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高志斌 ： 水泥和减水剂对混凝土收缩开裂 的影响 9 水 泥和减水剂对 混凝 土收缩开裂的影响 高志斌 ( 中国民航机场建设集团公司 ． 北京1 0 0 1 0 1) 【 摘要】 针对混凝土早期收缩开裂性能有重要影响因素的水泥品种和减水剂类别 ， 进行 了相应的定量测 试试验， 并分析丁水泥品种和减水剂类别对t 昆凝土早期收缩开裂性能影响的作用机理， 得出了提高混凝土早期抗 开裂性能的水泥品种和减水剂类别。 【 关键词】 水泥品种； 减水剂； 混凝土； 收缩开裂 【 中图分类号】 T U 5 2 8 ． 0 4 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 — 6 8 6 4 ( 2 0 1 1 ) 0 3 一 o o o 9 — 0 3 在国内， 水泥品种和减水剂类别都很多， 对于同 一 类水泥或减水剂， 组分也有很大差异。水泥和减水 剂之间常常出现一些适应性 问题 。 1 水泥品种试验 内容与试验 结果 试验分别选用同一强度等级三种不同品牌( 品牌 一 、品牌二、 品牌三) 的 P O 4 2 ． 5普通硅酸盐水泥。其 中品牌一水泥的比表面积为3 3 0 m ／ k g ， 品牌二水泥比表 面积为3 4 5 m ／ k g ， 品牌三水泥比表面积为3 6 5 m ／ k g ； S O ， 含量品牌一最高， 品牌三最低。外加剂选用相同的聚 羧酸系高性能减水剂， 其它材料均相同且 配合 比相 同。对三种不同的水 泥进行了混凝土早期 收缩开裂 定量测试试验。各组平均裂缝宽度随时间的变化 曲 线见 图 1 ， 2 4 h混 凝 土平 均裂缝 宽度 见 图 2 ， 混凝 土初 始开裂时间见 图 3 。 2 ． 5 O 2 ． o o 1 ． 5 0 1 ． o o 0 5 0 O，o 0 " 一 * - C— J B 1 ( 牌 ) 1 ( 品牌一) C B 2 ( 品牌二 ) +q B 3 ( 品牌三 ) 0 4 8 1 2 1 6 2 0 2 4 龄期， l l 图1 水泥品种对混凝土早期开裂性能影响 2-4 O l 1 ． 8 0 1 20 冀 o ．6 0 O．O O C B I ( 品牌一) c l 品 牌= ) C B 3 ( 品牌三 三 ) 图2 2 4 h 混凝土平均裂缝宽度 图 1所示从开始测量至 7—8 h ， 试件 C B 1 ( 品牌 一 ) 、 C B 2 ( 品牌二 ) 、 C B 3 ( 品牌三 ) 三组 平均 裂缝宽 度 2：3 0 ．g 2：0 0 曼 1 ：3 0 烂 翟 1 ： 0 0 0 ： 3 0 0 ： 0 0 E B I ( ~牌一) 品牌二) C B 3 ( 品 牌三) 图3 混凝土初始开裂时间 曲线都是随时间而较快增长。各组曲线在 1 0 h以后趋 于平稳直至2 4 h 试验结束。从曲线走向可以看出， 在 1 0 h 后 ， 曲线趋于平稳 ， 说明平均裂缝宽度基本保持不 变。C B 3曲线明显高于 C B I 、 C B 2 ， 其 中 C B 1曲线处于 最低。图中可以看到各组 2 4 h的最终平均裂缝宽度值 见图2 ， C B 1 、 C B 2 、 C B 3分别为 1 ． 4 1 、 I ． 7 0 、 2 ． 0 6 m m， 依 次是 C B 3 >C B 2>C B 1 ， 从数据可以看出， 1 0 h后， 各组 平均裂缝 宽 度均 随着 时 间变 化趋 于稳 定 。从 三 组试 件的初始开裂时间见图 3 ， C B 1 ， C B 2 ， C B 3组分别是 1 ： 5 5 ， l ： 4 0 ， 1 ： 3 0 ， 各组出现初始裂缝时间 C B 3最短， C B 1 组最长 ， 依次是 C B 3<C B 2 C A F>C S >C 2 S 。如果水泥对减水剂吸附能力较 强， 较多的减水剂涌聚到水泥胶粒表面， 使整个液相 中减水剂的浓度显著下降， 导致坍落度损失。为使混 凝土坍落度保持稳定 ， 减水剂用量增大， 当减水剂掺 量超过一定范围会影响混凝土体积稳定性， 表现在混 凝土的早龄期收缩开裂性能方面。 在减水剂方面， 大分子量的高效减水剂对 c s水 化的延迟作用较强， 对 c s含量较高的水泥有较好的 适应性 ； 其次 s O ， 含量较高的减水剂适应 S O ， 含量较 低的水泥， s 0 含量较低的减水剂适应 S O 含量较高 的水泥。水泥中 S O 最主要的来源是石膏 ， 由于生产 工艺控制的差别， c A会有不同的结晶形态和溶解速 率； 不同形态的石膏也有不同的溶解速率， 其间的匹 配也影响水泥的流变性能 。S O 含量对凝结时间有 着较大的影响， 当水泥中s O 含量较少时， 减水剂带入 的S O ， 是对水泥中s 0 不足的补充 ， 试验中品牌一水 泥 的 S 0 ， 在三种水泥 中含 量最高 ， 减 轻 了水泥水化 引 起的混凝土体积变化， 收缩抗裂性能最好。因此 ， 不 能只单纯地要求水泥的物理性能( 强度、 凝结时间等) 满足要求 ， 还要更多地关注其化学成分及矿物组成对 水泥与 外加剂相容性 的影响 。 3 减水剂类别试验 内容与试验结果 试验分别选用了聚羧酸系高性能减水剂( P C A) 、 萘系高效减水剂( F D N) 、 三聚氰胺高效减水剂( S M) ， 在其它材料和配比均相同的前提下， 保持相同坍落度 ( 1 0 0 1 0 ra m) ， 分别将不同减水剂对混凝土早期收缩 开裂性能进行了研究， 掺入三种不同减水剂的 C 4 0混 凝土， 平均裂缝宽度随时间变化曲线见图 4 ， 2 4 h混凝 土平均裂缝宽度见图 5 ， 混凝土初始开裂时间见图6 。 图4所示从测试开始的2 h内， C F 2与 C F 3收缩率 增长较快 ， C F I 增长最慢， 随后各组均开始快速增长； 1 0 h以后直至2 4 h 测试结束， 各组曲线趋于平稳， 无大 幅度变化 ， 说明此阶段各组试件裂缝宽度基本保持不 变。C F 1曲线明显低于 C F 2 、 C F 3曲线， C F 3曲线处于 昌 昌 腻 龄期， h 图4 减水剂对混凝土开裂性能影响 目 3 ．0 0 2 ． O 0 娶 1 -0 0 斟 - 0 ． O 0 ．冒 曼 厘 翟 C F 1 0 C A )C r 2 ( S M ) C F 3 ( F D 图5 2 4 h 混凝土平均裂缝宽度( C _, 4 O 1 C F I ( P C A ) C F 2 ( S C F 3 ( F D N ) 图6 混凝土初始开裂时( C 4 0 ) 最高。各组最终 2 4 h测试结束时 C F 1 、 C F 2 、 C F 3三组 混凝土 平 均裂 缝 宽 度见 图 5 ， 分 别 为 1 ． 7 1 、 2 ． 4 0 、 2 ． 8 4 m m。C F 1 试件裂缝宽度最小， C F 3最大， 依次是 C F 3 >C F 2>C F 1 。从三组试件初始开裂时间见图 6 ， C F 1 ， C F 2 ， C F 3组分别是 2 ： 0 0 ， 1 ： 3 0 ， 1 ： 1 0 ， 各组出现初 始裂缝时间 C F 3最早， C F 1组最晚， 依次是 C F 1<C F 2 <C F 3 。从各组平均裂缝宽度及初始开裂时间来看 ， 与对混凝土早期收缩和后期收缩影响类似 ， 其它材料 和配比均相同， 工作度相同( 坍落度) 情况下， 掺 P C A 的混凝土的抗裂性能要好于掺 S M、 F D N的混凝 土。 在这三种不同类型的高效减水剂中， 掺 F D N的混凝土 的抗裂性能最差， 掺 P C A的混凝土的抗裂性能最好。 C 6 0和 C 8 0混凝土的试验中也得出了类似结果。 4 减水剂种类对混凝土早期收缩开裂性 能的影响 混凝 土的收缩 主要 与混凝 土 中 5～ 3 0 n m 孔径 毛 细孔所保持的水分有关。减水剂在混凝土中的作用， 是使硬化混凝土中的毛细孑 L 孔径减小， 有实验证 明： 未添加减水剂的混凝土， 水泥浆体 的最可见孑 L 径为 3 8 9 ， 而加入减水剂的则为 2 4 0 ， 掺加高效减水剂后， 低 水灰比使集料和水泥石间的弹性模量减小， 集料水膜 兰宏斌 等： 集料对混凝 士性 能的影响 集料对混凝土性 能的影 响 兰宏斌 ， 毛军 ( 1 ．齐翔商品混凝土公司 ， 黑龙江齐齐哈尔1 6 1 0 0 0； 2 ．黑河边境经济合作区工程质量监督站。 黑龙江黑河1 6 4 3 0 0) 【 摘要】 主要研究了粗集料品种、 级配和砂率等因素对混凝土力学性能的影响。试验研究结果表明： 粗集 料母岩的吸水率及强度有所区别， 导致新拌混凝土的坍落度、 硬化混凝土的抗压强度和抗折强度明显不同； 粗集 料的级配对混凝土工作性和力学性能亦有明显影响。 【 关键词】 粗集料； 类型； 级配； 力学性能 【 中图分类号】 T U 5 2 8 ． 0 4 1 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 — 6 8 6 4 ( 2 0 1 1 ) 0 3 — 0 0 1 1 — 0 3 0前言 集料在混凝土 中占有相当大的比重。越来越 多 的研究表明集料在混凝土中的作用不仅仅是简单 的 填充作用。集料本身 的特性 比如强度也对混凝土的 强度有较大的影响。特别是对配制高强混凝土， 一般 认为需要集料的强度在混凝土设计强度的 1 ． 5～ 2倍 以上。对于不 同强度 的混凝土集料强度所影响的程 度是不一样 的 。 集料的级配， 直接影响混凝土的强度、 抗渗、 耐久 性能。较好的集料级配应当有较大的堆积密度， 较小 的空隙率 ， 以减少水泥用量并保证密实度 ； 总表面积 小， 以减少湿润集料表面的需水量； 有少量的细颗粒 以满足和易性的要求。当集料级配不好时， 即没有或 层厚度减薄， 过渡区 C a ( O H) 及 A F t 的大小及趋向程 度大大减小， 导致过渡 区毛细孔细化， 增强过渡区收 缩 ㈤。水 、 F D N、 S M、 P C A的表面 张力见表 2 。 表 2 减水 剂的表面张力 S M， F D N高效减水剂 ， 其溶液与水泥湿润角下降 较多， 而其气液表面张力 下降不多， 再加上分散作 用， 使孔隙半径下降， 内部毛细孔压力导致混凝土收 缩。聚羧酸系高性能减水剂( P C A) 的气液表面张力 值最低， 掺人 P C A的混凝土收缩最小， F D N的表面张 力最大， 掺人 F D N的混凝土收缩也最大。因此使用聚 羧酸系高性能减水剂的混凝土抗裂性能要 比萘系和 三聚氰胺减水剂的混凝土抗裂性能高的多。 5结语 很少中间颗粒时， 混凝土含有过多而且不易密实的砂 浆 ， 造成混凝土内部均匀性差 ， 强度变异性大。而且 还会造成混凝土拌合物流动性差， 离析严重， 容易在 内部形成蜂窝孔洞等缺陷， 从而直接降低 了混凝土的 强度 。 国内关于粗集料技术性质与混凝土性能之间关 系的研究还不够系统， 本文通过试验系统研究了粗集 料的种类、 级配等对混凝土工作性 和力学性能的影 响， 为混凝土的设计和施工提供借鉴。 1 原材料及 混凝土配合 比 试验采用 P O 4 2 ． 5和 P O 5 2 ． 5 普通硅酸盐水 泥； 河砂， 细度模数 2 ． 8 ， Ⅱ区中砂， 密度为2 6 0 0 k g ／ i n ； 萘系高效减水剂， 减水率大于 2 0 ％； 碎石， 分别为花岗 在满足道面混凝土强度等级要求前提下， 在一定 范围内， 选择比表面积小， c ， s和 s 0 ， 含量较高的水泥 品种； 选择聚羧酸系高性能减水剂对控制道面混凝土 早期收缩开裂是有利的。 参考文献 [ 1 ] 吴中伟 ， 廉慧珍 ．高性能混凝土[ M] ．北京 ： 中国铁道出版 社 ， 1 9 9 9 ． [ 2 ] 陈建奎． 混凝土外加剂原理与应用[ M] ． 北京： 中国计划出版 社 ， 2 0 0 4 ． [ 3 ] 韩小华． 水泥与外加剂的相容性及其影响因素[ J ] ． 建材技 术与应用 ， 2 0 0 7 ， ( 8 ) ． [ 4 ] 李正平， 黄檬． 水泥质量品质和外加剂对混凝土质量影响的 研究[ J ] ．四川建材， 2 0 0 4 ， ( 4 ) ． 【 收稿日期] 2 0 1 0 — 1 1 — 1 9 [ 作者简介】 高志斌( 1 9 7 4一) ， 男， 河北廊坊人， 高级工程师， 研究方 向： 机场工程管理。