新型膨胀剂在不同强度等级混凝土中膨胀性能的研究.pdf
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1、2 0 1 3年第 5期 5月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA CONCRETE AND CEMENT PRODUCTS 2 0l 3 No 5 Ma v 新型膨胀剂在不同强度等级混凝土中 膨胀性能的研究 张守治 1 ,2 , 姚 婷 一 , 郭 飞 ( 1 江苏省建筑科学研究院有限公司高性能土木工程材料国家重点实验室, 南京 2 1 0 0 0 8 ; 2 江 苏博 特新 材料 有 限公 司 , 南京 2 1 0 0 0 8 ) 摘要 : 以实际工程 中常用的 C3 0 、 C 4 0 、 C 5 0三种 强度等级 的混凝 土为研 究对象 , 系统研 究 了新型膨胀剂 HME
2、在 不 同强度 等级混凝土 中的膨胀性能 , 并探 讨 了膨胀 剂 HME在 不同强度 等级混凝土 中的膨胀机 理。结果表明 , 未 扣 除基 准混凝土试件 膨胀变形时 , 混凝土强度等级越 高, 掺膨胀剂 HME的混 凝土试件 膨胀变形越 小。扣除基准 混 凝 土试件膨胀 变形后 , 膨胀 剂 HME在低 强度等级 混凝土 中的早期膨胀较 大、 后 期膨胀较 小 ; 在 高强度等级混凝 土 中的早期膨胀减 少、 后期膨胀增 多, 强度 等级越 高, HME早期膨 胀降低 的幅度越 大, 后期膨胀增大的幅度越 高。 关键词 : 混凝 土; 强度等级 ; 新型膨胀 剂; 膨胀性能 A b s t
3、 r a c t : U s i n g t h r e e s t r e n g t h g r a d e s c o n c r e t e i n c l u d i n g C 3 0 , C 4 0 a n d C 5 0 a s t h e r e s e a r c h o b j e c t s , t h e e x p a n s i o n p e rfo r ma n c e s a n d e x p a n s i o n me c h a n i s m o f t h e n e w e x p a n s i v e a g e n t HME i n t
4、 h e d i f f e r e n t s t r e n g t h g r a d e s c o n c r e t e a r e s t u d i e d a n d d i s c u s s e d Ex p e r i me n t a l r e s u l t s s h o w t h a t w h e n t h e e x p a n s i o n d e f o rm a t i o n o f r e f e r e n c e c o n c r e t e s p e c i me n s i s n o t d e d u c t e d ,t
5、h e h i g h e r t h e l e v e l o f c o n c r e t e s t r e n gth ,t h e s ma l l e r e x p a n s i o n d e f o r ma t i o n of t h e n e w e x p a n s i v e a g e n t HME; wh e n t h e e x p a n s i o n d e f o r ma t i o n o f r e f e r e n c e c o n c r e t e s p e c i me n s i s d e d u c t e d
6、, HME i n l o we r s t r e n g t h g r a d e c o n c r e t e wi l l r e s u l t i n a l a e r e x p a n s i o n a n d a g r e a t e r e x p a n s i o n s p e e d i n e a r l y a g e s , b u t a s ma l l e r e x p a n s i o n i n l a t e r a g e s ;HME i n h i g h e r s t r e n g t h g r a d e c o n
7、c r e t e wi l l r e s u l t i n a s ma l l e r e x p a n s i o n i n e a r l y a g e s , b u t a l a e r e x p a n s i o n i n l a t e r a g e s Ke y wo r d s : Co n c r e t e ; S tr e n g t h g r a d e ; Ne w t y p e e x p a n s i v e a g e n t ; E x p a n s i o n p r o p e r t i e s 中图分类号 : T U 5
8、 2 8 1 文献标识码 : A 文章编号 : 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 3 ) 0 5 0 5 一 O 4 0前言 在混凝土设计和质量控制过程中, 强度是表征 混凝土质量最常用 的参数【 。长期以来 , 许 多学者 一 直认为混凝土的强度与其耐久性直接相关 , 如抗 渗性 、 抗碳 化性能 、 徐变及抵抗 大气 中介 质的作用 等 , 都被认 为取决于强度 , 这种观念 主宰 着耐久混 凝 土 的配 合 比设 计 方 法 。与 过 去 的水 泥 、 砂 、 石 、 水 四组分混凝土相 比, 现 代混凝土的特 点是 , 水泥 细度更细 、 水胶 比显著降低 、 混凝土的流
9、动性大 、 强 度高 。然而 , 强度的提高并没有使混凝土的耐久性 明显 提升 , 反 而引起混凝土 弹性模量增大 、 徐变系 数减少 、 脆性增大 , 导致高早强混凝土 比中低强混 凝土更加容易产生收缩开裂 。收缩开裂是混凝土结 构中出现的一个主要 问题 , 混凝土材料 自身体积不 稳定是引起混凝土开裂 的主要原 因之一 , 利用膨胀 基 金 项 目 : “十 二 五 ” 国 家 科 技 支 撑 计 划 资 助 项 目 ( 2 0 1 1 B A E 2 7 B 0 1 2 ) 。 组分在水化过程 中产生的体积膨胀补偿水 泥混凝 土材料的收缩是防止材料收缩开裂的有效措施之 一 。到 目前 为
10、止 , 对补偿 收缩混凝土膨胀性能的研 究多集 中在相 同强度等级的条件下 , 对不 同强度等 级混凝土的膨胀性能还缺乏系统的对比研究阎 。 在补偿收缩混凝土中, 膨胀发展历程不仅与膨 胀源的形态 、 数量及形成时间有关 , 而且与混凝土 基体强度发展历程相关 , 强度 的发展对有效膨胀具 有重要的影响。本文根据我国当前常用的 C 3 0 、 C 4 0 和 C 5 0三种强度等级的混凝土为研究对象 , 系统研 究 了膨胀剂在不同强度等级混凝土 中的膨胀性能, 为膨胀剂在不 同强度等级混凝土 中的应用提供一 定的参考。 1 试 验 1 1 原材料 水泥 :5 2 5 P I I 级水 泥 ,标
11、 准 稠度 用水 量 2 8 6 , 化学成分见表 1 。 一 5 一 2 0 1 3年第 5期 混凝土与水泥制品 总第 2 0 5期 粉煤灰 :南京 电热厂 I级粉煤灰 ,需水量 比 9 0 9 , 含水量 0 2 2 , 比表面积 3 2 2 8 c m 2 g , 化学 成 分见表 1 。 矿 粉 : 密度 2 2 1 g e m , 比表 面积 3 2 1 5 e m V g , 化 学成分见表 1 。 膨胀剂 : 江苏某公 司研 制开发的新型混凝土高 效膨胀剂 HME, 相关技术性能指标满足国家标准要 求 , 化学组成见表 1 。 细集料 : 赣江中粗河砂, 细度模数为 2 6 。
12、粗集料 : 镇江茅迪玄武岩碎石 , 粒径 5 2 5 m m的 连续级配。 外加剂 :江苏某公司生产的 J M B萘系高效减 水剂 。 1 2 配合 比 试验选取了 3组不同强度等级的混凝土 , 强度 等级设计值分别为 C 3 0 、 C 4 0和 C 5 0 , 混凝土配合 比 见表 2 。胶凝材料用量分 别为 3 8 0 k m3 、 4 2 0 k m 3 、 4 6 0 k g m ;膨胀剂掺量 固定为胶凝材料总量 的 8 ; 水胶比分别为 0 4 5 、 0 4 0 、 0 3 5 ; 砂率均为 4 0 。 1 3 试验方法 混 凝 土 抗 压 强 度 和 劈 拉 强 度 试 验 按
13、 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标准 进行 , 试模采用 l O O m mx l O O m mx l O O m m钢试模。混 凝土膨胀变形试验参照 G B 厂 I 5 0 0 8 2 -2 0 0 9 ( 普通混 表 1 水泥、 粉煤灰 、 矿粉和膨胀剂的化学组 成 凝土长期性能和耐久性能试验方法标准进行 , 成 型棱柱体试件 , 试模为 1 0 0 m mx 1 0 0 m mx 5 1 5 mm钢试 模 , 标准养护 ( 2 4 2 ) h后脱模 , 后将试件放置在温度 为( 2 0 1 ) 的水 中养护至规定龄期 , 并测定其膨胀
14、率 。 2 试验结果与分析 2 1 新型膨胀剂 H ME对混凝土新拌性能和力学性 能的影响 膨胀剂 H ME对不 同强度等级混凝土新拌性能 和力学性能的影响规律见表 3 。由表中数据可以看 出 , 无论是 C 3 0 、 C 4 0或是 C 5 0混凝土 , 在用水量和 减水剂掺量相同的情况下 ,与不掺 H ME的基准样 表 3 混凝土新拌性能和力学性能 一 6 一 张守治 , 姚婷 , 郭飞 新型膨胀剂在不同强度等级混凝土 中膨胀性能的研究 相 比, HME的掺入对混凝土坍落度和含气量基本没 有影 响, 7 d抗压和劈拉强度有一定程度 的下降, 2 8 d 抗压和劈拉强度基本与空 白样持平或
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