減縮劑對水泥基材料收縮抑制作用及機(jī)理研究.pdf

1、混凝土由于其內(nèi)部或與外界環(huán)境之間的水分遷移造成的體積變形是導(dǎo)致其出現(xiàn)開裂等缺陷的主要因為。如果混凝土早期潮濕養(yǎng)護(hù)不充分,容易使混凝土表層出現(xiàn)微裂紋等缺陷；另一方面,由于高性能混凝土中膠凝材料用量高,水膠比低,容易出現(xiàn)過大的自收縮。這些因為導(dǎo)致實際工程中的混凝土收縮開裂似乎不可避免。而目前通過優(yōu)化混凝土組成材料和配合比、加強(qiáng)早期潮濕養(yǎng)護(hù),或者摻加膨脹劑、纖維等常用的抑制混凝土收縮開裂的方法都存在一定的局限性。近年來很多研究者通過在水泥基材

2、料中摻入減縮劑和高吸水性介質(zhì)等方式,可明顯降低水泥基材料的收縮開裂。從混凝土由于水分遷移引起的收縮作用原理可知,減縮劑通過有效降低孔溶液表面張力,可從本質(zhì)上使水泥基材料干燥收縮或自收縮顯著降少,是一種能夠適用于大多數(shù)實際混凝土工程的有效減縮措施,但減縮劑直接摻入會對水泥水化和早期強(qiáng)度有不利影響,而且一般其用量較高,會使得混凝土材料成本的顯著增加。因此如何降低減縮劑使用成本和對水泥基材料早期強(qiáng)度的不利影響,研究實用的減縮劑應(yīng)用技術(shù)和方法將

3、有利于促進(jìn)減縮劑等新材料和新技術(shù)在混凝土的應(yīng)用,也為有效控制混凝土收縮開裂提供更為實用更為有效的途徑。
　　 本文從降低減縮劑對水泥基材料性能不利影響和成本角度出發(fā),提出將減縮劑外涂、減縮劑與養(yǎng)護(hù)劑復(fù)合外涂以及將減縮劑和內(nèi)養(yǎng)護(hù)相結(jié)合的水泥基材料減縮工藝,并對各種工藝對水泥基材料性能影響和機(jī)理進(jìn)行研究:
　　 首先研究了減縮劑對溶液、水泥水化以及砂漿基本物理性能的影響規(guī)律。通過比較不同濃度的減縮劑溶液基本性質(zhì)后發(fā)現(xiàn),當(dāng)減縮

4、劑濃度<5％時,溶液表面張力隨著濃度的提高而急劇降低,這個濃度范圍下,減縮劑的存在能夠加速蒸餾水溶液的蒸發(fā),當(dāng)減縮劑濃度≥5％時,溶液表面張力達(dá)到平衡,但溶液粘度隨濃度提高而線性增大,而蒸發(fā)速率則迅速降低；通過測試水泥凝結(jié)時間、非蒸發(fā)水含量,以及利用X射線衍射、氮吸附等方法研究減縮劑對水泥水化的影響后發(fā)現(xiàn),減縮劑對水泥水化的影響主要表現(xiàn)為延長凝結(jié)時間、使水化受阻,在減縮劑摻量較高時水泥石中30-100nm的孔隙及總孔隙率顯著增加；砂漿收

5、縮實驗結(jié)果顯示,在水膠比較低時,減縮劑摻量的提高對砂漿收縮的進(jìn)一步降低無顯著貢獻(xiàn),但對強(qiáng)度的不利影響加劇。盡管減縮劑的存在使砂漿失水速率降低,但其對降低砂漿收縮的作用可忽略。
　　 然后通過研究不同濃度的減縮劑溶液外涂后對砂漿收縮的作用后發(fā)現(xiàn),50％濃度的減縮劑溶液能夠獲得較佳的減縮效果,并且能夠使不同水膠比的砂漿強(qiáng)度提高3-11％,混凝土強(qiáng)度提高0-12％,相比之下,減縮劑直接內(nèi)摻使用(摻量為水泥質(zhì)量的2％)時,將使砂漿強(qiáng)度降

6、低5-15％左右。此外,外涂減縮劑能夠使混凝土早期抗塑性開裂性能和硬化后抗碳化性顯著提高,有利于提高混凝土耐久性。通過研究減縮劑和養(yǎng)護(hù)劑復(fù)合外涂對水泥基材料性能的影響發(fā)現(xiàn),減縮劑與養(yǎng)護(hù)劑復(fù)合外涂能夠使單獨(dú)外涂減縮劑的減縮、保水、增強(qiáng)作用得到加強(qiáng),還可避免減縮劑外涂后被流水沖刷的影響；同時減縮劑養(yǎng)護(hù)劑復(fù)合外涂的方式使混凝土抗氯離子滲透性得到提高,混凝土吸水性降低。
　　 最后研究了減縮劑預(yù)飽和輕骨料作為內(nèi)養(yǎng)護(hù)材料對水泥砂漿干燥收縮

7、、自收縮以及強(qiáng)度的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)在砂漿中摻入的減縮劑飽和輕骨料只有傳統(tǒng)水飽和輕骨料一半時,就可獲得更佳的減縮效果,而且這種情況下減縮劑實際用量也遠(yuǎn)低于其推薦摻量,輕骨料的摻入對砂漿強(qiáng)度基本無影響；對比相同用量的減縮劑內(nèi)摻時,減縮劑飽和輕骨料減縮效果與減縮劑內(nèi)摻相當(dāng),但能顯著避免減縮劑內(nèi)摻對強(qiáng)度的影響。
　　 通過分析減縮劑內(nèi)摻對水泥水化的影響、外涂濃度過高時對水泥砂漿力學(xué)性能影響以及減縮劑飽和輕骨料中溶液釋放情況,結(jié)合減縮劑飽和