摻加引氣劑提高混凝土耐久性的試驗(yàn)研究
2006-05-15 00:00
摘 要：引氣劑是常用的混凝土外加劑之一，許多文獻(xiàn)表明摻加引氣劑不僅能夠改善混凝土的工作性，而且還能夠提高混凝土的耐久性，增加混凝土的使用壽命，特別是在易侵蝕、凍融的環(huán)境中。本文對(duì)摻加引氣劑混凝土的氯離子抗?jié)B性指標(biāo)和混凝土抗凍性指標(biāo)進(jìn)行了試驗(yàn)研究，研究結(jié)果表明：摻加引氣劑可有效提高混凝土的耐久性。
關(guān)鍵詞：引氣劑；耐久性；滲透性；抗凍性
0 前 言
混凝土引氣劑是最古老的外加劑之一，早在二十世紀(jì)四十年代就已應(yīng)用于混凝土抗凍工程中。引氣劑在國(guó)外已較為普遍的應(yīng)用于混凝土中，尤其是日本，大部分的混凝土應(yīng)用引氣劑。目前，在我國(guó)的混凝土工程中，引氣劑的使用并不普遍，只有水工和港工混凝土明確要求在混凝土中摻加引氣劑，還有是對(duì)抗凍性有要求的北方，在混凝土中也要求使用引氣劑來提高抗凍性。在混凝土中加入引氣劑不僅有利于增加混凝土的抗凍性，對(duì)提高混凝土的抗?jié)B性也是非常有好處的。
本文利用ASTM C1202標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法對(duì)摻引氣劑的混凝土的抗氯離子滲透性進(jìn)行了研究，同時(shí)利用快凍法試驗(yàn)方法對(duì)引氣劑改善混凝土抗凍性進(jìn)行了研究。并對(duì)引氣劑改善混凝土抗氯離子滲透性能和抗凍性的機(jī)理進(jìn)行了探討。
1 試驗(yàn)原材料
水 泥：浙江三獅水泥股份有限公司生產(chǎn)的三獅牌P.O42.5普通硅酸鹽水泥。
粉煤灰：寧波某發(fā)電廠生產(chǎn)的Ⅰ級(jí)粉煤灰。
細(xì)骨料：河砂，細(xì)度模數(shù)MX = 2.83，屬中砂，級(jí)配Ⅱ區(qū)。
粗骨料： 5～25mm的碎石。
減水劑：浙江五龍化工股份有限公司生產(chǎn)的高效減水劑。
引氣劑：上海楓楊實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的SJ - 2水溶性混凝土引氣劑。
2 試驗(yàn)方法
2. 1 混凝土的抗氯離子滲透性能
氯離子滲透性能試驗(yàn)按ASTM C1202 - 97 進(jìn)行，試驗(yàn)齡期為28d。
ASTM C1202 - 97 是美國(guó)試驗(yàn)與材料協(xié)會(huì)ASTM選定的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法， 試驗(yàn)的具體方法：50mm厚， 100mm直徑的水飽和混凝土試件，兩端水槽所用溶液分別為3. 0%NaCl和0. 3N NaOH，在60V的外加電場(chǎng)下，持續(xù)通電6小時(shí)后測(cè)定通過混凝土試件的總電量，用通過混凝土的電量高低來判斷混凝土的抗氯離子滲透能力。
按照混凝土6小時(shí)通過的總導(dǎo)電量，根據(jù)導(dǎo)電量大小，把混凝土對(duì)氯離子滲透性分成不同等級(jí)。根據(jù)混凝土的導(dǎo)電量，可以判斷氯離子滲透性的高低。如表1：
2. 2 混凝土的抗凍性能
抗凍性試驗(yàn)采用北京燕科新技術(shù)總公司生產(chǎn)的DTR 一1 型混凝土快速凍融實(shí)驗(yàn)設(shè)備， 按照GBJ82一85《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)》的“快凍法”進(jìn)行?；炷量箖鲂栽囼?yàn)凍融循環(huán)若超過200次，則停止試驗(yàn)，以動(dòng)彈模量的損失來衡量混凝土抗凍性能的好壞。
3 混凝土配合比
4 混凝土試驗(yàn)結(jié)果及討論
4. 1 混凝土試驗(yàn)結(jié)果
混凝土拌合物性能、抗壓強(qiáng)度及28d齡期混凝土的6h導(dǎo)電量和快凍法試驗(yàn)結(jié)果見表3：
4. 2 試驗(yàn)結(jié)果分析
分析表3混凝土試驗(yàn)結(jié)果，不同水膠比下，摻入引氣劑的對(duì)比組混凝土A2、B2、C2與基準(zhǔn)組混凝土A1、B1、C1相比： (1)對(duì)比組混凝土的含氣量提高； (2)對(duì)比組混凝土的坍落度增大，混凝土的和易性也得到了改善； (3)對(duì)比組混凝土的7d、28d抗壓強(qiáng)度有不同程度的下降。
但混凝土的抗壓強(qiáng)度下降的同時(shí)， 28d齡期混凝土的抗氯子滲透性并沒有隨抗壓強(qiáng)度的下降而下降，反而有較大幅度的提高(如圖2) 。
從表3中可以看出，摻引氣劑的混凝土A2的6h導(dǎo)電量為469庫(kù)侖，不摻引氣劑的混凝土A1的6h導(dǎo)電量為863庫(kù)侖，摻引氣劑的混凝土B2的6h導(dǎo)電量為902庫(kù)侖，不摻引氣劑的混凝土B1的6h導(dǎo)電量為1382庫(kù)侖，摻引氣劑的混凝土C2的6h導(dǎo)電量為1496庫(kù)侖，不摻引氣劑的混凝土C1 的6h導(dǎo)電量為2013 庫(kù)侖?？梢缘贸?，摻了引氣劑后，雖然對(duì)比組混凝土的強(qiáng)度有些下降，但混凝土的抗氯離子滲透性得到了較大的改善。
從表3中可看出，當(dāng)水膠比為0.5時(shí)，不摻引氣劑的混凝土C1當(dāng)凍融循環(huán)達(dá)到150次就破壞，但摻入引氣劑的混凝土C2，凍融循環(huán)可以達(dá)到200次以上；當(dāng)水膠比為0.4時(shí)，不摻引氣劑的混凝土B1雖然凍融循環(huán)達(dá)到了200次，但其動(dòng)彈模量損失明顯大于摻了引氣劑的混凝土B2，可以看出，摻入引氣劑的混凝土B2的抗凍性能要大大好于不摻引氣劑的混凝土B1；當(dāng)水膠比為0.3時(shí)，雖然摻與不摻引氣劑的混凝土的凍融循環(huán)次數(shù)都達(dá)到了200次，但摻入引氣劑的混凝土A2的動(dòng)彈模量損失要小于不摻引氣劑的混凝土A1，和水膠比為0.4的規(guī)律是一致。所以摻入引氣劑后，混凝土的抗凍性能大幅度提高。
4. 3 引氣劑改善混凝土抗氯離子滲透性和抗凍性的機(jī)理分析
混凝土滲透性和混凝土的密實(shí)性和孔隙結(jié)構(gòu)有關(guān)?；炷恋乃z比越大，混凝土的密實(shí)性相對(duì)較小，水膠比越大包圍水泥顆粒的防水層越厚，許多拌和水在水泥石中形成相互通連成無規(guī)則的毛細(xì)孔通道，增加混凝土的透水性。在混凝土加入適量的引氣劑后，混凝土中孔隙結(jié)構(gòu)的改變，引氣劑產(chǎn)生的細(xì)小均勻獨(dú)立而不相通的氣泡，有效地隔斷了混凝土中的毛細(xì)孔通道，防止水分滲透，提高了混凝土抗?jié)B透性能。有相關(guān)研究表明，混凝土中引入4%的含氣量，可使混凝土的抗?jié)B性提高約15%以上，原因是引氣劑改變了混凝土的孔結(jié)構(gòu)體系，封閉了許多毛細(xì)孔通道，同時(shí)作為有機(jī)分子類的引氣劑溶解后在水泥顆粒表面上形成憎水膜，從而降低了毛細(xì)管的抽吸作用?；炷量?jié)B透性能的提高，使混凝土在各種環(huán)境中應(yīng)用，特別是在侵蝕性的環(huán)境中應(yīng)用的抗侵蝕能力大大提高，使用壽命延長(zhǎng)。工程實(shí)踐證明，以引氣劑及減水劑配制的混凝土無需再采用其它防水措施，即可達(dá)到防水抗?jié)B及提高抗侵蝕目的，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。
目前，引氣劑作為提高混凝土抗凍性的最主要技術(shù)措施已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于混凝土工程中。當(dāng)引氣劑摻入混凝土中后，引氣引入的微小氣泡可作為體積膨脹的緩沖空間，可以緩解和降低因?yàn)榛炷羶鼋Y(jié)時(shí)產(chǎn)生的壓力，從而提高混凝土的抗凍性能。
5 結(jié) 論
通過室內(nèi)試驗(yàn)的對(duì)比分析可初步得到如下結(jié)論：
(1)適量的摻入引氣劑后，可以改善混凝土的和易性；
(2)適量的摻加引氣劑，能使混凝土抗?jié)B透性能大大提高，抵抗環(huán)境侵蝕的能力增加，同時(shí)提高混凝土的抗凍性能，可以提高混凝土的耐久性，增加使用壽命；
(3)摻加引氣劑后，會(huì)使混凝土的抗壓強(qiáng)度有所下降，可以與減水劑復(fù)合使用，降低水膠比，相應(yīng)地補(bǔ)償抗壓強(qiáng)度損失。
總體來說，在混凝土中摻加適量的引氣劑，可以提高混凝土的使用壽命，值得在工程中推廣應(yīng)用。
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