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减水剂厂家的混凝土防裂技术已在工程应用

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减水剂厂家的混凝土防裂技术已在工程应用

发布日期:2018-05-18 作者: 点击:

    减缩剂是减水剂厂家的一项发明,它是一种有机化合物液体,可降低水的表面张力,使混凝土中毛细孔的弯月面减小,降低失水时的毛细管压力,从而减少混凝土干缩率约20~30%,减缩剂能起到减少收缩开裂的作用,尤其适用于难以养护的混凝土结构,但由于它增加成本高,对它的实际防裂效果尚需作实际考察,故至今尚未较多推广应用。

    混凝土膨胀剂是从膨胀水泥发展而来,分硫铝酸钙类和氧化钙类等膨胀剂。国内外绝大多数生产硫铝酸钙类膨胀剂,它以8~12%掺入(等量取代水泥)水泥中,形成钙矾石(C3A·3CaSO4·32H2O)膨胀结晶,使混凝土结构产生如下变化:

    1.由于钙矾石产生的体积膨胀,在限制条件下可在混凝土结构建立0.2~0.7MPa预压应力,改善了混凝土的应力状态,从而提高了它的抗裂性能。

    2.由于钙矾石具有填充、堵塞毛细孔缝的作用,改善了混凝土的孔结构,降低总孔隙率,从而提高了混凝土的抗渗性能。

    掺膨胀剂的补偿收缩混凝土和填充性膨胀混凝土,在潮湿或绝湿环境中,可保持0-100με微膨胀状态,其抗裂作用不容置疑,因此,它特别适用于地下、水工、海工和二次灌注的抗裂防渗工程。以减少有害裂缝为目的的地上工程,膨胀剂的应用也是有效的,掺膨胀剂的混凝土拌制和施工养护与普通混凝土基本相同,普通型膨胀剂掺量为10~12%,高效型膨胀剂掺量为6~8%,一般等量取代水泥30-40 kg/m3,混凝土增加成本约15-25元/m3。

水泥混凝土是国际的最主要建筑材料。2003年,世界水泥产量约18亿吨,我国水泥产量达8.0亿吨,占世界水泥总产量的45%。水泥是现代文明社会不可缺少的基础材料。

水泥水化硬化过程中有两个特点:其绝对体积减

    1.水泥加水后变成水泥硬化体,其绝对体积减小。研究表明,每100克水泥加33ml水,水化后的化学减缩值为7-9ml,如混凝土水泥用量为   kg/m3,则形成孔缝体积约21-27L/m3之巨,这是混凝土抗拉强度低和极限拉伸变形值小的根本原因。在干燥条件下混凝土中的孔缝中的水分逸出产生毛细压力,由此发生干燥收缩。 对于低水胶比的HPC产生的自生收缩,实质也是水泥水化反应的自干燥引起。

    2.水泥加水反应产生热量,其水化热为165-250焦尔/克,随混凝土水泥用量提高,其绝热温升可达50-80oC。研究表明,混凝土内外温差10 oC时,产生的冷缩值ST=△T/α=10/1×10-5=0.01%,如△T=20~30oC时,冷缩值为0.02~0.03%。

所以,水泥水化硬化过程中的化学物理和热力学的反应所引起的体积变化,是混凝土早期产生收缩开裂的根本原因。

    人们发现,自八十年代中期推广商品(泵送)砼以来,结构裂缝普遍增多,这是为什么呢?除了与砼的水泥用量和砂率提高有关外,人们忽视了减水剂引起的负面影响。例如过去干硬性及预制砼的收缩变形约为4~6×10-4, 而现在泵送砼收缩变形约为6~8×10-4 ,使得砼裂缝控制的技术难度大大增加。研究表明,在砼配合比相同情况下,掺入减水剂的坍落度可增加100~150mm 但是它与基准砼的收缩值相比,却增加110~130%。(见图 1)所以, 在《砼减水剂》规范GB138076-97中规定,掺减水剂的砼与基准砼的收缩比≤135%。研究表明,掺入不同类型的减不剂砼的收缩比是不同的,一般是:木钙减水剂>萘磺酸盐减水剂>三聚氰胺减水剂>氨基磺酸减水剂>聚丙烯酸减水剂。这说明商品砼浇筑的结构开裂机率大与减水剂带来负面影响有关。其机理尚不大清楚。这可能与毛细孔缝变小,毛细压力增大有关。

    1992年吴中伟院士提出绿色混凝土概念,推动了我国高性能砼(HPC)的开发应用。HPC是适用于不同环境条件的耐久性混凝土,但是,随着混凝土强度等级从C30向C80发展,其收缩裂缝增多,与耐久性相悖,这是工程界亟待解决的难题。

   工程实践表明,在混凝土中掺入细磨粉煤灰或矿渣粉,对降低水化热十分有利,可减少温差收缩,且可降低成本,这已成为大体积混凝土和商品混凝土传统的抗裂措施。 国外水泥多为纯硅酸盐水泥,可多掺细磨掺合料,而我国绝大多数水泥中掺入15~50%混合材,在配制混凝土时,细磨掺合料的掺量应经试验确定。然而商品混凝土掺入粉煤灰和矿渣粉后并不能完全解决混凝土的收缩开裂,只能减轻开裂程度。

    近年开发了纤维混凝土的应用,钢纤维的弹性模量比混凝土大一数量级,可提高混凝土的抗拉强度和韧性,细小的钢纤维可分散收缩应力,使裂缝细化,把有害裂缝变为无害裂缝,所以,它对混凝土裂缝控制十分有效,但钢纤维混凝土的拌制麻烦,且大幅度增加成本,不能普遍应用,只能用于要求抗裂高的构件和路面等。

     聚丙烯纤维的弹性模量比混凝土小一数量级,对提高混凝土的延伸性贡献很小,但其细小、杂乱的纤维,能分散应力集中,对减少混凝土的塑性裂缝和阻止裂缝发展是有好处的。 但它增加成本较多,也不能普遍采用。多用于减免自流平混凝土或砂浆裂缝等方面。

    从以上分析可见,作为提高混凝土抗裂性能的材料,根据其性能的可靠性,施工难易性和单方增加成本来看,膨胀剂最好,膨胀剂与细磨掺合料复合应用最优越。应是解决我国商品混凝土和高性能混凝土收缩裂缝的良好措施。 对于墙体、转换层、大跨梁、路面等结构部位,膨胀剂与钢纤维或聚丙烯纤维的复合应用,是十分好的抗裂措施,已在工程应用。

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