外加剂对混凝土收缩与开裂性能影响的试验研究

1引言

混凝土收缩与开裂始终是影响混凝土质量的一个重要的因素,当混凝土处于自由状态时并不会出现开裂现象。然而在实际使用过程中,导致混凝土内部出现约束力,进而出现相应的拉应力,一旦拉应力相比抗拉强度高时,便会导致混凝土出现裂缝。随着我国建筑工程的不断增加,混凝土开裂对于工程质量有着直接性影响。通过对不同外加剂进行添加,能够对混凝提高收缩和抗裂性能有所改变,合理地添加外加剂能够使混凝土质量得到提升。通过添加减水剂对混凝土性能造成的影响进行实验研究,以期对相关的研究人员与工作者有所借鉴作用。

2实验材料

1)水泥:水泥选用的是山东三旺混凝土有限公司生产的42.5级别的硅酸盐水泥。该水泥的主要成分含量分别为SiO2为92.51%、Al2O3为1.65%、Fe2O3为0.99%、CaO为0.35%、MgO为0.50%。

2)减水剂:减水剂选用聚羧酸高效减水剂,该减水剂各项性能指标如下:其减水率是20%~30%、泌水率不高于20%、塌落度增加值超过100mm、塌落度保留值不低于160mm、最佳掺水量为1.2%。

3)水:实验所用水均为自来水。

3实验方法

3.1收缩试验方法

为防止骨料种类影响收缩率,本实验采取ISO标准档中规范的砂浆配置实现对试件收缩性能的实验[1]。砂浆使用凝胶材料共计450g,控制砂胶比是3∶1,而水灰比和正常混凝土水灰比一致。试件制作后放置于养护箱中进行养护,养护时间为1d,之后进行脱模。脱模后将其进行密封,放置在温度和湿度分别为20℃±2℃、90%以上的养护箱内继续养护7d。养护完成后取出试件测量其初始长度l0,之后转移至温度和相对湿度分别为20℃±3℃、60%±5%的养护箱内养护21d,并在养护第1d、3d、7d、14d和21d分别测定试件长度lt,最终以第28d产生的干缩率作为整个收缩结果。砂浆收缩率εt根据式(1)计算:


外加剂对混凝土收缩与开裂性能影响的试验研究

εt=(l0-lt)l(1)

式中,l0为初始测量长度,mm;lt为期龄测量长度,mm;l为试件有效长度,mm[2]。

3.2抗裂试验方法

根据《普通混凝长期性能和耐久性能试验方法》(GB/T50082—2009)中的规定,选取平板刀口约束法实现对混凝土开裂进行评价。试验水泥板尺寸长宽高分别为800mm、600mm、100mm,模板构成主要有约束钢板和裂缝诱导刀口2部分。将拌制均匀的混凝土浇筑到模板中,并对其振捣摊平与整平处理。当水泥板成型0.5h后,将试件放置在温度在20℃±2℃、相对湿度为60%±5%环境内,并对其利用风扇进行干缩处理,保证距离试件表面中心上方10cm位置的风速是8m/s,使方向与试件表面与裂缝诱导器相互平行,对水泥板开裂情况进行实时观测。吹风24h之后对其裂缝数量及其长宽度进行观测与测量,长宽度精确至毫米。

本实验采取最大裂缝宽度与总开裂面积作为评价指标。总开裂面积c根据式(2)进行计算:

4实验结果与分析

4.1试验配合比

试验配合比与实验结果如表1所示。


外加剂对混凝土收缩与开裂性能影响的试验研究

4.2减水剂对收缩性能影响

减水剂添加量从0.6%~1.5%范围内收缩量情况来看,和对照组未添加减水剂的砂浆相比较来看,添加减水剂使砂浆出现了不同程度的收缩。当处于1d、3d和7d时收缩分别为110%、115%和120%。在添加量为0.6%~1.5%时,砂浆收缩并为出现显著的改变,收缩量在110~145μm/m范围内波动。相对来说,当减水剂添加量在1.2%情况下收缩性能最小。而且减水剂添加量在0.6%~1.5%时,干燥收缩值也相比微添加减水剂的砂浆更大,而且随着减水剂的含量的增加而逐渐增大。添加减水剂含量为0.6%~1.5%导致砂浆在完成干燥收缩之后相比于未添加减水剂的砂浆增多了5.7%~11.4%。

4.3减水剂对抗裂性能影响

在相同水灰比情况下,减水剂含量不同对混凝土最大裂缝与总开裂面积造成的影响也不同[3]。在水灰比相同的条件下,加入减水剂导致最大裂缝与总开裂面积均出现增加,使混凝土抗裂性能出现降低。和没有添加减水剂混凝土比较发现,聚羧酸减水剂添加量分别是0.6%~1.5%时,最大裂缝宽度也相应的增加了46.3%、77.0%、92.4%与115.4%。同时,添加减水剂也导致混凝土总开裂面积随着添加量的增加而增加。和没有添加减水剂混凝土比较发现,聚羧酸减水剂添加量分别是0.6%~1.5%时,总开裂面积也相应的增加了14.6%、71.4%、123.1%与130.3%。

5结语

随着我国经济的快速发展,建筑工程也呈现逐渐增加,建筑工程当中必不可少的原料便是混凝土。但是混凝土在干燥过程中极易出现开裂现象,对混凝土质量造成一定的不良影响。对此通过添加各种外加剂使混凝土的开裂性能得到提升。但是多数情况下添加一种外加剂将会导致混凝土抗裂性能出现下降。本文通过对混凝土中添加聚羧酸减水剂进行试验研究,研究结果显示混凝土的抗裂性能和收缩性能均出现一定的下降。对此还需要通过大量的实验进行研究,使混凝土的抗裂性能不断得到提升。提升混凝土抗裂性能对推动我国建筑工程质量提高拥有良好的现实意义。


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