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
 
    混凝土選用了0.3、0.4和0.5三個(gè)不同的水膠比,以不摻引氣劑的混凝土為基準(zhǔn)配合比,摻入引氣劑的混凝土為對(duì)比混凝土,研究混凝土的抗氯離子滲透性能和抗凍性能,各混凝土的配合比如表2。
 
 
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庫侖,不摻引氣劑的混凝土A1的6h導(dǎo)電量為863庫侖,摻引氣劑的混凝土B2的6h導(dǎo)電量為902庫侖,不摻引氣劑的混凝土B1的6h導(dǎo)電量為1382庫侖,摻引氣劑的混凝土C2的6h導(dǎo)電量為1496庫侖,不摻引氣劑的混凝土C1 的6h導(dǎo)電量為2013 庫侖??梢缘贸觯瑩搅艘龤鈩┖?,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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