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外加剂对商品混凝土早期收缩开裂的影响
作者: [发布时间]2016/1/21 13:13:46 [浏览量]1502  [返 回]

[摘要] 外加剂对商品混凝土早期收缩开裂有一定影响,极低的水灰比,较长时间的缓凝,混凝土长期处于塑性状态都会加大混凝土早期收缩,控制一定减水率及缓凝时间,并提前进行保湿养护有利于防止商品混凝土早期收缩开裂。

[关键词] 收缩 开裂 减水 缓凝

 

目前我国商品混凝土施工越来越广泛,商品混凝土工程量越来越大,研究发现,我国采用商品混凝土施工的混凝土工程,早期收缩裂缝问题较为普遍,严重影响了工程质量。

混凝土浇筑后产生体积收缩,并产生一定微裂缝这本是材料的正常物理性质。实践证明,小于0.05mm的微裂缝对混凝土性能并无不利影响,而大于0.05mm的宏观裂缝则会对混凝土工程质量带来严重后果。

混凝土产生早期收缩开裂影响的因素较多,水泥品种、水泥用量、水泥比表面积、骨料种类、施工配合比、混凝土水灰比、掺合料种类及成份、施工环境、保湿养护时间、配筋分布、施工管理都会对混凝土早期收缩开裂产生一定影响。研究也发现,外加剂应用不当更会加大混凝土早期收缩,并产生混凝土早期开裂。

降低水灰比,延缓水泥水化放热时间一直被认为是减小混凝土收缩率的有效途径。但随着商品混凝土施工量的增大,却发现因缓凝或水灰比过低,混凝土早期收缩增大,工程出现混凝土早期裂缝增多,有必要对掺用外加剂给混凝土早期收缩带来的影响进行再认识。

一、缓凝剂与混凝土表面失水

缓凝剂是一种能延缓水泥水化反应,使混凝土在一定时间内保持其塑性的外加剂。商品混凝土中掺用缓凝剂能有效减小混凝土坍落度经时损失率。在一定时间内保持流动性,便于浇筑施工。泵送混凝土掺用缓凝剂能使混凝土在一定时间内保持其可泵性。大体积混凝土施工掺入缓凝剂能抑制水泥水化热集中迅速释放,减小混凝土因内外温差而产生的温差裂缝。

目前我国商品混凝土除低温施工,一般都要掺入一定数量的缓凝剂,这对于商品混凝土某些技术要求当然是必要的。但是问题在于目前商品混凝土施工中缓凝剂用量普遍较大,完全脱离了施工实际要求,将掺用缓凝剂立为减小混凝土坍落度损失的唯一途径,并大量掺用。

混凝土中缓凝剂过量使用不但影响了混凝土早期强度发展,混凝土由于长期处于塑性状态,大气中日晒、风吹,混凝土表面水份急剧蒸发,加大了混凝土表面失水。混凝土失水易产生微裂缝,并随着失水增多,裂缝会向深处发展,并越来越大。混凝土孔隙内水的液面下降,所产生的负压也逐步增大,并会产生收缩力,使混凝土产生失水收缩。不难看出混凝土缓凝时间越长,表面失水越多,失水收缩也越大。由于此时混凝土还未达到一定强度,无法抵制产生的收缩应力,混凝土易产生收缩裂缝,失水越多,产生的裂缝越多。

长期处于塑性状态下的混凝土,更会产生泌水沉降,骨料与胶凝材料之间也会产生不均匀沉缩变形。一般此时的收缩称为塑性收缩,据测试,混凝土如在较长时间处于塑性状态,塑性收缩最高可达1%。

二、水灰比与早期收缩

对于水灰比较大的混凝土,适当减少拌合用水可明显减小混凝土干燥收缩,即使掺入了减水剂,水灰比少量降低对混凝土收缩的影响也不十分明显。但随着高效减水剂的大量应用及高性能混凝土的普及,由于上述混凝土水胶比极小,混凝土自收缩已不容忽视。再进一步降低用水量,混凝土内部干燥加剧从而增大了收缩率。

低水灰比商品混凝土内部比较密实,较长时间缓凝,表面水份大量蒸发后混凝土毛细孔细化,上升水份更少,加重了表面收缩。试验证明,掺高效减水剂混凝土早期收缩值可达500x10-5m/m以上,远远高于混凝土开裂极限。

经试验分析,表面张力降低可明显降低混凝土干燥收缩。而目前常用的高效减水剂虽然能减小表面张力,但降低幅度极小。水的表面张力一般为70(mn/m)左右,而掺入萘系高效减水剂后表面张力仍可达到68.5(mn/m),因此很难减小混凝土自干燥收缩及干燥收缩。

近几年一种新型的聚羧酸盐高效减水剂在国内许多企业研制成功并少量投产。该产品由于其独特的分子结构,对水泥适应性较好,对表面张力影响较大,最低可降至40(mn/m)左右,该产品虽然减水率较高,但对混凝土早期收缩影响却很小。

三、外加剂与水泥初期水化

目前国产水泥普遍比表面积较大,掺入减水剂后由于其吸附分散作用,水泥粒子在浆体中均匀分散,与水的接触面较大,因此促进了水泥初期迅速水化,混凝土中热量也会集中释放,在温度较低时更加大了混凝土内外温差。这对防止混凝土温差开裂十分有害。许多高效减水剂含有较多硫酸盐,更进一步促进了水化速度,增大了早期收缩。

四、掺外加剂商品混凝土防止早期开裂的措施

目前我国商品混凝土早期收缩开裂问题较为严重,如前所述,应根据产生早期收缩开裂的不同影响因素进行根治,对于因外加剂产生的早期收缩开裂,笔者经施工实践认为采用以下措施是有效的。

1. 严控混凝土水灰比,高强混凝土应采用综合措施提高混凝土强度,不宜单一采用高减水来增加强度。

2. 适当控制混凝土坍落度,普通混凝土以160mm-170mm为佳,特殊混凝土最好不超过200mm。

3. 控制缓凝剂掺量,避免混凝土长期不凝而增大早期失水及沉降收缩。

4. 温度较低时掺用外加剂应严防水泥过快水化,防止因水泥集中放热而增大混凝土内外温差。

5. 适量掺用减缩防裂剂,能有效减小混凝土早期收缩。

6. 改变保湿养护时间,掺用外加剂混凝土应在初凝时即进行抹面保湿养护(我国有关标准规定为终凝开始养护。)

     以上论述笔者并非对外加剂在商品混凝土施工中的作用加以否定,而是强调在应用中更应多进行应用技术研究,更科学、更合理地应用外加剂,以取得最佳技术经济效益,有效预防工程事故的发生。

 

[参考文献]

[1]“钢筋混凝土结构裂缝控制指南”化学工业出版社

[2]杨医博“化学外加剂和矿物掺合料对砂浆干燥收缩和开裂性能的影响研究”博士学位论文,华南理工大学,2002