修复剂对高温后混凝土修复性能影响的试验研究.pdf
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1、2 0 1 5年第 7期 7月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA CONCRETE AND CEMENT PRODUCT S 2 01 5 No 7 J u l y 修复剂对高温后混凝土修复性能 影响的试验研究 吕云 霞, 段金跃 , 李海 昆 ( 昆明冶金高等专科学校 , 6 5 0 3 3 8 ) 摘要 : 为探究修复弈 J 对 高温后混凝 土性 能的改善作 用 , 通过试验研 究修 复剂种 类和用量 、 修 复养护时 闻、 修复 方式 、 温度、 混凝 土强度等级 以及 降温方式等对混凝土抗压强度 、 强度修 复 因子 Rf 和抗渗修 复因子 的影响。 结果 表 明, 聚氯酯
2、的修复效果最好 , 硫 化硅橡胶的修复效果最差 ; 修 复剂用量越 多修 复效果越好 , 浸泡法比涂刷法的修复 效果好 。 且浸泡时间越长修复效果越好; 随着温度的升高, 毋 和 尼 逐渐增大, 当温度超过 7 0 0 C时, 毋 急剧增长 , 修 复剂对 混凝 土强度和抗 渗性能的改善作 用明显增强 ; 修复荆对 C2 0混凝 土的修复效 果优 于 C6 0混凝 土 ; 修 复养护 时间越 长, 修复效果越好 , 自然降温后的 和 大于洒水降温 。高温修 复后 , 裂缝 处的 C a ( OH) 含量 大幅降低 , 水 化硅酸钙和 Ca C O3 晶体含量相对上升 ; 修复作用使裂缝表 面的
3、 C a CO3 和 C a ( OH) 2 结 晶体 向 C S H凝胶转 变。 关键 词 : 混凝 土; 修复性能 ; 修 复剂 ; 抗压 强度 ; 抗渗性能 Ab s t r a c t : I n o r d e r t o e x p l o r e t h e ro l e o f r e p a i r a g e n t t o i mp r o v e t h e p e rf o r ma n c e o f c o n c r e t e a f t e r h i gh t e m p e r a t u r e t h rou g h t e s t , t h e
4、e ffe c t s of r e p a i r a g e n t t y p e a n d a mo u n t , r e p a i r c u ri n g t i me , r e p a i r mo d e , t e mp e r a t u r e , c o n c r e t e s t r e n g t h an d c o o H n g me t h o d s o n c o n c r e t e c o mp res s i v e s t r e n g t h , r e p a i r i n t e n s i t y f a c t o r
5、 a n d i mp e rm e a b i l i t y r e p air f a c t o r Rc a r e s tud i e d T h e r e s u l t s s h o w t h a t the rep a i r e ff e c t o f p o l y u i e tha n e wa s b e s t ,a n d the r e p a i r e ff e c t s o f s i l i c o n e r u b b e r w a s wo r s t , t h e mo re r e p a i r d o s a g e ,th
6、e b e t ter r e s t o r a t i o n ,a n d the i mme rsi o n me tho d i s b e Re r tha n b rus h i n g me tho d f o r r e p a i r e ff e c t , a n d t h e l o n g e r s o a k i n g , the b e R e r r e p a i r e ff e c t A s t h e t e m p e r a t u r e i n c rea s e s , 毋 a n d i n c r e a s e s g r a
7、d u a l l y , and wh e n the t e mp e r a t u r e e x c e e d s 7 0 0 C , g r o ws rap i d l y , an d the r e p a i r a g e n t c a n i mp rov e the c o n c r e t e s t r e n g t h an d i mp e me a b i l i t y s i g n i fi c a n t l y T h e r e p a i r a g e n t f o r C 2 0 c o n c r e t e i s b e R
8、 e r tha n tha t of C 6 0 c o n c r e t e , the l o n g e r r e p a i r c u ri n g t i me , the b e R e r r e p air e ff e c t , and a n d R c o f n a t u r al c o o l i n g 8 弛 m o r e tha n t h a t o f s p ri n k l e r c o o l i n g A f t e r t h e h i gh t e m p e r a t u r e r e - p ai r , the C
9、 a( 0 c o n t e n t at c r a c k s s i gnific a n tl y red u c e &h y d r a t e d c a l c i u m s i l i c a t e c r y s t als a n d C a C 0 3 c o n t e n t i n c rea s e d , a n d C a C O 3 and c a ( 0H ) 2 c r y s t als i n t h e c ra c k s u r f a c e t u r n e d t o C - S H g e l t r a n s i t i
10、o n w i t h r e p a i r e f f e c t Ke y wo r d s :C o n c r e t e ; Re p a i r e ff e c t ; R e p air a g e n t ; Co mp r e s s i v e s t r e n g t h ; I mp e rm e ab i l i t y 中图分 类号 : T U 5 2 8 0 4 2 文献标识 码 : A 文章编号 : 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 5 ) 0 7 1 9 0 6 0前 言 水泥混凝土作为一种常见的土木工程材料 。 在 公路 、 铁路和建筑等
11、工程领域得 到了广泛应用 。然 而 , 混凝土在 自身膨胀 、 收缩 和碳化 、 水流 冲刷 、 大 温差和盐离子侵蚀等环境 因素的复合作 用下极易 发生开裂 , 耐久性面临严重考验【 l - 2 。提高混凝土 的 耐久性不仅要从前期材料组成 、 施工和维修 等方面 考虑 。 而且要靠混凝土后期 的 自我修 复来解决3 卅。 目前 , 国内学者对混凝土 自修复技术进行 了大量研 究。申春丽IS 以改性水玻璃和聚氨酯为修复剂对 P V A 纤维混凝土裂缝进行修复, 结果显示修复剂能明显 修复 P V A纤维混凝土 的裂缝 ,显著提高混凝土强 度。张鸣【 固 用原位聚合法合成了一种混凝土裂缝修 基
12、金项 目: 云南省 教育厅课 题( 2 0 1 1 C 0 6 2 ) 。 复微胶囊 , 结果显示微胶囊能很好地填充在混凝土 内部 的裂缝 中 , 阻止连通孔 隙的出现 。 能对混凝土 起到很好的修复作用 。董S li m 以环氧 E 一 5 l为基体 , 经过 固化合成一种混凝 土 自修复胶粘剂 。 并将胶粘 剂掺入砂浆 中 ,结果 显示 能很好 地修复砂浆的裂 缝 。随后耿飞I S 以混凝土膨胀和收缩两阶段 的相关 理论对混凝土 自修复的机理进行 了解释。以上研究 都是对混凝土处 于常温环境 时的修 复性 能进 行分 析 ,对高温损伤后混凝 土修 复技术的研究 至今较 少 。相关研究表明
13、9 - 坷。 高温损伤后混凝土的强度会 急剧下降甚至会产生高温爆裂 , 而且高温使混凝土 的抗渗性能 、 抗 碳化性能等明显降低 , 严 重影 响了 混凝土的服役水平 。因此 , 研究高温损伤后混凝土 的修复性能 , 并 阐明修复剂的修复机理具有 十分重 要 的现实意义。本文通过试验 , 研究高温损伤后修 一 1 9 2 0 1 5年第 7期 混凝土与水泥制品 总第 2 3 1 期 复剂对混凝土强度和抗渗性能的改善作用 。 为进一 步研究混凝土的 自修复技术提供理论参考 。 1 试验 1 1 原 材料 水泥分别选用 四川某公 司生产 的 P R 3 2 5级 和 P 0 4 2 5级水 泥 ,
14、前者用 于 配制 C 2 0混凝 土 , 后 者用于配制 C 6 0混凝土 。 水泥的相关技术指标均能 满 足规范要求 ; 细骨料采用普通河砂 , 细度模数为 2 7 ; 粗骨料为 5 2 0 m m连续级配碎石 ; 水为 自来水 ; 为防止 C 6 0混凝 土 的高温 爆裂 。 在其 中加 入 0 6 的 聚丙烯纤维 : 修复剂选用硫化硅橡胶 、 聚醋酸 乙烯 酯 、 聚氨酯和丙烯 酸酯胶乳 四种修复剂 , 技术指标 如表 1所示。两种混凝土配合比如表 2所示。 表 1 修复剂的技术指标 表 2 各混凝 土配合 比设计 k g , m 。 1 2试验 方法 按相关标准分别 成型混凝 土标 准
15、抗压试件和 抗渗试件 ,成型 1 d后脱模 ,并在标准养护室养护 6 0 d 。 用 电炉以 5 C m i n的加热速率将试件加热至不 同温度后保持恒定温度 9 0 m i n ,分别进行 自然降温 和洒水降温直至试件达到室温状态。然后在试件表 面涂刷修复剂或在修复剂乳液 中浸泡 , 并设定不 同 的修复养护时间。最后按照相关规范要求i 见 4 定混凝 土的抗压强度和氯离子渗透系数 。 2不 同修复 条件 下混凝 土 的修 复性 能 2 1 修复 剂种 类对 修复性 能 的影 响 分别在经受 5 0 0 高温后 ,自然降温至室温的 C 2 0混凝土试件 表面涂刷 0 4 k m 的硫化硅橡胶
16、 、 聚醋酸 乙烯酯 、 聚氨酯和丙烯酸酯 , 测 定经 2 8 d和 9 0 d修复养护后 的抗压强度 ,并与未涂刷修复剂 的 试件作对 比,研究修复剂种类对修复性 能的影响 , 试验结果如图 1 所示 。 从 图 1可以看 出。 相同条件下使用修复剂能大 幅提高混凝土经受高温后 的抗压强度 , 但是选用 的 一 2 0一 芝 赠 罨 嘲 出 酸酯 修复养护时间, d ( a ) 自然降温 一 基准 一硫化硅橡胶 一丙烯 酸酯 修 复 养 护 时 间, d ( b ) 洒水 降温 图 1 修 复剂种类对抗压强度 的影响 修复剂不同 抗压强度随修复养护时间的变化规律 不同。综合两种降温方式下的
17、抗压强度 , 四种修复 剂对 混凝 土高温后抗压强度 的改善效果顺序依次 是 : 聚氨酯 聚醋酸 乙烯酯 丙烯酸酯 硫化硅橡胶 。 表明聚氨酯对混凝土高温损伤后 的修复效果最好 , 因而优先选择聚氨酯对混凝土进行高温后 的修复 这 主 要 与 聚 氨 酯 能更 好 地 促 进 混 凝 土 中未 水 化 水 泥的水化作用 , 生成的水化产物数量较多有关。 两种降温方式下 。 混凝土抗压强度随修复养护 时间的变化规律完全不同。自然降温时 , 随着修复 养护时间的延长 , 抗压强度逐渐减小 , 其 中聚氨酯 使抗压强度在 1 4 d时达到最小值 , 而使用其他三种 修复剂时抗压强度在 2 8 d达到
18、最小值 , 之后再延长 修复养护时间 抗压强度会逐渐增大。而洒水降温 时 , 1 4 d以前随着修复养护时间的延长 , 抗压强度急 剧增大 当修复养护时间 由 1 4 d延长至 2 8 d时 。 抗 压强度有所降低 , 之后抗压强度又随着修复养护时 间的延长逐渐增大。这主要是因为高温后采取 自然 降温时 混凝 土内部水分极少 。 严重影 响了水泥的 水化 , 2 8 d以前虽然修复剂能起到一定的修复作用 , 但无法完全弥补抗压强度的损失 2 8 d后修复剂的 修复作用逐渐增强 , 因而抗压强度增大。洒水降温 为混凝土补充 了一定 的水分 加速 了水泥 的水化作 用 ,水化产物逐渐填充在高温形成
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