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  • 減膠劑對混凝土耐久性的影響
    發布于:2018年07月03日    點擊量:0

    減膠劑對混凝土耐久性的影響

    耐久性是混凝土非常重要的性能。工程應用的混凝土除了具有較高的強度和安全地承受設計荷載以外,還必須具備承受所處環境條件下耐久性能好、壽命年限長等特點,以保證混凝土建筑工程的安全、穩定、可靠。特別是對于修建在沿海環境條件下的混凝土工程更加要注重其耐久性,為了驗證減膠劑對于混凝土的耐久性有明顯的改善和提高,我公司武漢理工大學硅酸鹽建筑材料國家重點實驗室對于混凝土的耐久性能進行了研究分析和探討。下面我們主要針對人們比較關注的混凝土的指標抗氯離子滲透性能收縮性能等進行了試驗分析。

    1 減膠劑對混凝土抗滲性能的影響

    混凝土的耐久性與其抗滲性有著密不可分的關系。若抗滲性能不足,有害液體、氣體等成分就會滲入混凝土內部,發生侵蝕作用,不僅破壞混凝土的結構,還會使鋼筋銹蝕膨脹,造成混凝土保護層開裂或剝落?;炷恋目節B性是其優良耐久性的重要保證。

    試驗參照 GB/T50082-2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》分析混凝土的抗滲性能,每組試驗采用上部直徑175mm,下部直徑185mm,高度150mm的圓臺試件進行試驗,從0.1 MPa開始加壓,達到預定壓力開始計時并24h后停止實驗,將試件取下并沿測試滲水高度,同時觀察滲水狀態。通過對比分析減膠劑對混凝土抗滲性能的影響。以某攪拌站混凝土生產配比為基準組,減膠劑摻量為0.6%,按水泥減少10%作為對比組進行試驗,如下表1以及抗滲試驗結果如表2所示。

    1 混凝土試驗配合比

    強度等級

    水泥

    粉煤灰

    礦粉

    河砂

    碎石

    減水劑

    減膠劑

    C30基準組

    172

    180

    70

    100

    777

    1030

    5.6


    C30對比組

    167

    160

    70

    90

    792

    1045

    5.12

    1.92

    C50基準組

    153

    310

    50

    140

    645

    1030

    8.5


    C50對比組

    150

    260

    50

    140

    670

    1055

    7.65

    2.7

    2 混凝土抗滲性能測試結果

    編號

    試件沿軸線劈裂

    平均滲水高度/mm

    滲透情況

    C30-1

    60

    不均勻曲線

    C30-2

    45

    平緩曲線

    C50-1

    55

    不均勻曲線

    C50-2

    40

    平緩曲線

    由表2實驗結果表明對比組配制的混凝土平均滲水高度要比基準組少很多,說明具有良好的抗滲性能。與基準組相比,摻入混凝土減膠劑并減少10%水泥用量后,其抗滲性能得到改善,從沿試件軸線劈開的結果來看,對比組滲水高度小,曲線平緩,進而說明混凝土內部結構密實,孔隙率較小?;炷?/span>減膠劑良好的分散作用使混凝土形成了穩定細密的氣孔結構,隔斷毛細水管,進一步阻止了有害物質的入侵,起到抗滲的效果,提高了混凝土的耐久性能。所以摻入混凝土減膠劑減少水泥、礦粉用量后不但沒有影響混凝土的抗滲性能,反而對其抗滲性有增強的作用。故摻入減膠劑后會提高混凝土的抗滲性能。

    2 減膠劑對混凝土收縮性能的影響

    近年來,混凝土的收縮開裂問題引起人們廣泛的關注。工程實踐表明,有超過70%的混凝土結構裂縫的出現并非因為承載力不足引起的。高性能混凝土必須具有勻質性、體積穩定性等特征。尤其是混凝土的體積穩定性是混凝土耐久性的重要組成部分,不良的體積穩定性會引發混凝土開裂,無論裂縫多大多小,勢必會對混凝土的耐久性能產生不利的影響,而且會加速外界環境中的有害氣體、液體等介質暢通進入混凝土內部,加速鋼筋的銹蝕、老化,進而造成整個混凝土結構體的破壞。硬化混凝土的體積變形主要是由于水泥石水化作用引起的,也是不可避免的,而且它還會隨著外界環境的溫度、濕度的變化而變化。本試驗主要測試的是在一定溫度、濕度條件下混凝土的收縮變形,而且干縮變形常常與自生體積變形同時發生,這里我們關注比較的是摻入減膠劑對混凝土收縮性能的影響。

    試驗參照GB/T50082-2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》。收縮試驗應在室內恒溫恒濕的環境中進行,溫度(20±2)℃,濕度(60±5)%。試驗采用尺寸為100mm×100mm×515mm的棱柱體試件,每組為3個試件。主要是通過讀取初始以及到達規定齡期后千分表的讀數來計算出混凝土的收縮變形值。實驗配合比如表1所示,測得收縮率值如表4所示。

    3混凝土收縮率值

    編號

    收縮率值(×10-6)

    3d

    7d

    14d

    28d

    56d

    90d

    C30-1

    174

    267

    396

    473

    589

    604

    C30-2

    171

    260

    383

    466

    577

    600

    C50-1

    165

    282

    387

    449

    562

    583

    C50-2

    150

    266

    371

    428

    553

    579

    由表3試驗結果可以看出,整個養護試驗齡期,摻入減膠劑后的對比組的收縮率值均小于基準組的收縮率值。分析其可能的原因是對比組減少了水泥等膠凝材料的用量,從而降低了混凝土內部因水泥等水化產生的水化熱,延遲了早期水化熱過于集中的釋放,使得整個膠凝材料體系內部水化更加均勻的發生,進而使得混凝土內部的收縮變形減弱。所以說加入減膠劑后對混凝土的收縮變形起到了一定的抑制作用,減少了因收縮導致的混凝土開裂的現象,對混凝土的耐久性起到了良好的改善和提高效果。

    3 減膠劑對混凝土抗氯離子滲透性能的影響

    根據美國ASTM C1202-2010標準,測定混凝土的抗氯離子滲透性能可以根據6h累積通過養護28d齡期混凝土圓柱形試塊(100mm×50mm)的電通量來表征,混凝土抗氯離子滲透性能等級評價標準見表4。試驗參照ASTM C1202-2010標準,對養護28d56d的混凝土進行電通量測試,試驗結果如表5所示。

    4 混凝土氯離子滲透性的評價標準

    6h累計通過的電通量/C

    氯離子滲透性

    >4000

    2000-4000

    中等

    1000-2000

    100-1000

    很低

    <100

    可忽略

     

     

    5 混凝土電通量實驗結果

    編號

    6h通過的電通量/C

    28d

    56d

    C30-1

    3128.2

    2436.7

    C30-2

    2735.1

    2010.9

    C50-1

    2873.8

    1982.6

    C50-2

    2634.5

    1875.0


    由表5可以看出,隨著養護齡期的增加,無論是C30還是C50等級的混凝土,其電通量都有不同程度的降低,依據混凝土氯離子滲透性評價標準可知,C30等級的混凝土在56d齡期內屬于中等水平,而C30等級的混凝土在28d齡期內屬于中等水平,但是到了56d齡期就屬于低等水平了。在其他試驗條件一致的情況下,對比組與試驗組相比較我們可以發現,混凝土減膠劑的摻入可以明顯降低混凝土的電通量,說明減膠劑的使用有利于提高混凝土整體的密實性,優化混凝土的孔結構,這對于長期在海邊環境條件下遭受氯離子侵蝕的混凝土無疑提供了一種很有效的技術解決措施。所以通過使用減膠劑后對混凝土的抗氯離子滲透性能有了較大的改善,也為今后更為苛刻環境條件下的應用提供了技術支持和應用基礎。

    4 減膠劑混凝土耐久性分析總結

    當混凝土減膠劑摻量為膠凝材料質量0.6%時,減少水泥等膠材用量10%-15%的條件下與基準配比相比,將混凝土減膠劑對混凝土耐久性的影響歸納如下:

    ①  摻入減膠劑后,混凝土的抗滲性能明顯得到改善,從試件劈開的情況來看,其平均滲水高度下降10mm,而且滲透曲線比較穩定,說明加入減膠劑后混凝土內部微觀結構密實,孔隙分布良好,混凝土構件密實度更好?;炷?/span>減膠劑的分散作用使得混凝土結構形成穩定致密的氣孔,隔斷毛細水管,有效防止了有害物質的侵蝕,起到抗滲的效果,提高了混凝土的耐久性能。

    ②  摻入減膠劑后,混凝土出現干縮開裂的幾率下降,混凝土收縮變形的程度相較于基準混凝土來說,得到了明顯的降低。這一點可以從混凝土的收縮率值上直觀地體現出來,由于降低了水泥等膠材的用量,使得其水化熱相應地降低,進而使得混凝土整體絕熱溫升降低,所以因此導致的收縮變形程度小。

      摻入減膠劑后,混凝土的抗氯離子滲透性能得到明顯改善。特別是在28d后其抗氯離子滲透性能更好,說明了混凝土減膠劑能夠提高混凝土的密實程度,優化微觀孔隙結構。

     


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