膨胀剂含碱量高低对混凝土性能的影响

  膨胀剂掺入到混凝土中,通过产生一定的限制膨胀,补偿混凝土的收缩,有利于提高混凝土的抗渗防裂。掺膨胀剂的混凝土在多向约束条件下密实度、强度和耐久性也有所提高。虽然如此,有关膨胀剂在混凝土中的应用尚存在意见分歧。原因在于:掺膨胀剂含碱量高低的混凝土常不能产生预期的膨胀,混凝土结构在中后期甚至早期仍出现变 形开裂,此外,对掺膨胀剂的混凝土的相关耐久性特别是抗碳化和钢筋锈蚀能力存在较大担心。针对上述问题,本论文主要研究掺UEA膨胀剂混凝土碱度变化、抗 碳化和钢筋锈蚀能力;研究了温度、湿度、水胶比、矿物掺合料的种类和用量对掺膨胀剂混凝土限制膨胀的影响。探讨了温度和湿度对钙矾石稳定性的影响,并分析 了延迟钙矾石形成的原因和条件。地下混凝土结构刚性自防水得到了较为广泛的应用。提高结构自防水性能的传统作法是调整混凝土中骨料的级配,增加水泥用量等措施,以达到提高混凝土的密实性。新的防水观念则注重提高防水混凝土的抗裂性,应该说混凝土具备抗裂性能比其密实性能更重要。只有不裂才能不渗,只有不渗才能确保建筑物的使用功能和耐久性。但是,近年来随着地下混凝土结构刚性自防水工程越来越多,也出现了在应用过程中即使用了膨胀剂,混凝土也开裂的情况[1]。市场上大多数膨胀剂为硫铝酸钙类膨胀剂,一般都含有一定量的SO3,有的膨胀剂为了获得较高的膨胀能复配了过多的石膏,我们研究发现加入膨胀剂的水泥石在水化28d时仍然残留一定量的可溶出SO42-[2],而膨胀剂中的SO3在和水泥复合后是否能在早期完全消耗而不影响水泥混凝土的耐久性是一个很值得研究的问题[3]。因此,本文针对沈阳地区几种典型的膨胀剂,测试了其28d时可溶出SO42-量;各种膨胀剂混凝土强度、28d混凝土氯离子扩散系数、冻融循环50次后混凝土氯离子扩散系数。
研究结果表明:
①UEA掺量提高,混凝土的碱度略有降低,但幅度很小,掺量达到水泥用量的20%时,混凝土体系的pH值仍 在12.0以上。
②随着膨胀剂掺量提高,混凝土抗碳化能力和抵抗钢筋锈蚀的能力呈降低趋势,这种趋势对水胶比大于0.4的混凝土表现较明显;当水胶比低于 0.4时,掺膨胀剂对混凝土的抗碳化能力和护筋性基本没有影响。
③温湿度对膨胀剂的作用效率有重要影响。饱和湿度且温度低于70℃时,随着温度提高,膨胀 剂的早期膨胀效率提高,中后期膨胀效率则略有降低;当温度超过80℃后,膨胀剂的膨胀效率随温度的提高而大幅度降低,这主要与钙矾石的稳定性有关。
④矿物 掺合料对膨胀剂的膨胀性能有一定的影响,其中,粉煤灰的影响较小,磨细矿渣和硅灰的掺入将削弱膨胀剂的膨胀功能。
⑤膨胀剂混凝土的膨胀行为受水胶比影响, 膨胀剂在较低水胶比的混凝土中表现出的膨胀功能相对较低。  
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