】刘瑾瑜 混凝土膨胀剂的应用研究 J 武汉科技学院学报， 2 0 0 5 ( 5 ) ： 5 5 - 5 7 4 】黄煜镔 ， 钱觉时关于硫铝酸钙膨胀剂的几个问题 J 】 _建筑技术， 2 0 0 0 ( 1 ) ： 3 5 3 6 【 5 游宝坤 1 3 3 -1 3 7 E 京： 中国建材工业出版社， 2 0 0 2 作者简介： 盛黎( 1 9 7 8 一 ) ， 女， 硕士， 讲师， 主要从事高性能混凝土研究。 单位地址： 杭州市舟山东路 1 9 号 浙江树人大学城建学院( 3 1 0 0 1 5 ) 联 系电话 ： 0 5 7 1 8 8 2 9 8 8 9 2 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m