浅谈拆模时间膨胀剂掺量对混凝土限制膨胀率的影响.docx

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浅谈拆模时间膨胀剂掺量对混凝土限制膨胀率的影响

浅谈拆模时间、膨胀剂掺量对混凝土限制膨胀率的影响

0引言

普通混凝土在硬化过程中均会发生体积收缩，最常见的体积收缩是由于混凝土水分的散失或湿度下降引起的干缩和由于水泥水化热的散失或混凝土温度下降引起的冷缩。

当混凝土的收缩值大于极限变形值，收缩变形引起的拉应力大于混凝土的极限抗拉强度时，混凝土将产生裂缝，导致混凝土的整体性、耐久性下降。

由于不同原因致使开裂和收缩，使得人们需要一种能够减少开裂和收缩的新型混凝土，所以，膨胀混凝土应运而生。

膨胀混凝土的一种就是在混凝土配制过程中掺加膨胀剂，制作补偿收缩混凝土。

我国目前补偿收缩混凝土应用的理论基础是吴中伟院士提出的补偿收缩理论。

他指出：

混凝土最后达到的变形值D（限制膨胀变形或限制收缩变形）等于最大限制膨胀变形ε2减去限制收缩s2，加上弹性伸长εs，加上塑性伸长，加上或减去混凝土徐变。

当D≤混凝土的极限拉伸值εk=2×10－4时，混凝土不会开裂。

所以，限制膨胀率直接反映了补偿收缩混凝土的膨胀量大小，是衡量膨胀剂补偿收缩作用、抗裂防渗作用大小的关键指标。

其大小直接决定了混凝土的自应力的大小能否达到补偿收缩和防止开裂的作用。

影响混凝土限制膨胀率的因素很多，笔者通过实验分析了拆模时间、膨胀剂掺量对混凝土限制膨胀率的影响规律。

1主要原材料

1）水泥：

四川双马水泥生产的P.O42.5R普通硅酸盐水泥，水泥的化学成分见表1，基本性能见表2。

2）粉煤灰：

成都博磊粉煤灰综合开发有限公司生产Ⅱ级灰，比表面积2800cm2/g；Ⅱ级灰经过MZL100型双筒振动磨粉磨2h，得到比表面积为7000cm2/g的磨细灰。

化学成分见表1。

3）减水剂：

成都华西外加剂厂生产的萘系粉体减水剂，推荐掺量为0.8%～1.2%

4）膨胀剂：

四川成都环业新型建材有限公司生产的ZY型、UEA型膨胀剂，ZY推荐掺量6%～8%，UEA推荐掺量8%～12%。

5）细集料：

中砂采用四川德阳绵远河砂，细度模数2.8，堆积密度1480kg/m3，表观密度2580kg/m3，含泥量为1.2%，泥块含量为0.2%。

6）粗集料：

碎石采用花岗岩碎石，粒径范围5～20mm连续级配，针片状含量为5.0%，含泥量为0.3%，泥块含量为0.1%。

7）水：

自来水。

2实验方法

2.1限制膨胀率实验

试件制作时，先把纵向限制器具放入100mm×100mm×400mm的试模中，然后将混凝土一次装入试模，把试模放在振动台上振动至表面呈现水泥浆为止，刮去多余的混凝土并抹平，然后，把试件置于温度20℃±2℃的环境中养护，试件表面用塑料布或湿布覆盖，以防止水分蒸发。

分别对自由膨胀的混凝土试件在12h，16h，24h，36h拆模，测量其初始长度。

然后将试件放入20℃±2℃的水中养护，分别测定其3d，7d，14d的长度，上述测长龄期一律从成型日算起。

试件测长时，其方向和位置固定一致，不得随意变动，测量每个试件长度，应重复3次，取其稳定值。

每组成型的3个试件，取其算术平均值，精确到1.0×10－5m。

限制膨胀率的计算公式如下：

εt=（lt－l0）/l

式中εt———试件在t龄期时的纵向限制膨胀率；

lt———试件在t龄期时的长度读数；

l0———试件长度的初始读数；

l———试件的测量标距。

2.2力学性能测试

力学性能试验按照GB50204《混凝土结构工程施工质量验收规范》和GB/T50081《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行，抗压强度测试采用边长为100mm立方体试件。

3混凝土拆模时间对限制膨胀率的影响

拆模时间影响了混凝土试件的初始长度，初始长度的变化将严重影响限制膨胀率的大小，所以，拆模时间对限制膨胀率的影响是比较大的。

在一般情况下，脱模时间以14～20h为宜。

使用早期强度高或新鲜活性好的水泥时，可取下限值；使用强度较低或存放时间较长的水泥时，可取上限值。

实验使用的膨胀剂是ZY型膨胀剂，掺量为8%；拆模时间分别为12h，16h，24h，36h；水胶比为0.31。

混凝土配合比见表3。

拆模时间对限制膨胀率的影响见表4，5，如图1～3所示。

由实验数据可知，不同拆模时间对混凝土限制膨胀率的影响较大。

拆模时间较早时，限制膨胀率较大，主要原因是较早拆模的试件没有试模对试件的限制和养护的水分比较充足。

拆模时间越晚，其限制膨胀率越小，原因是试件的前期膨胀值较大，拆模时间晚的在前期没有吸收足够多的水分使其膨胀，所以，后期就没有达到预先设计的膨胀值。

拆模强度大概在12h已满足标准要求。

所以对于水胶比为0.31的混凝土来说，拆模时间应在10～12h之间。

当然不同水灰比的混凝土，拆模时间是不同的，但规律一致。

4膨胀剂掺量对混凝土限制膨胀率的影响

膨胀剂掺量不仅将影响混凝土膨胀值，还会对其体积稳定性有所影响。

掺量高会导致水泥初期反应不完全，发生二次反应会产生延时钙矾石，引起过度膨胀而使混凝土开裂，导致混凝土耐久性不良。

所以，其掺量对限制膨胀率影响的研究是非常必要的。

为了保证混凝土的拆模强度，拆模时间统一为16h，实验配合比见表6。

4.1膨胀剂ZY的掺量对混凝土限制膨胀率的影响

膨胀剂ZY掺量分别为6%，10%，14%，实验数据见表7，如图3，4所示。

由实验数据可知，ZY的掺量越高，混凝土限制膨胀率越大。

混凝土强度在拆模时并无太大差距，随着龄期的增长，ZY掺量明显影响了混凝土强度的发展。

掺量越大，其强度越低。

ZY掺量在14%时其限制膨胀率比较大，可能使混凝土的体积稳定性较差，还可能使膨胀剂不能完全水化，导致延时钙矾石的产生而使混凝土开裂。

所以在使用ZY膨胀剂时，一定要协调好混凝土膨胀值和强度的关系，否则将造成重大损失。

4.2膨胀剂UEA的掺量对混凝土限制膨胀率的影响

实验条件同掺ZY的混凝土，分别测定UEA掺量为8%，12%，16%时的限制膨胀率，实验数据见表8，如图5，6所示。

由实验数据可知，UEA掺量越高，限制膨胀率越大。

限制膨胀率的后期发展速度比较缓慢，前期相对较快，这样将减少延时钙矾石对混凝土体积稳定性的威胁，相对提高了混凝土的耐久性。

但是由于UEA的掺入，使混凝土强度明显下降，尤其是后期强度，掺加UEA混凝土膨胀剂，混凝土28d强度将下降10%，UEA掺量越多其后期强度越低。

严重时，将达不到混凝土设计强度等级。

所以对UEA的使用，尤其在掺量方面要慎重。

5结论

1）混凝土拆模时间越迟，其限制膨胀率值越小。

2）限制膨胀率随膨胀剂掺量的增加而增加，早期膨胀发展较快，14d龄期或28d龄期后趋于稳定。