养护剂对混凝土耐久性能的影响.pdf
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1、2 0 1 0年第 5期 1 0月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA C0NCRETE AND CEMENT PRODUCTS 2 01 0 No 5 Oc t o be r 养护剂对混凝土耐久性能的影响 石 亮 ,刘建 忠 ,刘加平 ( 江苏省建筑科学研究院有限公司, 南京 2 1 0 0 0 8 ) 摘要: 喷涂养护剂 作为一种新 型的养护方式正逐 步被应用于混凝土工程领域 。试 验对 比研究 了养护剂对 混凝 土收缩性能 、 氯离子渗透性能 、 碳化性能及抗冻性能的影响。结果表明 : 涂覆养护剂对混凝土有较明显的减缩效果 , 7 d减缩率在 3 0 以上。相 比 标准养护及干
2、燥养护 , 涂覆养护剂的混凝土抗氯离子渗透性能最好。涂覆养护剂能够提高低掺量粉煤灰混凝土的抗碳化性能 。涂 覆养护剂可改善无掺合料混凝土的抗冻性能 , 对掺有粉煤灰的混凝土抗 冻性 能提升不明显 。 关键词: 养护剂 ; 收缩; 氯离子渗透 ; 碳化 ; 抗冻性 Ab s t r a c t :Co a t i n g wi t h c u rin g a g e n t i s b e i n g u s e d i n fi e l d o f c o n c r e t e e n g i n e e rin g a s a n e w k i n d o f c u rin g me
3、t h o d T he e f f e c t s o f c u rin g a g e n t o n t h e s h rin k a g e ,c h l o rid e i o n p e n e t r a t i o n ,c a r b o n a t i o n a n d f r o s t r e s i s t a n c e o f c o n c r e t e a r e c o mp ara t i v e l y i n v e s t i g a t e d Th e r e s u l t s s h o w t h a t c o a t i n g
4、 wi t h c u rin g a g e n t c a n o b v i o u s l y r e d u c e s h rin k a g e o f c o n c r e t e a n d t h e s h rin k ag e r e d u c i n g r a t i o i s a b o v e 3 0 a t e a r l y a g e( 7 d ) C o m p a ri n g w i t h s t a n d a r d c u r i n g a n d d r y c u ri n g , c o n c r e t e s p e c
5、i me n c o ate d w i t h c u ri n g a g e n t g e t s t h e b e s t c h l o r i d e i o n p e n e t r a t i o n r e s i s t a nc e C o a t i n g wi t h c u rin g a g e n t e n h a n c e s t h e c a r b o n a t i o n r e s i s t an c e of c o n c r e t e wi t h l o w a mo u n t o f fly a s h C o a t
6、i n g w i t h c u rin g a g e n t c a n i mp r o v e t h e f r o s t r e s i s t an c e o f c o n c r e t e wi t h o u t mi n e r a l a d mi x t u r e s ,h o w e v e r ,t h e i mp r o v e me n t b e c o me s we a k wh e n fl y a s h wa s a d d i n g i n t o c o nc r e t e Ke y wo r ds :Cu rin g a g
7、e n t ; S h rin k a g e ;C h l o rid e i o n p e n e t r a t i o n ; Ca r b o n a t i o n ;F r o s t r e s i s t a n c e 中图分类号 : T U 5 2 8 文献标识码 : A 文章编号 : 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 0) 0 5 1 9 - 0 5 0前 言 混凝土作 为一种 重要 的结构材料被广 泛应用 于建 筑工程领域 , 由于其 耐久性 能不佳 导致 的混 凝土开裂 、 碳化及钢筋锈 蚀问题 频繁出现 ,耐久性 已成 为当今混 凝土工程界关 注的
8、焦 点。随着工程实践 的增多 和科 学 技术 的发展 ,人们对混凝土耐久性能 的改善和提 高方 法不断完善【 l 1 , 养护对混凝土耐久性能 的影响正逐渐受 到人们重视 。 水泥混凝土养护剂是一种喷洒或涂刷于混凝土表 面 ,能在混凝土表面形成一层连续不透水 的密闭养护 薄膜 的乳液或高分子溶液闭 。相 比于传统的养护方式 , 它有着施工便捷 、 节 省资源等优点 , 在水 资源 1 3 益紧张 的今天 ,采用养护剂代替传统养护方式具有 良好的工 程应用前景翻 。 很多西方发达 国家 自2 0世纪 4 0年代就 开展 了养护剂 的研 究 , 相 比较而言 , 我 国对 于养护剂 的研 究起步较
9、 晚 ,在养护剂对混凝土性能影响研 究方 面按 照相关规范要求也多局 限于保水性能及强度影 响 方 面, 而对混凝土耐久性影响的研究涉及较少。 本文选 定江苏某 公司生产 的 J K 一 8 0 0型混凝 土养 护剂 , 在掺有粉煤灰的混凝土试 件上进 行涂覆 试验 , 研 究经养护剂养护后 , 混凝 土试件 收缩性 能 、 抗 氯离子渗 基金项 目: 国家 自然科学基金资助项 目( 2 0 0 9 C B 6 2 3 2 0 5 ) ; 西部交通建 设科技项 目f 2 0 0 6 Z B 1 2 ) 。 透性 能、 碳化性 能及抗冻性能 的变化 。 同时对 比标 准养 护及 干燥养护 两种养
10、护方式 ,研究养护剂对混凝土耐 久性能 的影 响。 1 试验概况 1 1 试验原材料 水 泥为 P I I 5 2 5级水泥 ,粉煤灰 选用 I 级 粉煤 灰 , 水泥与粉煤灰的化学组成如表 1 所示 。 细集料选用 细度模 数为 2 6的 中砂 , 密度 2 6 5 0 k g m , 粗 集料 为粒 径范围为- 1 0 m m及 1 0 2 0 m m 的石灰岩碎石 。 养护剂 为江苏某公司生产的 J K 一 8 0 0型混凝土养护剂 , 相关技 术性能指标均 达到国家建材行业标 准要求 。混凝 土的 相关 配合 比见 表 2 。 1 2 试件 制备 与养护剂使用 进行耐久性测试 的混凝土
11、试件均采用表 2中三种 不 同的粉煤灰掺量进行配制 ,试 件成型后经标准养护 ( 2 4 2 ) h后脱模 。养护剂养护试 件为混凝 土脱 模后在 试件表层涂覆一层混凝土养护剂 ,养护剂使用剂量为 1 2 0 m , 之后将试件放入干燥养护室 中进行养护 。 1 3 试验方法 1 3 1 收缩试验 参照 D 5 1 5 0 - 2 0 0 1 水工 混凝土试 验规程 , 混 凝土试件尺 寸为 1 0 0 m mx 1 0 0 m m x 5 1 5 mm。试件 脱模后 测试初始长度 ,表 面需涂覆养护剂 的试件在脱模测 量初始长度后在表 面涂覆养护剂 。进行收缩试验 的试 一 】 9一 2 0
12、 1 0年第 5期 混凝土与水泥制品 总第 1 7 5期 件按测试 要求分别 置于温度 为 ( 2 0 3 ) o C、 相对湿 度为 ( 5 0 4 ) 的干缩 室及 标准 养 护室 中养 护 到相 应 龄期 后 , 测量试件长度 L 。 试 件收缩率 : f L ) L x l O , 其 中 L为试件有效 长度 。 养护剂的减缩率 : f 8 , ) E 0 x 1 0 0 ,其 中 8 。 , i 分别为干燥养护试 件和涂覆养 护剂 试件的收缩率 。 1 3 2 氯离子渗透试验 参 考 A s T M C 1 2 0 2 0 5标 准 ,制 作 l O O m m 1 8 0 m m
13、的圆柱体 混凝 土试 件 ,试 件脱模 后在 标 准养 护 、干燥 养 护 及 养 护 剂养 护 条 件 下 养 护 至 2 8 d , 将 1 0 0 m mx l 8 O m m 的 圆 柱 体 试 件 切 割 成 1 0 0 m m 5 0 m m 的圆柱体 圆片 ,然后真 空饱水 2 4 h ,轴 向施 加 6 0 V直流 电压 ,试件两端正 负极两侧 的电解池内分别 放 置浓度 为 0 3 的 N a O H溶液 和 3 的 N a C 1 溶液 , 在 试 验开始后 , 记录初始 电流并每隔 5 m i n 测 量一次通过 试 块的电流 , 持续 6 h , 根据 6 h通 电时问
14、 内电流变 化计 算 出总 电量 Q, 以此评价混凝土的抗 氯离 子渗透性能 。 1 3 3 碳化试 验 将 1 0 0 m mx l 0 0 m mx 1 0 0 m m 的标准 养 护混凝 土试 件 置于标 准养护室 、 将 1 0 0 m inx 1 0 0 m m x 1 0 0 m m 的干燥 养 护试件及涂覆养护剂试件置于干缩养护 室中养 护至 2 8 d取出 ,在试件 四个面均匀涂上 石蜡进行密封后放 入混凝土碳化箱 中至相应碳化龄期 取出 ,劈裂后 测试 其碳化深度 。 碳化箱 内二氧化碳 浓度为( 2 0 1 ) , 温度 为 ( 2 0 1 ) , 湿度为( 7 0 2 )
15、 。 1 - 3 _ 4 冻融试 验 一 2 0一 龄 期 d ( a ) 粉煤灰掺量 0 依据 G B J 8 2 8 5 ( 普通 混凝 土长期性能和耐久性能 试 验 方 法 抗 冻 性 能 试 验 中快 冻 法 的规 定 ,成 型 l O O m m x l O 0 m mx 4 0 0 m m的棱柱体试件 ,分别 在标准养 护 、 干燥养 护及 养护剂养 护条件下养护至 2 8 d , 放 入混 凝 土 自动冻融循环机 中快速饱水冻融 ,在达到一定冻 融循环次数后 , 用动弹仪测量动弹模 量或横 向基频 , 并 检查其外部损伤及重量损失。 2结果与讨论 2 1 养护剂对混凝土收缩性能的
16、影响 图 1为粉 煤灰掺量 0 、 2 0 及 4 0 时 , 干燥养 护条 件及养护剂养护条件下混凝 土试件 的收缩 曲线。由图 1 可看出 ,采用 养护剂养护可在 一定 程度上降低 混凝 土 的收缩 , 早期的减缩 效果更 为明显 。 随着粉煤灰掺量 的增大 , 混凝 土整体 收缩有较 为显著 的降低 , 养 护剂养 护 的减缩效果也有所降低 ,但在早期仍 可保持较高水 平 , 养护剂养护的 7 d 减缩率均保持在 3 0 以上。采用 养护剂进行养护可增 强混凝 土的体积稳定性 。 本试验采用的混凝 土养 护剂 为聚合 物乳液 ,涂覆 于混凝 土试件 表面后 能在试件表面形成一层 聚合 物
17、薄 膜 , 封堵混凝 土表面开放 毛细孔 , 干燥环境 下混凝 土毛 细孔水分散失速率减 慢使得 毛细管 因水分蒸 发而 产生 的负压降低I 5 3 , 因此混凝土收缩减小 。粉煤灰 的掺人 由 于在一定程度上替代 了部分 水泥 ,使混凝 土在早 期的 水化反应速率减慢 , 水化反应产生 的毛细孔量减少 , 收 缩相应减 小 ; 此 外 , 粉煤 灰可 以起 到微集 料填充作用 , 封堵一定数量的混凝 土内部 孔隙 ,使混凝 土结构 更加 龄期, d ( b ) 粉煤灰掺量 2 0 图 1 养护剂对混凝 土收缩性能 的影 响 龄 期 d ( c ) 粉煤灰掺量 4 0 石亮 , 刘建忠, 刘加
18、平 养护剂对混凝土耐久性能的影响 密实 , 进一步降低混凝 土基体 的收缩 , 导致养 护剂涂覆 于混凝土表面后 的减缩效果减弱 。 2 2 养护剂 对混凝 土抗氯 离子渗透性能 的影响 图 2为不 同粉煤灰掺 量混凝 土分别在标 准养 护 、 干燥养护及养护剂养护条件下 的 2 8 d电通量 曲线 。 由 图可知 , 三种粉煤灰掺量下 , 干燥养护条件下混凝土试 件 的电通量值最大 ,养护剂养护条件下混凝土试件 的 电通量值最小 。 随着粉煤灰掺 量的增加 , 标准养护及 干 燥养护的混凝土试件电通量值均降低 ,涂覆养护剂 的 混凝土试件 电通量值变化不大。 一 标 准养护 4 5 0 o
19、4 0 o 0 U 脚 棚 删 3 5 0 0 3 o o O 2 5 0 o U l U Z U j U 4 0 粉煤灰掺量, 图 2 养护剂对混凝土抗氯离子渗透性能 的影响 混凝土的电通量 值反映了混凝 土抵抗 氯离子渗透 的能力 。 干燥养护条件下 , 混凝土 内部水泥颗粒没有适 宜的湿度条件充 分完成水化 ,同时水分 的散失使 混凝 土内部产生较 多的微裂纹 , 试件 的密实度受 到影 响 , 因 此混凝 土的电通量值偏大 ; 标准养护条件下 , 混凝 土内 部的缺 陷减少 , 表层混凝土 的致密程度提 高 , 试件 的抗 氯离子渗透能力得到增强 ;养护剂在混凝土 的表层形 成 了致密
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