减缩剂对C50混凝土开裂性能的影响.pdf

3 2 低温建筑技术 2 0 1 2年第 6期 ( 总第 1 6 8期 ) 减缩剂 对 C 5 0混凝土开裂性能的影响 王洪生 ， 江守恒 ， 张伟潼 ( 1 黑龙江省寒地建筑科学研究院 。 哈尔滨1 5 0 0 8 0； 2 哈尔滨工业大学土木工程学院 。 哈尔滨1 5 0 0 9 0) 【 摘 要】 主要研究了减缩剂对毛细孔溶液表面张力的影响， 及其对混凝土开裂性能的影响机理。结果表 明： 随减缩剂掺量的增大， 毛细孔溶液表面张力降低， 混凝土抗压强度略有降低 ， 干燥率收缩显著减小， 混凝土抗 裂性能大幅度提高， 减缩剂掺量以不超过 3 为宜。 【 关键词】 混凝土； 减缩剂； 表面张力 抗裂性 【 中图分类号】 T U 5 2 8 0 4 2 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 2 ) 0 6 0 0 3 2 0 3 在非荷载作用下， 混凝土产生裂缝的一个主要原 因是收缩变形 ， 包括塑性收缩、 自收缩、 干燥收缩等 等， 在当前建筑工程大量使用 的高强混凝土中， 尤其 以早期体积变形作用引起的开裂现象十分普遍。混 凝 土在干 燥 和 自干 燥 作 用 下 ， 毛 细 孔 内水 分 不 断 减 少 ， 毛细孔溶液的表面张力增大， 使得混凝土受到较 大的拉应力 ， 超过其抗拉强度时， 便会出现裂缝。除 提高混凝土内部相对湿度之外， 降低毛细孔溶液的表 面张力也是减小混凝 土收缩 开裂 的一个 有效方 法” 。 混凝土减缩剂 自上世纪 8 0年代初发明以来 ， 在 3 0余 年的应用过程中， 表现出了良好的减缩和防裂效果， 减缩剂可以使混凝土的收缩减少 5 一 6 5 ， 成为控 制混凝土结构裂缝 的有效措施之一。其作用机理主 要是降低毛细管中水溶液的表面张力， 从而减小毛细 孔失水所时产生 的收缩应力 “ 。但 由于 减缩 剂的成 本 较 高 ， 且 可 能会 降低混 凝 土 的抗压 强度 ， 在一 定程 度上限制了其应用。 文中选择有代表性的减缩剂 ， 与地产其他原材料 配制混凝土， 以研究其对混凝土强度和体积变形性能 的影响 ， 为工程应用提供参考 。 1 原 材料及试验方法 试验采用亚泰天鹅牌 P O 4 2 5 普通硅酸盐水 泥 ； 哈三热 电厂 I 级粉煤 灰 ， 需水 量 比 9 5 ； 松花 江 中 砂 ， 细度模数 2 8 ； 5 2 0 m m连续级配碎石 ； 江苏博特 J MS R A减缩剂； 萘系高效减水剂， 减水率 2 0 。混 凝土配合 比见表 1 。 利用表 面张力测定仪 ， 采 用铂 环法测 定溶 液的表 面张力。混凝土干燥收缩试验按照与约束开裂试验 采用平板法， 参照国家标准 G B T 5 0 0 8 2 0 0 9 ( 普通混 凝土长期性能和耐久性能试验方法 的方法进行。约 束开裂混凝土拌合完成后 ， 立即浇筑到模具中， 人工 振捣， 尤其 注意边角部位， 捣实后立即用塑料薄膜覆 盖 ， 使试 件表 面密 封 ， 控 制环 境温 度为 2 02 C， 相对 湿度 6 0 5 。待 混凝 土初 凝 时 ， 打开密封 薄膜 ， 用风 机吹混凝土表面， 以加快其开裂速度， 风速约为 4 m s 。 表 1 混凝 土配合 比 记录裂缝出现时间、 宽度、 长度、 数量等， 直至 3 d 。 每组 3 个试件 ， 试验结果取 3个试件的平均值。 混凝土抗裂性试验的评价方法同样参照国家标 准 G B T 5 0 0 8 2 0 0 9 普通混凝土长期性能和耐久性 能试验方法 的方法进行 ， 计算混凝土最终 的平均开 裂面积、 单位面积开裂裂缝数 目、 单位面积的总开裂 面积 。按照仅有非常细的裂纹 ； 平均开裂面积 1 0 m m ； 单位面积上的开裂裂缝数目1 0根 m ； 单位面积的总开裂面积 1 0 0 m m m 2 这 四项指标 将混凝土抗裂性划分为五个等级， 当全部满足上述四 个条件时评定为 I 级、 满足上述四个条件中的3个时 评定为 级 、 满足上述 四个 条件 中的 2个 时评定 为 级 、 满足上述 四个条件 中的 1 个 时评定 为级 、 一个都 不满足时评定为 V级 。 平均开裂面积 a ， 一 ； 单位 面积开裂裂 缝数 目 b 根 m ； 单位面积 的总开裂面积 c ， m n q m ； 可 由下列 公式计算得出 ： 1 ， o = L 。 ， b = ， c = n b 式中， 为第 根裂缝的最大宽度， mm； 为第 i 根裂缝 的长度 ， m m； N为总裂缝数 目， 根 ； A为试 验板面 积 ， 为 0 3 6 m 。 王洪生等： 减缩剂对 C 5 0 混凝土开裂性能的影响 3 3 2 试验结果与分析 2 1 减缩剂掺量对溶液表面张力的影响 旨 Z 吕 喧 懈 减缩剂掺量， 图1 减缩剂对溶液表面张力的影响 由图 1可知 ， 在室温下， 少量掺人减缩剂， 溶液的 表面张力即产生大幅度降低 ， 掺人 1 减缩剂时， 溶液 表面张力可由纯水 的 7 1 8 m N m降至 5 4 7 m N m； 随 减缩剂掺量的增加， 溶液表面张力 降低幅度逐渐减 小， 当减缩剂掺量为 5 时， 降至 4 2 9 m N m， 此后， 继 续增大减缩剂掺量 ， 溶液表面张力变化不甚明显， 接 近于纯减缩剂的表面张力 4 0 2 m N m。 图2 减缩剂对混凝土抗压强度的影响 2 2 减缩剂掺量对混凝土抗压强度的影响 由图 2可见 ， 随减缩剂掺量的增加 ， 混凝土抗压 强 度呈现降低趋势 ， 且减缩剂掺量超过 3 时， 抗压强度 下降幅度明显增大。当减缩剂掺量为 3 时， 抗压强 度强度约下降 4 7 ， 当掺量进一步增大到 5 时， 混凝土抗压强度降低 1 2 1 4 。 在混凝土拌合过程 中发现， 减缩剂 的掺量 较高 时 ， 混凝土拌合物气泡增多， 可见， 减缩剂在一定程度 上有引气作用 ， 因此， 混凝土的抗压强度有所降低。 2 3 减缩剂掺量对混凝土干燥收缩率的影响 量 薄 鸯 ； 嗤 H - 图3 减缩剂对混凝土干燥收缩率的影响 由图 3可见 ， 减缩剂的掺入可明显降低混凝土的 干燥收缩率， 但随减缩剂掺量的增大， 混凝土干燥收 缩率降低的幅度逐步减小。这是 由于， 减缩剂降低 了 毛细孑 L 溶液的表面张力 ， 从而使得毛细孔失水时所产 生的收缩应力降低。还有研究指出， 减缩剂会增大混 凝土中毛细孑 L 溶液的粘度， 增强了水分子在凝胶体中 的吸附作用 ， 进一步减小了混凝土的收缩值。 2 4 减缩剂掺量对混凝土抗裂性的影响 表 2 减缩剂对混凝土早期开裂性能影响试验结果 由表2可见 ， 掺减缩剂以后， 混凝土各项开裂性能 指标均明显优于基准混凝土， 且随着减缩剂掺量的增 大， 开裂时间延长， 单位面积裂缝数 目和最大裂缝宽 度均降低， 单位面积上的总开裂面积大幅降低， 混凝 土抗裂等级由V级逐步提高到 级， 当减缩剂掺量超 过 3 后 ， 抗裂 性能 参数 提 高不甚 明 显。这 些 现象 表 明， 减缩剂对混凝土早期裂缝起到了很好的控制作用。 3结语 ( 1 ) 减缩剂对混凝土抗压强 度有 一定 的负面影 响 ， 减缩 剂掺 量不超 过 3 时 ， 混凝 土的抗 压强 度 ， 强 度约下降 4 一 7 ， 当掺量进一步增大到5 时， 混凝 土抗压强度降低幅度达 1 2 1 4 。 ( 2 ) 随减 缩剂 掺量 的增 加 ， 水溶液 的表面 张力 下降 ， 混凝土干燥收缩率明显降低 ， 混凝土抵抗早期开 芑毯黑 3 4 低温建筑技术 2 o 1 2年第 6期( 总第 1 6 8期 ) 复合减 水剂与水泥的适应性研 究 张春鹏 ( 齐齐哈尔齐翔建工 集团商 品混凝工程分公司 ， 黑龙江齐 齐哈尔1 6 1 0 0 0) 【 摘要】 对比了氨基磺酸系和萘系高效减水剂对水泥净浆流动度及其损失的影响， 并研究了二者复配后 对净浆初始流动度及经时损失的影响， 在此基础上， 进一步测试了其对混凝土的增强效果。结果表明， 这两种减 水剂及其复配后与水泥的适应性良好。 【 关键词】 氨基磺酸盐； 萘系高效减水剂； 净浆流动度； 经时损失； 强度 【 中图分类号】 T U 5 2 8 0 4 2 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 【 2 0 1 2 ) 0 6 0 0 3 4 0 3 氨基磺酸系高效减水剂的研究 与应用在我国已 经有 1 0余年的历史。实践证明氨基磺酸盐系高效减 水剂对水泥品种与类型具有很好的适应性 ， 由于其合 成材 料和 工 艺决定 了其 外加 剂 中的碱 量低 ， 同 时， 本 身对水泥粒子具有高度的分散性使得氨基磺酸盐减 水剂的减水率可达 3 0 左右， 由其制备的混凝土具有 坍落度经时损失小， 耐久性好。另外其生产成本低， 对环境 的污染小 ， 生产工艺简单， 合成条件实现容易， 消耗能量小。氨基磺酸系高效减水剂不但本身性能 好， 而且与萘系复合后 ， 具有许多突出的优点 。但 是氨基磺酸盐减水剂在齐齐哈尔地区的应用 尚处于 起步阶段 ， 在商品混凝土生产过程 中的应用很少 ， 因 此有必要将 这一 性 能优 异 的减水 剂 品种 引入 本地 区 使用 ， 既降低 了商品混凝土的成本 ， 又可以极大地提 高混凝土的质量。 1 原 材料选取 水 泥 ： 选用 本地齐齐哈尔 北疆水 泥厂 生产 的北疆 牌 P O 4 2 5 普通硅酸盐水泥 ； 粗集 料 ： 齐齐哈尔 地 区 嫩江产 卵石 ， 粒径 5 3 1 5 m m， 针 片状 含量 5 ， 连 续 级配 ； 细集料 ： 中砂 ， 细度 模数 2 5 5 ， 含 泥量 0 5 ， 各 项指标符合标准 的规定， 能够满足试验的要求； 萘系 裂 的能 力明显 得到改善。 ( 3 ) 减缩剂掺量超过 3 时 ， 继续增加 减缩 剂掺 量 ， 对混 凝 土性 能改 善程度 明显 减小 ， 而对 强度 的不 利作用增大， 成本亦会提高 因此 ， 其掺量 以不超过 3 为宜 。 参考文献 1 董淑慧， 葛勇， 张宝生， 等低水灰比混凝土内部相对湿度变 化规律研究 J 武汉理工大学学报， 2 0 0 9 ， 3 1 ( 7 ) ： 8 4 2 陈美祝， 周明凯， 等 减缩剂对水泥基材料早期水化及收缩变 形性能 的影 响 J 武汉大学学报， 2 0 0 7 ， 4 0 ( 1 ) ： 7 8 减水剂和氨基磺酸系减水剂： 沈阳依力达建筑外加剂 厂 ； 水 ： 自来水 。 2试验方案 净浆水灰比采用 0 2 9 ， 选取不同掺量的萘系减水 剂和氨基磺酸系减水剂 ， 分别测定其净浆流动度， 参 照标准 G B 8 0 7 6 2 0 0 8 ， 对 比二者差别。根据实验结 果 ， 选取不同减水剂掺量 ， 同条件对比净浆经时损失 ， 然后将二者进行复配， 进一步研究净浆初始流动度及 经时损失的变化。并且同时进行混凝土试验， 配合比 为 C ： S ： G ： w =1 ： 2 3 3 ： 3 4 9 ： 0 5 8 ， 对 比两种 lq J I 剂 的 增强效果 。 3分析与讨论 3 1 萘系和氨基磺酸系减水剂对净浆流动度的影响 分别掺加萘系和氨基磺酸系减水剂的净浆流动 度的试验结果 如表 1 和图 1 所示 。 水 灰比相 同 的状 态下 ， 水 泥净浆 流 动度 越 大 ， 说 明减水剂的分散能力越好 ， 通过 对 比试验 ， 比较 不 同减水 剂的分散能 力。试验 中采用 给定水灰 比， 测 试 不同掺量的萘系高效减水剂和氨基磺酸盐对水泥净 浆流动度的影 响。 由图 1 、 表 1 可 以看出 ， 掺入萘 系高效减 水剂 和氨 3 郑捷 混凝土减缩剂及其工程应用 J 建筑施工， 2 0 0 9 ， 3 1 ( 1 1 ) ： 1 0 0 61 0 0 7 4 吴浩， 姚燕， 王玲 减缩剂对水泥石体积稳定性的影响及其机 理 J 硅酸盐学报， 2 0 1 o ， 3 8 ( 3 ) ： 4 7 8 4 8 5 5 混凝土结构耐久性没计与施工指南 M 北京： 中国建筑工业 出版社 ， 2 0 0 4 收稿 日期 2 0 1 20 3 2 8 作者简 介 王洪生( 1 9 7 o一) ， 男， 哈尔滨人 ， 工程师 ， 从 事建 筑施工技术研究与高 性能混 凝土应 用技 术研究 工作。