外加剂对矿渣水泥混凝土收缩与早期抗裂的影响.pdf
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1、第3 9 卷第2 期 2 0 1 6 年3 月 非金 属 矿 N o n M e t a l l i C M i ne s Vo 1 3 9 NO 2 M a r c h ,2 01 6 外加剂对矿渣水泥混凝土收缩与早期抗裂的影响 韩静云宋旭艳郜志海 ( 苏州科技学院 土木工程学院,江苏 苏州2 1 5 0 1 1 ) 摘要选用木钠减水剂、 U E A H膨胀剂、 早强剂、 柠檬酸缓凝剂以常用掺量外掺入矿粉水泥中, 检测其化学收缩和干缩性能, 同时将各掺 量的外加剂分别引入到矿 渣水泥混凝 土中, 检测其抗压强度 以及早期抗 裂性能 , 结果表 明: 木钠减水剂增加矿渣水 泥的早期化 学收缩,
2、 也 增大矿 渣水泥胶砂的干缩值 ; u E A H膨胀剂增加矿渣水泥的化学收缩, 并能降低矿渣水泥胶砂 的干缩 ; 早强剂则在早期 就大幅度增加矿渣水泥的化学收 缩, 对胶砂体 系干缩性能影响与基准矿渣水泥体 系相 当; 柠檬酸缓凝剂能降低矿渣 水泥的化学收缩值 , 但会提 高胶砂体 系的干缩值 。木钠减水剂、 UE A H膨胀剂和早强剂都能提 高矿渣水泥混凝土的早期抗裂性能, 其 中早强剂在 所选用的几种外加 剂中效果最好 , 而缓凝剂对矿渣 水泥混凝土早 期抗裂性能具有不利影响。 关键词 矿渣水泥混凝土; 外加剂; 化学收缩; 干缩; 抗压强度; 早期开裂性能 中图分类号: T U 5
3、2 8 0 4 2 文献标识码: A 文章编号: 1 0 0 0 8 0 9 8 ( 2 0 1 6 】 0 2 0 0 4 9 0 4 I n fl u e n c e o f Ad d i t i v e s o n S h r i nk a g e a n d Ea r l y - a g e Cr a c k Re s i s t a nc e o f S l a g Ce me n t Co n c r e t e Ha n J i ng y u n S o n g Xu y a n Ga o Zh i h a i ( Co l l e g e o f C i v i l E n g
4、 i n e e r i n g , S u z h o u U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y , S u z h o u , J i a n g s u 2 1 5 0 1 1 ) Ab s t r a c t So d i u m l i g n i n s u l f o n a t e wa t e r r e d u c e UEA- H e x p a n s i v e a g e n t , e a r l y s t r e n g t h a g e n t a nd c i t
5、r i c a c i d r e t a r d e r c o u l d b e i n t r o d uc e d i n t o s l a g c e m e n t ,a n d t h e n c h e m i c a l s h r i n k a g e a n d d r y s h r i n k a g e o f s ys t e m ma y b e t e s t e d Af t e r s l a g c o n c r e t e wi t h v a r i o u s a d d i t i v e s r e s p e c t i ve l y
6、 c a n b e p r e p a r e d ,i t s c o mp r e s s i v e s t r e n g t h a n d e a r l y c r a c k r e s i s t a n c e ma y be d e t e r mi n e d The r e s u l t s c a n s h o w t h a t : s od i u m l i g n i n s ul f on a t e wa t e r r e d u c e r c a n i n c r e a s e e a r l y c h e mi c a l s h r
7、 i nk a g e a nd d r y s h r i nk a g e o f s l a g c e m e n t UEA H e x p a n s i v e a g e n t C an inc r e a s e c h e m i c a l s h r i n k a g e a n d r e d uc e d ry s h r i nk a g e o f s l a g c e m e n t Ea r l y s t r e ng t h a g e n t C an s u b s t a n t i a l l y i n c r e a s e e a r
8、 l y c he mi c a l s h r i nk a g e o f s l a g c e m e n t I n f l u e nc e o f e a r l y s t r e n g t h a g e n t o n d r y s h r i n k a g e o f s l a g c e me n t ma y b e s i mi l a r t o f u nd a me n t a l s l a g c e me n t Ci t r i c a c i d r e t ard e r c a n r e d u c e c h e m i c a l
9、s h r i n ka g e of s l a g c e m e n t ,b u t ma y i mp r o v e d ry s h r ink a g e o f c e me n t s y s t e m So d i u m l i g n i ns u l f o n a t e wa t e r r e d u c e r , UEA H e x p a ns i v e a g e n t ,e a r l y s tre n g t h a g e n t c o ul d i mp r o v e e a r l y c r a c k i n g r e s
10、i s t a n c e o f s l a g c o n c r e t e I n s e v e r a l a d d i t i v e s i mpr o v e d e ffe c t of e a r l y s tr e n g t h a g e n t o n e a r l y c r a c k i n g r e s i s t a n c e we r e p r e f e r a b l e But c i tr i c a c i d r e t a r d e r ma y h a v e a ne g a t i v e e ffe c t o n
11、e arl y c r a c k i n g r e s i s t a n c e o f s l a g c on c r e t e Ke y wo r ds s l a g c e me n t c o n c r e t e ; a d d i t i v e s ; c h e mi c a l s hri nk a g e ; d r y s hr i nk a g e ; c omp r e s s i ve s e n g t h ; e a r l y a ge c r a c king 混凝土收缩一般分为塑性收缩 ( 又称沉缩) 、 化学 收缩 汉 称自身收缩) 、 干
12、燥收缩及碳化收缩等, 当在 某一瞬间由混凝土收缩产生的拉应力大于同期混凝 土的极限抗拉强度时, 混凝土就会产生裂缝。混凝土 外加剂能大幅提高混凝土的施工性能和物理力学性 能, 当其加入到混凝土中后, 使得混凝土变形开裂的 影响因素更加复杂 1-2 o本实验选用减水剂、 膨胀剂、 早强剂和缓凝剂为代表, 将其以常用掺量分别引入矿 渣水泥及其混凝土中, 比较这些外加剂对矿渣水泥石 的收缩及混凝土的早期开裂性能影响规律。 1 实验部分 1 1 原料及试剂天 山牌普通硅酸盐水泥 P 0 4 2 5 , 勃氏比表面积为 3 2 0 m2 k g , 密度为 2 8 6 4 ed c m3 。矿粉 收稿
13、日期 :2 0 1 6 0 2 2 l 基金项目: 江苏省高校 自然科学基金( 1 1 K J D 5 6 0 0 0 2 ) ; 苏州科技学 院科研基金青年项 目 ( Z 2 1 1 9 ) ; 2 0 1 2 年度苏州市建设科研项 目 ( 苏 住建科 【 2 0 1 2 1 8号 ) 。 4 9 外观为 白色粉末 , 勃氏比表面积为 4 2 5 m2 k g , 密度为 2 6 9 4 g c m 3 。砂为赣江砂, 其细度模数为2 4 6 , 砂的级 配在区, 为中砂。石子为浙江湖州花岗岩, 石子粒 径是 5 2 5 i i l i n的连续级粒径。 外加剂有木钠减水剂、 U E A H
14、膨胀剂、 早强剂、 柠檬酸缓凝剂, 其中木钠减水剂、 早强剂由苏州兴邦 化学建材有限公司提供, U E A H膨胀剂由苏州市建 筑科学研究院有限公司提供 , 其为灰红色粉末 , 是一 种专用于抗裂防水的外加剂, 柠檬酸为市售。 1 2 实验 方法首 先以 3 0 的矿粉等量 替代水 泥 后, 分别引入减水剂、 膨胀剂、 早强剂、 缓凝剂, 制备矿 渣水泥, 检测其化学收缩和干缩性能; 然后以实际工 地的 C 3 0 混凝土配合比为参考, 以收缩试验相同的矿 渣水泥作为胶凝材料, 引入外加剂后, 制备矿渣水泥 混凝土, 检测其抗压强度, 同时采用平板法检测其早 期抗裂性能, 在开裂试验时同步进行
15、各体系的混凝土 早期水分蒸发隋况试验。 第3 9 卷第2 期 非金 属矿 2 0 1 6 年3 月 其中, 混凝土抗压强度试验根据 G B T 5 0 0 8 1 - 2 0 0 2 普通混凝土力学性能试验方法 进行。化学收缩试 验参照 A S T MC 1 6 O 8 _ 2 0 0 7的规定进行。干缩试验按 J C T 6 0 3 2 0 0 4 水泥胶砂干缩试验方法 进行。 早期抗裂性能试验参照 G B T 5 0 0 8 0 2 0 0 9 普通 混凝土长期性能和耐久性能试验方法标 准采用平 板法测定混凝土裂缝的发展情况 , 平板式测试仪尺寸 为 6 0 0 mm 6 0 0 mmx
16、6 4 r n l T l 。试验在平均地表气温为 3 0左右的室外进行 。试验 时间从混凝土搅拌加水 开始计算, 在 ( 2 4 + 0 5 ) h 测读裂缝。用棉纱线沿着裂 缝的走向测裂缝长度, 再用钢尺测量其长度值 。当 一 个 刀 口上有两条裂缝时, 可将 两条裂缝的长度相 加, 折算成一条裂缝。裂缝宽度采用放大倍数 4 0 倍 的读数显微镜进行测量, 并测量每条裂缝的最大宽 度 J ) 。根据 2 4 h开裂情况, 画出混凝土开裂示意图, 同时根据 2 4 h的开裂情况, 计算 3 个参数: 平均裂缝 面积、 单位面积的裂缝数 目和单位面积上的总开裂面 积。在开裂性能试验的同时, 利
17、用混凝土失水后质量 变化的原理测定混凝土早期水分蒸发情况。 2 结果与讨论 2 1 外加 剂对 矿粉 水 泥 净浆 的 化 学收 缩性 能影 响按 照 AS T MC1 6 0 8 2 0 0 7取 5 O g试样 , 其 中水泥 3 5 矿粉 1 5 g作为基准组 ( C 0 ) , 在此配合 比不变 的 情况下分别掺入不同外加剂 , 进行化学收缩试验 , 本 试验主要测试 2 4 h内的早期化学收缩和 2 8 d内的长 期化学收缩, 结果见表 l 、 表 2 。 表 1 掺矿粉水泥净浆的早期化学收缩 ( mL 1 0 0 g ) 编号 外 加 弃 类型 掺量 注: “ 一 ” 表示膨胀;
18、“ + ” 表示收缩, 表格内省略 “ + ” , 下同。 表2 掺矿粉水泥净浆 1 - 2 8 d 长期化学收缩 ( mL 1 0 0 g ) 编 号 外加剂 类型 掺量 注:早强剂对应的数据结果中 “ 一”表示超出了测定范围。 5 0 从表 1 可看 出, 基准组净浆在 2 4 h内先膨胀再 收缩 , 在 1 0 h膨胀值达到最大 。木钠减水剂对矿粉 水泥净浆早期化学收缩的影响较大, 2 4 h 化学收缩值 达基准组净浆的2 4 倍, 掺减水剂的矿粉水泥早期收 缩较大, 主要是因为减水剂破坏了水泥颗粒的絮凝结 构, 使水泥和水接触更充分 , 水化更快。U E A H膨胀 剂对掺矿粉水泥净浆
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