内养护对混凝土抗裂性及水化的影响.pdf

第 l 6卷第 2期 2 0 1 3年 4月 建筑材料学报 J OURNAL OF BUI LDI NG MATERI AL S Vo 1 1 6， NO 2 Ap r ， 2 01 3 文 章 编 号 ： 1 0 0 7 9 6 2 9 ( 2 0 1 3 ) 0 2 0 2 2 1 0 5 内养护对混凝土抗裂性及水化 的影响 朱长华 ， 李享涛 。 ， 王 江 一， 谢永 江 ( 1 中国铁 道科 学研究 院 铁 道建筑 研究 所 ， 北 京 1 0 0 0 8 1 ； 2 中 国铁 道科 学研 究 院 高速铁 路轨 道技 术 国家重 点实 验室 ， 北 京 1 0 0 0 8 1 ) 摘要 ：用 3种 高吸水聚合物 ( s u p e r a b s o r b e n t p o l y me r ，S AP) 作 为 内养护剂， 通过研 究其在饱和 C a ( OH) 溶液 中的 吸水特 性及 配制混 凝土 的工作 性进 行优 选 研 究 了优 选 S AP掺 量及粒 径 对混凝 土早期 变形和抗裂性的影响， 并通过水化热测试、 x射 线衍射分析 内养护的作 用机理 结果表明： 经 优 选 的 内养护 剂可减 小混凝 土的 早期 变形 ， 提 高混 凝 土 抵 抗 塑 性 收 缩 、 自收 缩 开裂 的 能 力及 水 泥 水化程度； 内养护剂掺量对混凝土抗裂性 、 水泥水化程度的影响较大， 而其粒径 变化所带来的影响 则相 对较 小 关键词 ：高吸水聚合物 ；内养护；引入水；抗裂性；水化程度 中图分 类号 ： TU5 2 8 0 1 文献标 志码 ： A d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 7 9 6 2 9 2 0 1 3 0 2 0 0 7 I n f l u e n c e o f I n t e r n a l Cu r i n g o n Cr a c k Re s i s t a n c e a n d Hy d r a t i o n o f Co n c r e t e ZHUC h a n g h u a LI Xi a n g t a o ， WANG Ba o - j i a n g ， XI E Yo n g - j i a n g ( 1 I n s t i t u t e o f Ra i l wa y Co n s t r u c t i o n，Ch i n a Ac a d e my o f Ra i l wa y S c i e n c e s ，Be ij i n g 1 0 0 0 8 1 ，Ch i n a ；2 S t a t e Ke y L a b o r a t o r y f o r Tr a c k Te c h n o l o g y o f Hi g h s p e e d Ra i l wa y ，Ch i n a Ac a d e my o f Ra i l wa y S c i e n c e s ，Be ij i n g 1 0 0 0 8 1 ，C h i n a ) Ab s t r a c t ：Us i ng t hr e e t y pe s o f SAPs a s i n t e r n a l a g e nt ，t h e SAPs we r e c ompa r e d a n d s e l e c t e d b y me a s ur i n g wa t e r a b s o r p t i o n c h a r a c t e r i s t i c i n s a t u r a t e d c a l c i u m h y d r o x i d e s o l u t i o n a n d t h e wo r k a b i l i t y o f f r e s h c o n c r e t e wi t h s uc h SAPs The n t he e f f e c t o f t h e o pt i m i z e d S A P d os a g e a n d i t s p a r t i c l e s i z e o n t he e a r l y de f o r m a t i on a n d c r a c k r e s i s t a nc e of c o nc r e t e wa s s t u di e d；t he m e a s ur e me n t o f hy d r a t i o n he a t a nd XRD we r e us e d t o a na l y z e t he i n t e r n a l c ur i n g m e c h a ni s m o f t he S AP I t wa s i nd i c a t e d f r o m r e s u l t s t h a t t he e a r l y de f o r m a t i o n o f c on c r e t e c a n b e r e du c e d b y u s i ng t he o pt i m i z e d SAP，a nd t he r e s i s t a nc e t o c r a c k i nd uc e d by i ni t i a l s hr i n ka g e or a ut o ge n ou s s h r i nka ge c a n b e e nh a nc e d，b e s i de s ，t he hy d r a t i on d e g r e e o f c e m e nt c a n b e pr o mot e d a s we l l ；a s SAP d os a g e wa s i n c r e a s e d i n s t e a d of t h a t p a r t i c l e s i z e wa s va r i e d，t he c r a c k r e s i s t a nc e o f c o nc r e t e a n d hy dr a t i o n d e g r e e o f c e m e n t i nc r e a s e d o bv i o us l y Ke y wo r ds ：s u p e r a b s o r b e n t p o l y me r ；i n t e r n a l c u r i n g；wa t e r e n t r a i n e d；c r a c k r e s i s t a n c e；d e g r e e o f h y d r a t i o n 内养 护是 混凝 土 自浇 注成 型后 实现 无 间歇 养护 的新 技术 ， 是 自 2 0世 纪 引气技 术 以来 最 重要 的混 凝 土耐久性提升技术之一 P h i l l e o于 1 9 9 1年 最先提 出混凝 土 内养 护 的概 念 L 1 目前 国 内外 已有 学 者 对 混凝土内养护进行 了研究 ， 如 内养护对混凝土力学 性 能 、 内部 湿度 、 收缩 和微结 构特 征 等 的影 响 2 ， 并 取 得 了一定 的成 果 现 以高 吸水 聚合 物 ( s u p p e r a b s o r b e n t p o l y me r ， S AP ) 为 内养 护 剂 ， 通 过研 究 不 同 种 类 、 粒 径 的 S AP吸 水 特 性 及 其 对 混 凝 土 拌 和 物 性 能 的影 响 ， 比选 出适 用 于 混 凝 土 的 内 养 护 剂 ， 在 此 基 础上 ， 通 过非 接 触 式 收 缩 法 、 圆 环 限 制 开 裂 法 和水化热 、 X R D等手段研究掺 S AP混 凝土 的早期 变 形 、 抗 裂 性 和水 化 程度 ， 并分 析 S AP内养 护 的作 用 机理 收稿 日期 ： 2 0 1 1 1 2 1 6 ；修订 日期 ： 2 0 1 2 0 3 2 7 基金项目： 铁擅部科技研究开发计划项目( 2 0 1 0 G 0 1 9 一 A ) 第一作者 ： 朱长华( 1 9 7 6 一 ) ， 男 ， 湖北钟祥人 ， 中国铁道科学研究院博 士生 E - ma i l ： z c h u a l l O y a h o o c o rn c n 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 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 第 2期 朱长华 ， 等 ： 内养护对混凝土抗裂性及水化 的影 响 2 2 5 2 5 S A P内养护 作用 机理分 析 水泥 、 S AP与水 ( 拌 和水 与 引 人水 的总 和 ) 混 合 后 成 为含 多种离 子 ( C a 抖 ， OH一， S O； 一， K ， Na 等 ) 的浆体 ， S AP依靠 自身的亲水基 团和网络结构 ， 通 过水合 、 电离和渗透作用迅速吸蓄一部分水形成溶 胀颗粒而均匀分布于水泥浆体 中 在水泥浆体凝结 、 硬 化过程 中， 因 S AP引入 水 能持 续 补 偿 水 化 反 应 、 蒸发 所消耗 的水 分 ， 减小 毛细 孔溶液 负压 ， 延缓 混 凝 土内部相对湿度的降低速率， 从而减小了塑性收缩、 自收 缩 开 裂 的 可 能性 S AP的持 续 补 水 ， 可 提 高 水 泥水化 程度 ， 弥补 S AP萎 缩对 水泥石 强 度 的不 利 作 用 由此 可 见 ， S AP 的 内养 护有 利 于提 供 额 外 水 源 使水泥浆体的毛细孔保持饱水状态 ， 从而使 自收缩 应力 减小 到最 小程 度 同时最 大程度 促进 水 泥水 化 ， 细 化水泥 石 的孔结 构 3 结 论 ( 1 ) 在 一 般 施 工 工 艺 条 件 下 ， 配 制 混 凝 土 用 S A P应 具 有在 碱 性环 境 下相 容性 好 、 吸水速 率 快 和 吸水倍率适宜等优点 ( 2 ) 掺 加 S A P - B可 减 小混 凝 土 的 早 期 变 形 ， 提 高 混凝 土抵 抗 塑性 收缩 、 自收缩 开 裂 的 能 力 ； 随 着 S AP B掺 量 的 提 高 ， 混 凝 土 抗 裂 性 的 改 善 效 果 越 来越 明显 ， 但 混 凝 土 强 度 会 有 所 降 低 ， 应 引 起 重视 ( 3 ) 掺 加 S AP - B可 提 高 水 泥水 化 程 度 ， 随 着其 掺量 的增加 ， 水泥 水化 程度 明显 提高 ， 而其粒 径 变化 对 水泥 后期 水化 程度 的影 响相对 较小 ( 4 ) S AP掺 量 及 粒 径 的 选 择 应 从 S AP 自身 吸 水 特性 、 混凝 土 配合 比及 混凝 土性 能 设 计 等 多方 面 综合 考虑 ， 在本 文 试 验 条 件 下 S AP B 的掺 量 为 0 1 0 2 ， 粒径 为 1 8 O 2 5 0肚 i n 参 考文 献 ： 1 S KAL NY J P， MI NDE S S S Ma t e r i a l s s c i e n c e o f c o n c r e t e ( I I ) M s 1 ： Ame r i c a n C e r a mi c S o c i e t y ， 1 9 9 1 ： 卜8 Z J E NS EN O M， HANS E N P F Wa t e r - e n t r a i n e d c e me n t - b a s e d ma t e r i a l s () ： E x p e r i me n t a l o b s e r v a t i o n s J C e me n t a n d Co n c r e t e Re s e a r c h， 2 0 0 2， 3 2( 6 )： 9 7 3 9 7 8 3 孔祥明 ， 李启宏 高吸水性 树脂对 水泥砂浆体 积收缩 及力学性 能的影响口 硅酸盐学报 ， 2 0 0 9 ， 3 7 ( 5 ) ： 8 5 5 8 6 1 KONG Xi a n g - mi n g， LI Qi h o n g I n f l u e n c e o f s u p e r a b s o r be n t p o l y me r o n d i me ns i o n s h r i n k a g e a nd me c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f c e me n t mo r t a r J J o u r n a l o f t h e C h i n e s e C e r a mi c S o c i e t y ， 2 0 0 9， 3 7( 5 )： 8 5 5 8 6 1 ( i n Ch i n e s e ) 4 詹炳根 ， 丁以兵 超强吸水剂对 混凝土早 期内部相 对湿度 的影 响I- J 合肥工业大学学报 ， 2 0 0 6 ， 2 9 ( 9 ) ： 1 1 5 1 1 1 5 4 ZH AN Bi n g g e n， DI NG Yi b i n g Ef f e c t o f s u p e r a bs o r b e n t p o l y me r s o n t h e i n t e r na l r e l a t i v e h u m i d i t y i n h i g h p e r f o r m a n c e c o n c r e t e a t e a r l y a g e J J o u r n a l o f He f e i Un i v e r s i t y o f Te c h 一 n o l o g y， 2 0 0 6， 2 9 ( 9 )： 1 1 5 1 1 1 5 4 ( i n Ch i ne s e ) 5 J E NS E N O M， HANS E N P F Wa t e r - e n t r a i n e d c e me n t b a s e d ma t e r i a l s ( I) ： P r i n c i p l e s a n d t h e o r e t i c a l b a c k g r o u n d J C e me n t a n d Co nc r e t e Re s e a r c h， 2 0 01 ， 3 1 ( 4) ： 6 4 7 - 6 5 4 6 吴季怀 ， 林建 明， 魏月琳 ， 等 高吸水保 水材料 M 北京 ； 化 学 工 业 出版 社 ， 2 0 0 5 ： 1 3 5 1 3 7 W U J i h u a i ， LI N J i a n mi n g， WEI Yu e - l i n， e t a 1 Hi g h a bs o r b e n t a n d r e t e n t i v e ma t e r i a l s l, M B e ij i n g ： C h e mi c a l I n d u s t r y P r e s s ， 2 0 0 5： 1 3 5 1 37 ( i n Chine s e ) 7 B E NTZ D P， S NYDE R K A E r o t e c t e d p a s t e v o l u me i n c o n c r e t e - Ex t e ns i o n t o i n t e r na l c u r i n g u s i n g s a t u r a t e d l i gh t we i g h t f i n e a g g r e g a t e J Ce me n t a n d C o n c r e t e Re s e a r c h ， 1 9 9 9 ， 2 9 ( 1 1 )： 1 8 6 3 1 86 7 8 胡曙光 ， 周宇飞 ， 王发洲 ， 等 高吸水性树 脂颗粒 对混凝 土 自收 缩与强度 的影响口 华 中科技大学学报 ， 2 0 0 8 ， 2 5 ( 1 ) ： 1 - 4 HU S hu g u a n g， ZHOU Yu f e i ， W ANG Fa z h o u， a t a 1 Ef f e c t o f s up e r a b s o r b e n t p o l y me r p a r t i c l e s o n a u t o g e no u s s h r i n k a g e a n d c o mp r e s s i v e s t r e n g t h o f c o n c r e t e J J o u r n a l o f Hu a z h o n g Un i v e r s i t y o f Sc i e n c e a n d Te c h no l o g y ， 2 0 0 8， 2 5(1 )： 卜4 ( i n Ch i n e s e ) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m