外加劑類型對(duì)混凝土收縮影響的研究

摘　要:對(duì)混凝土用聚羧酸類減水劑、鈣礬石類、鎂質(zhì)類膨脹劑作對(duì)比試驗(yàn),研究了外加劑類型對(duì)混凝土收縮的影響程度,以促進(jìn)對(duì)混凝土收縮性能的研究,為九華山隧道自防水混凝土材料選擇提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞:外加劑,混凝土,裂縫,收縮

中圖分類號(hào): TU528. 042 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):100926825 (2008) 0720192202

　　南京九華山隧道工程總投資14. 35 億元,長2 804. 372 m ,由于隧道建成后處于玄武湖底下,防水成了設(shè)計(jì)和施工的首要任務(wù)。按設(shè)計(jì)要求隧道主要以自防水為主,因此對(duì)混凝土材料、配比及施工提出了很高的要求,經(jīng)過與專家的探討和研究,提出了混凝土外加劑使用聚羧酸,成功地解決了隧道自防水問題。

1 　混凝土裂縫概述

　　混凝土裂縫一直是影響混凝土及其結(jié)構(gòu)耐久性的關(guān)鍵因素,而混凝土的收縮性能則是導(dǎo)致混凝土開裂的重要原因,要成功實(shí)現(xiàn)混凝土自防水,首先就要解決混凝土裂縫問題,這里包括混凝土自身的開裂和伸縮縫防水?；炷猎缙谒苄允湛s、干燥收縮及溫度收縮都將對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性帶來挑戰(zhàn)。為保證混凝土在工程中的使用性能及耐久性,必須對(duì)混凝土的體積穩(wěn)定性進(jìn)行深入的研究,并采取有效措施對(duì)其加以控制。

2 　試驗(yàn)方案

　　試驗(yàn)測試儀器采用天津建筑儀器廠生產(chǎn)的YB225 手持式應(yīng)變儀。

2. 1 　試件尺寸及測頭布置方式

　　試件尺寸分別為100 mm ×100 mm ×400 mm (Mode Ⅰ,Mode Ⅱ) ,及100 mm ×100 mm ×300 mm(Mode Ⅲ) ,銅質(zhì)測頭。

2. 2 　試件養(yǎng)護(hù)

　　1) 1. 5 d 拆模,泡水7 d 后置于恒溫恒濕室(20 ℃±2 ℃,RH60 % ±0. 5 %) 待測;

　　2) 1. 5 d 拆模,直接放置于恒溫恒濕室(20 ℃±2 ℃,RH 60 %±0. 5 %) 待測。

2. 3 　基本情況

　　試驗(yàn)選用聚羧酸系高效減水劑MST 及JM2PCA ;膨脹劑有鈣質(zhì)膨脹劑JM2 Ⅲ及鎂質(zhì)膨脹劑,進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)研究。所用水泥為華新42. 5 普通硅酸鹽水泥,骨料為5231. 5 連續(xù)及配石灰?guī)r,所用河砂有青砂( M ×= 2. 7 , Ⅱ區(qū)) 。收縮試驗(yàn)所用到的配合比如表1所示。

3 　非限制收縮試驗(yàn)( FS 組)

　　FS 組測頭布置方式為Mode Ⅰ,從3 d 開始泡水7 d 取出,放置于恒溫恒濕室(20 ℃±2 ℃,RH60 %) 待測。

　　結(jié)果分析:測試結(jié)果顯示,三組配比下混凝土試件的收縮相差不大,聚羧酸組最小,鎂質(zhì)膨脹劑組次之,而鈣質(zhì)膨脹劑收縮值最大;每組三個(gè)試件的收縮值比較接近,數(shù)據(jù)可靠。鈣質(zhì)膨脹劑早期膨脹效果不如鎂質(zhì)膨脹劑明顯。

　　FS21. 5 組: y = 117. 74ln( ×) - 291. 59 　( R2 = 0. 962 6) 。

　　FS22. 1 組: y = 137. 21ln( ×) - 344. 12 　( R2 = 0. 933 6) 。

　　FS23. 1 組: y = 128. 74ln( ×) - 327. 49 　( R2 = 0. 921 1) 。

　　對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次曲線擬合分析可知:擬合曲線與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相關(guān)性較好。需要指出的是,不同擬合函數(shù)擬合出的趨勢(shì)(斜率) 會(huì)有所不同,同次試驗(yàn)主要為了比較不同外加劑對(duì)混凝土收縮性能的相對(duì)影響情況(下同) 。

4 　非限制收縮試驗(yàn)( FE組)

　　FE 組測頭布置方式為Mode Ⅱ,從3 d 開始泡水7 d 取出,放置于恒溫恒濕室(20 ℃±2 ℃,RH60 %) 待測。FE 組混凝土自由收縮。

　　結(jié)果分析:測試結(jié)果顯示,該組試驗(yàn)中各配比的不同試件間收縮值差異很小,不同配比間的差異也不大。膠凝材料用量及水泥用量是該組試驗(yàn)中收縮的主要影響因素。

　　FE1. 3 組: y = 137. 8ln( ×) - 340. 6 　( R2 = 0. 945 6) 。

　　FE1. 5 組: y = 140. 94ln( ×) - 348. 17 　( R2 = 0. 903) 。

　　FE1. 7 組: y = 147. 45ln( ×) - 356. 08 　( R2 = 0. 917) 。

　　FE2. 1 組: y = 170. 35ln( ×) - 430. 23 　( R2 = 0. 876 1) 。

　　對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次曲線擬合分析可知:擬合曲線與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相關(guān)性較好。

5 　限制收縮試驗(yàn)( CS 組)

　　測頭布置方式為Mode Ⅲ,3 d 時(shí)開始泡水7 d 取出,放置于恒溫恒濕室(20 ℃±2 ℃,RH60 %) 待測。CS 組混凝土限制收縮。結(jié)果分析:測試結(jié)果顯示, FE2. 1 組收縮最大, FE3. 1 組次之,FE1. 5 組收縮值最小;不同配比的各試件收縮情況基本相同;鈣質(zhì)膨脹劑在早期的膨脹效果并不明顯。

　　CS1. 5 組: y = 119. 89ln( ×) - 330. 8 　( R2 = 0. 952 5) 。

　　CS2. 1 組: y = 135. 41ln( ×) - 340. 69 　( R2 = 0. 946 5) 。

　　CS3. 1 組: y = 150. 83ln( ×) - 398. 51 　( R2 = 0. 951 4) 。

　　對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次曲線擬合分析可知:擬合曲線與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相關(guān)性較好。

6 　結(jié)語

　　通過不同外加劑對(duì)混凝土早期收縮性能的影響對(duì)比試驗(yàn)可知,無論對(duì)于自由干縮試件或是限制收縮試件,聚羧酸系高效減水劑的使用都不會(huì)對(duì)混凝土后期的收縮性能有負(fù)面影響,而膨脹劑尤其是Aft 類膨脹劑對(duì)后期混凝土性能有潛在的劣化可能性。

　　最終通過試驗(yàn)對(duì)比,選擇了聚羧酸外加劑作為九華山隧道混凝土添加劑,實(shí)踐證明了聚羧酸能很好地抑制混凝土收縮,整個(gè)隧道沒有出現(xiàn)貫穿裂縫,裂縫寬度控制在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)。南京九華山隧道2006 年獲得了魯班獎(jiǎng)。

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