外加劑對混凝土收縮的影響

1、外加劑對混凝土收縮的影響一、 粉煤灰對混凝土早期收縮的影響摻粉煤灰混凝土的配合比、初凝時間和坍落度見表2，早期收縮試驗結(jié)果見圖2。試驗結(jié)果表明，摻粉煤灰混凝土的早期收縮規(guī)律與單摻減水劑的混凝土相同，大量的收縮主要產(chǎn)生于初凝至24h之間。24h后，收縮速率明顯減緩。在這一試驗條件下，粉煤灰的摻入能適當(dāng)降低混凝土的早期收縮，且隨著粉煤灰取代率提高，混凝土的早期收縮減小。取代率為1050時，早期收縮下降515左右。減水劑極大地增加混凝土的早期收縮，水膠比相同時，摻減水劑混凝土的48h收縮率為22010-6。不摻減水劑時收縮率只有5510-6兩者相差約4倍，而且，不摻減水劑的混凝土1m3實際水泥用量為

2、470kg，用水量為220kg，而摻減水劑混凝土的水泥和用水量分別只有420kg和197kg，這是非常值得引起重視的。減水劑增大混凝土收縮的作用機理目前尚無明確的結(jié)論，可能與減水劑的分散作用改變了孔結(jié)構(gòu)，以及表面活性劑在水泥顆粒表面的定向排列改變了膠體的電場有關(guān)。二、 礦粉對混凝土早期收縮的影響礦粉對混凝土早期收縮影響的配合比見表3，試驗結(jié)果見圖3。試驗結(jié)果表明，摻礦粉混凝土的早期收縮規(guī)律與摻粉煤灰的混凝土相似，在相同取代率時，礦粉降低混凝土早期收縮的作用效果略優(yōu)。需要說明的一點是，本試驗中試樣的4個側(cè)面抽去聚四氟乙烯板后。留下3mm的空隙，混凝土中的部分水向空間蒸發(fā)，產(chǎn)生了少量的干燥收縮。事

3、實上，試驗結(jié)束時也觀察到鋼模內(nèi)壁結(jié)有少量凝結(jié)水，使測得的混凝土早期收縮大于真正密封狀態(tài)的自收縮值。但作為摻合料對早期收縮的影響機理，仍可引用混凝土自收縮理論?；炷磷允湛s機理通常采用毛細(xì)孔負(fù)壓學(xué)說，即自收縮由混凝土內(nèi)部毛細(xì)孔負(fù)壓形成拉應(yīng)力而引起。根據(jù)Raouh定律，當(dāng)水中含有可溶物質(zhì)或離子時，水的蒸汽壓將隨著可溶物質(zhì)濃度提高而降低。因此，水溶液濃度越高，相對濕度就越小。對混凝土內(nèi)部相對濕度而言，可以用可溶離子摩爾濃度來評價，按下式計算：式中：M為可溶離子濃度(molL )，m為可溶離子量(mo1)，為可蒸發(fā)水量(L)。過此種方式的計算和實際內(nèi)部相對濕度的測定可以發(fā)現(xiàn)混凝土內(nèi)部可溶離子濃度與相對

4、濕度具有較好的線性關(guān)系(見圖4)。根據(jù)這一理論，可以從一個角度，較好地解釋低水膠比混凝土自收縮較大的原因，同樣也可解釋礦粉和粉煤灰降低混凝土早期收縮的機理。即低水膠比混凝土的可蒸發(fā)水量減少?？扇茈x子濃度增大，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部相對濕度降低，增大混凝土自收縮。對摻礦粉和粉煤灰的混凝土而言，一方面因為水化過程的改變使得水化產(chǎn)物和孔結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，從而改變了凝膠孔水、吸附水、層間水量之間的比例，最終影響早期收縮。另一方面，由于礦粉和粉煤灰等量取代，一次水化水泥量隨取代量增大而減少，二次水化作用的時間滯后，延緩了水化進(jìn)程，使得混凝土內(nèi)部可溶離子量及可溶離子濃度降低，內(nèi)部相對濕度就較高，從而減小混凝土的早期

5、收縮。三、 減縮劑對摻粉煤灰和礦粉混凝土早期收縮的影響由于減水劑的應(yīng)用，使得混凝土早期收縮大大增加，因此通過減縮劑技術(shù)來降低混凝土的早期收縮，在技術(shù)上是切實可行的，并被認(rèn)為是混凝土裂縫控制的最有效措施之一。為此，設(shè)計了一組摻減縮劑混凝土早期收縮的對比試驗，配合比見表4。早期收縮試驗結(jié)果見圖5。試驗結(jié)果表明，減縮劑能顯著降低摻粉煤灰和礦粉混凝土的早期收縮。48h時的減縮率分別達(dá)47.0和46.3。說明減縮劑對礦粉和粉煤灰具有良好的相容性。減縮劑的作用機理及與減水劑的相容性見文獻(xiàn)。四、 減水劑品種對混凝土收縮的影響這一試驗的設(shè)計是保持混凝土配合比不變，外摻減水劑，在增大坍落度條件下，比較摻減水劑后

6、收縮的變化情況。收縮試驗混凝土配合比見表1。早期收縮試驗結(jié)果見圖3。試驗結(jié)果表明，在配合比相同的條件下，雖然不同減水劑品種之間的混凝土收縮略有差異，但均顯著增大混凝土的早期收縮。前24h收縮增幅較快，24h后收縮速率減緩。而不摻減水劑的基準(zhǔn)混凝土，大約在前5h內(nèi)收縮較快，而后減慢。與不摻減水劑的基準(zhǔn)混凝土相比，摻脂肪族系、萘系、胺基磺酸鹽系減水劑的24h時收縮率比分別為357，410和368。從絕對值來看，基準(zhǔn)混凝土的早期收縮值小于7010mm，而摻減水劑混凝土的早期收縮均大于20010mm。因此，出現(xiàn)早期收縮裂縫的可能性大大增加。經(jīng)24h早期收縮測試后測得的干燥收縮試驗結(jié)果表明，28d齡期時

7、，摻脂肪族系、萘系、胺基磺酸鹽系減水劑的混凝土收縮率比分別為130、132和138。這一試驗結(jié)果與參照GBJ82標(biāo)準(zhǔn)方法(采用本研究的同一配合比)測得的試驗結(jié)果相似。摻3種不同減水劑的混凝土收縮率比分別為126，130和135。雖然收縮規(guī)律和收縮率比相似，但28d收縮值不同。從24h后起測時，摻3種減水劑混凝土的收縮值分別為42010-6，44610-6，42610-6mm，而根據(jù)GBJ82測得的28d收縮值分別為36210-6，39010-6，37510-6mm，相應(yīng)增大約5010-6mm。圖4是采用本研究方法測得的24h早期收縮加上24h后測得的干燥收縮曲線。28d齡期時，與基準(zhǔn)混凝土相比

8、，摻脂肪族系、萘系、胺基磺酸鹽系減水劑的總收縮增量分別達(dá)265.510-6，269.010-6和315.010-6mm，收縮率比達(dá)182，183和197，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于按GB82方法測得的結(jié)果。說明現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)試驗方法由于沒有測量到混凝土的早期收縮而遠(yuǎn)遠(yuǎn)低估了減水劑對混凝土收縮的影響。當(dāng)然，這里忽略了早期養(yǎng)護(hù)對收縮的影響，但并不影響對這一規(guī)律的結(jié)論。為了進(jìn)一步驗證基準(zhǔn)水泥中減水劑對混凝土早期收縮的影響，選用基準(zhǔn)水泥進(jìn)行了對比試驗。配合比與表1相同，試驗結(jié)果見表2。收縮規(guī)律與新都水泥的相似，減水劑的摻人同樣顯著增大混凝土早期收縮。3種減水劑24h的收縮率比分別達(dá)到300、327和317。值得說明的一點

9、是，這一早期收縮試驗雖然是在密封狀態(tài)下進(jìn)行，但由于四周的聚四氟乙烯板抽出后留下的3mm空隙，使混凝土中的部分水析出，并在鋼模板上形成少量的冷凝水，測得的數(shù)值小于干燥收縮值，但又大于自收縮，因此，采用早期收縮這一概念，目前正在對試驗裝置進(jìn)一步完善。五、 坍落度相同時，減水劑對混凝土收縮的影響減水劑的分散作用，使得水泥漿體絮凝結(jié)構(gòu)解體，從而釋放出被水泥顆粒包裹的游離水，因此，在混凝土配合比不變的條件下，相當(dāng)于增加了用水量，或增大了水灰比，成為增大收縮的原因之一，但減水劑增大混凝土收縮是否與此相關(guān)，值得探討。為此，設(shè)計了2組混凝土坍落度基本相同，水泥用量相同，但用水量減少的配合比(為了簡化和對比的需要，水泥用量及用水量改變時，砂石料用量未作相應(yīng)調(diào)整，因此，嚴(yán)格意義上并不是1m3。減水劑品種為脂肪族系)，見表3，早期收縮試驗結(jié)果見圖5。早期收縮測試結(jié)束后測得的收縮試驗結(jié)果表明，摻減水劑的混凝土收縮同樣增