浅谈膨胀剂合理掺量对混凝土增强性能提高

   膨胀剂的质量直接影响补偿收缩混凝土的质量。对膨胀剂必须坚持膨胀性能第一，进行综合评定，并不要求所有指标都大于高于标准要求，但需符合标准要求。有的膨胀剂虽然膨胀率高，但干空的收缩率很大，存在膨胀与收缩“落差”太大的现象[1]。因而在选择膨胀剂时，首先检验它是否达到国家现行标准《混凝土膨胀剂》JC476—2001的要求。主要看水中7天限制膨胀率不小于0.025%、掺量不大于12%、碱含量不大于0.75%三项要求。 膨胀剂掺入到商品混凝土中,通过产生一定的限制膨胀,补偿商品混凝土的收缩,有利于提高商品混凝土的抗渗防裂。掺膨胀剂的商品混凝土在多向约束条件下密实度、强度和耐久性也 有所提高。虽然如此,有关膨胀剂在商品混凝土中的应用尚存在意见分歧。原因在于:掺膨胀剂的商品混凝土常不能产生预期的膨胀,商品混凝土结构在中后期甚至早期仍出现变 形开裂,此外,对掺膨胀剂的商品混凝土的相关耐久性特别是抗碳化和钢筋锈蚀能力存在较大担心。针对上述问题,本论文主要研究掺UEA膨胀剂商品混凝土碱度变化、抗 碳化和钢筋锈蚀能力;研究了温度、湿度、水胶比、矿物掺合料的种类和用量对掺膨胀剂商品混凝土限制膨胀的影响。探讨了温度和湿度对钙矾石稳定性的影响,并分析 了延迟钙矾石形成的原因和条件。膨胀混凝土的膨胀机理是膨胀剂与水泥水化析出的Ca（OH）2反应生成钙矾石，钙矾石吸水肿胀使混凝土产生膨胀。膨胀混凝土以自身适度的膨胀抵消收缩裂缝，达到与限制体的紧密结合，自身的抗裂性也大为提高，因此避免和减少了开裂的发生。从应力方面来讲，混凝土的抗拉强度仅相当于抗压强度的7%～11%，混凝土的开裂主要是由于内部拉应力超过抗拉强度所致。在限制条件下，其自身的膨胀对限制体产生拉应力，与此同时，限制体对混凝土产生压应力，压应力对拉应力有不同程度的抵消作用，从而避免或减少了混凝土的裂缝。应变方面，补偿收缩混凝土主要产生膨胀和收缩两种变形，在限制条件下，膨胀产生‘相向变形”，混凝土内部质点间距减小，使混凝土受压，不易引起开裂收缩产生“背向变形”，内部质点间距加大，使混凝土产生受拉，易产生混凝土开裂。一定程度上，限制膨胀的“受压”抵消限制收缩的“受拉”从而减小混凝土开裂。显著提高了混凝土的抗裂防渗性能及耐久性和抵抗周围环境介质侵蚀的能力。掺入膨胀剂的混凝土适用于结构自防水、抗裂防水混凝土和大型混凝土结构的无缝施工等场合。
研究结果表明:
①UEA掺量提高,商品混凝土的碱度略有降低,但幅度很小,掺量达到水泥用量的20%时,商品混凝土体系的pH值仍 在12.0以上。
②随着膨胀剂掺量提高,商品混凝土抗碳化能力和抵抗钢筋锈蚀的能力呈降低趋势,这种趋势对水胶比大于0.4的商品混凝土表现较明显;当水胶比低于 0.4时,掺膨胀剂对商品混凝土的抗碳化能力和护筋性基本没有影响。
③温湿度对膨胀剂的作用效率有重要影响。饱和湿度且温度低于70℃时,随着温度提高,膨胀 剂的早期膨胀效率提高,中后期膨胀效率则略有降低;当温度超过80℃后,膨胀剂的膨胀效率随温度的提高而大幅度降低,这主要与钙矾石的稳定性有关。
④矿物 掺合料对膨胀剂的膨胀性能有一定的影响,其中,粉煤灰的影响较小,磨细矿渣和硅灰的掺入将削弱膨胀剂的膨胀功能。
⑤膨胀剂商品混凝土的膨胀行为受水胶比影响, 膨胀剂在较低水胶比的商品混凝土中表现出的膨胀功能相对较低。

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