外加劑對混凝土收縮與開裂性能影響的試驗研究

1引言

混凝土收縮與開裂始終是影響混凝土質量的一個重要的因素,當混凝土處於自由狀態時並不會出現開裂現象。然而在實際使用過程中,導致混凝土內部出現約束力,進而出現相應的拉應力,一旦拉應力相比抗拉強度高時,便會導致混凝土出現裂縫。隨著我國建築工程的不斷增加,混凝土開裂對於工程質量有著直接性影響。通過對不同外加劑進行添加,能夠對混凝提高收縮和抗裂性能有所改變,合理地添加外加劑能夠使混凝土質量得到提升。通過添加減水劑對混凝土性能造成的影響進行實驗研究,以期對相關的研究人員與工作者有所借鑑作用。

2實驗材料

1)水泥:水泥選用的是山東三旺混凝土有限公司生產的42.5級別的硅酸鹽水泥。該水泥的主要成分含量分別為SiO2為92.51%、Al2O3為1.65%、Fe2O3為0.99%、CaO為0.35%、MgO為0.50%。

2)減水劑:減水劑選用聚羧酸高效減水劑,該減水劑各項性能指標如下:其減水率是20%~30%、泌水率不高於20%、塌落度增加值超過100mm、塌落度保留值不低於160mm、最佳摻水量為1.2%。

3)水:實驗所用水均為自來水。

3實驗方法

3.1收縮試驗方法

為防止骨料種類影響收縮率,本實驗採取ISO標準檔中規範的砂漿配置實現對試件收縮性能的實驗[1]。砂漿使用凝膠材料共計450g,控制砂膠比是3∶1,而水灰比和正常混凝土水灰比一致。試件製作後放置於養護箱中進行養護,養護時間為1d,之後進行脫模。脫模後將其進行密封,放置在溫度和溼度分別為20℃±2℃、90%以上的養護箱內繼續養護7d。養護完成後取出試件測量其初始長度l0,之後轉移至溫度和相對溼度分別為20℃±3℃、60%±5%的養護箱內養護21d,並在養護第1d、3d、7d、14d和21d分別測定試件長度lt,最終以第28d產生的幹縮率作為整個收縮結果。砂漿收縮率εt根據式(1)計算:


外加劑對混凝土收縮與開裂性能影響的試驗研究

εt=(l0-lt)l(1)

式中,l0為初始測量長度,mm;lt為期齡測量長度,mm;l為試件有效長度,mm[2]。

3.2抗裂試驗方法

根據《普通混凝長期性能和耐久性能試驗方法》(GB/T50082—2009)中的規定,選取平板刀口約束法實現對混凝土開裂進行評價。試驗水泥板尺寸長寬高分別為800mm、600mm、100mm,模板構成主要有約束鋼板和裂縫誘導刀口2部分。將拌制均勻的混凝土澆築到模板中,並對其振搗攤平與整平處理。當水泥板成型0.5h後,將試件放置在溫度在20℃±2℃、相對溼度為60%±5%環境內,並對其利用風扇進行幹縮處理,保證距離試件表面中心上方10cm位置的風速是8m/s,使方向與試件表面與裂縫誘導器相互平行,對水泥板開裂情況進行實時觀測。吹風24h之後對其裂縫數量及其長寬度進行觀測與測量,長寬度精確至毫米。

本實驗採取最大裂縫寬度與總開裂面積作為評價指標。總開裂面積c根據式(2)進行計算:

4實驗結果與分析

4.1試驗配合比

試驗配合比與實驗結果如表1所示。


外加劑對混凝土收縮與開裂性能影響的試驗研究

4.2減水劑對收縮性能影響

減水劑添加量從0.6%~1.5%範圍內收縮量情況來看,和對照組未添加減水劑的砂漿相比較來看,添加減水劑使砂漿出現了不同程度的收縮。當處於1d、3d和7d時收縮分別為110%、115%和120%。在添加量為0.6%~1.5%時,砂漿收縮併為出現顯著的改變,收縮量在110~145μm/m範圍內波動。相對來說,當減水劑添加量在1.2%情況下收縮性能最小。而且減水劑添加量在0.6%~1.5%時,乾燥收縮值也相比微添加減水劑的砂漿更大,而且隨著減水劑的含量的增加而逐漸增大。添加減水劑含量為0.6%~1.5%導致砂漿在完成乾燥收縮之後相比於未添加減水劑的砂漿增多了5.7%~11.4%。

4.3減水劑對抗裂性能影響

在相同水灰比情況下,減水劑含量不同對混凝土最大裂縫與總開裂面積造成的影響也不同[3]。在水灰比相同的條件下,加入減水劑導致最大裂縫與總開裂面積均出現增加,使混凝土抗裂性能出現降低。和沒有添加減水劑混凝土比較發現,聚羧酸減水劑添加量分別是0.6%~1.5%時,最大裂縫寬度也相應的增加了46.3%、77.0%、92.4%與115.4%。同時,添加減水劑也導致混凝土總開裂面積隨著添加量的增加而增加。和沒有添加減水劑混凝土比較發現,聚羧酸減水劑添加量分別是0.6%~1.5%時,總開裂面積也相應的增加了14.6%、71.4%、123.1%與130.3%。

5結語

隨著我國經濟的快速發展,建築工程也呈現逐漸增加,建築工程當中必不可少的原料便是混凝土。但是混凝土在乾燥過程中極易出現開裂現象,對混凝土質量造成一定的不良影響。對此通過添加各種外加劑使混凝土的開裂性能得到提升。但是多數情況下添加一種外加劑將會導致混凝土抗裂性能出現下降。本文通過對混凝土中添加聚羧酸減水劑進行試驗研究,研究結果顯示混凝土的抗裂性能和收縮性能均出現一定的下降。對此還需要通過大量的實驗進行研究,使混凝土的抗裂性能不斷得到提升。提升混凝土抗裂性能對推動我國建築工程質量提高擁有良好的現實意義。


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