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膨脹劑摻量對混凝土限制膨脹率的影響研究

欄目:專業(yè)資訊 發(fā)布時(shí)間:2022-08-11 作者: 方小利,李云翔等 來源: 砼話 瀏覽量: 1672
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本文不僅研究了限制膨脹率和摻量的線性關(guān)系,而且強(qiáng)調(diào)規(guī)范的施工養(yǎng)護(hù)對膨脹混凝土限制膨脹率的重要性。

膨脹劑摻量對混凝土限制膨脹率的影響研究

方小利,李云翔等 砼話 2022-08-09 07:00 發(fā)表于河南

引言

微膨脹混凝土越來越多的被應(yīng)用在工程實(shí)際中,結(jié)構(gòu)實(shí)體的施工質(zhì)量倍受關(guān)注,所以摻入其中的主要原材料膨脹劑的正確使用顯得非常重要,尤其是怎么依據(jù)設(shè)計(jì)的限制膨脹率確定膨脹劑的摻量?,F(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)JGJ/T178—2009《補(bǔ)償收縮混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定,補(bǔ)償收縮混凝土的限制膨脹率板梁結(jié)構(gòu)≥0.015%,墻體結(jié)構(gòu)≥0.020%,膨脹劑的用量為30~50kg/m3;后澆帶、膨脹加強(qiáng)帶等部位≥0.025%,膨脹劑的用量為40~60kg/m3。該標(biāo)準(zhǔn)僅推薦了一個(gè)摻量范圍,使用者必須根據(jù)設(shè)計(jì)要求的限制膨脹率確定一個(gè)最佳摻量。因此如何依據(jù)設(shè)計(jì)要求的限制膨脹率來確定膨脹劑的摻量是本次試驗(yàn)研究主要解決的問題。本文不僅研究了限制膨脹率和摻量的線性關(guān)系,而且強(qiáng)調(diào)規(guī)范的施工養(yǎng)護(hù)對膨脹混凝土限制膨脹率的重要性。

膨脹混凝土澆筑后的前14d的保濕養(yǎng)護(hù)很重要,因?yàn)榕蛎浗Y(jié)晶體鈣礬石(C3A·3CaSO432H2O)的生成過程,需要大量的水份。在鈣礬石的生成過程中,如果缺乏足夠的水份,那么其生成數(shù)量將大幅度降低,從而影響膨脹混凝土的限制膨脹率,最終可能造成結(jié)構(gòu)質(zhì)量缺陷或問題。在水中養(yǎng)護(hù)14d后,分別測定6%、8%、10%12%、14%膨脹劑摻量膠砂試件的限制膨脹率,并通過3次重復(fù)性試驗(yàn)后,發(fā)現(xiàn)兩者之間存在較好的相關(guān)性,二者之間建立的線性函數(shù)可以用來確定膨脹劑摻量(計(jì)算摻量)。并將研究成果用于實(shí)際生產(chǎn)膨脹混凝土過程中,取得了較好的結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制結(jié)果。

1 試驗(yàn)部分

1.1 原材料

水泥:云南宜良紅獅P·O 42.5水泥;礦粉:安寧昆鋼嘉華S75礦粉;膨脹劑:昆明特亞實(shí)業(yè)有限公司膨脹劑HEA,其性能指標(biāo)見表1;混合砂:富明恒瑞精機(jī)制砂和普通機(jī)制砂,按6∶4混合;減水劑:江蘇蘇博特聚羧酸高效減水劑;拌合水:自來水。

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1.2 配合比及試驗(yàn)結(jié)果分析

試驗(yàn)用砂漿配合比及膠砂試件在水中養(yǎng)護(hù)14d的限制膨脹率見表2。試驗(yàn)用14d限制膨脹率數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析,以膨脹劑摻量為自變量x,砂漿限制膨脹率為因變量y,進(jìn)行相關(guān)性的函數(shù)回歸,回歸趨勢線和函數(shù)如圖1所示。線性函數(shù)y=0.0023x+0.0034即為膨脹劑限制膨脹率與摻量之間的函數(shù)關(guān)系,相關(guān)性系數(shù)R2= 0.9710,說明二者相關(guān)性較好,可按設(shè)計(jì)要求的限制膨脹率或規(guī)范要求的不同結(jié)構(gòu)體設(shè)計(jì)限制膨脹率值,通過該函數(shù)計(jì)算出膨脹劑的計(jì)算摻量。

2 膨脹劑摻量及膨脹混凝土配合比的確定

2.1 膨脹劑摻量

按圖1確定的限制膨脹率和膨脹劑摻量函數(shù)關(guān)系,根據(jù)JGJ/T 178-2009規(guī)定的限制膨脹率,可計(jì)算得到膨脹劑的計(jì)算摻量,詳見表3。

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但是,由于混凝土和砂漿的膨脹收縮存在一定的差異及膨脹劑的質(zhì)量波動等原因致使實(shí)際摻量與計(jì)算摻量有可能有出入。所以在確定實(shí)際摻量時(shí),需要用混凝土進(jìn)行試拌驗(yàn)證,再采取合理的修正,最終得到微膨脹混凝土的膨脹劑摻量,從而確定施工使用配合比。簡單的將計(jì)算摻量等同于實(shí)際摻量,必將造成不合理的摻量,最終可能出現(xiàn)結(jié)構(gòu)質(zhì)量事故。因此,重新進(jìn)行了2次試驗(yàn)。

某膨脹加強(qiáng)帶混凝土設(shè)計(jì)限制膨脹率為0.025%,按膨脹率和摻量的線性函數(shù)關(guān)系式y(tǒng)=0.0023x+0. 0034,可以計(jì)算出膨脹劑計(jì)算摻量為9.4%。依此摻量進(jìn)行膨脹混凝土試拌試驗(yàn)(選用2個(gè)不同廠家的膨脹劑,分別為樣品1和樣品2),按GB/ T23439—2017《混凝土膨脹劑》要求測試其限制膨脹率,得出樣品1、樣品2的實(shí)際限制膨脹率分別為0.023%、0.028%。樣品1未達(dá)到設(shè)計(jì)要求的限制膨脹率≥0.025,樣品2超過了,原因是混凝土和砂漿膨脹收縮的差異以及膨脹劑的質(zhì)量波動所致。這種情況下,引入限制膨脹率的修正值,計(jì)算見式(1)、(2)。

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只要使用的膨脹劑是合格產(chǎn)品,在一定范圍內(nèi)相同膨脹劑的摻量,限制膨脹率的增加值是不變的。當(dāng)限制膨脹率實(shí)測值為0.023%、0.028%時(shí),膨脹劑的摻量按照式(1)、(2)計(jì)算,應(yīng)分別調(diào)整為10.3%、8.6%。

2.2 膨脹混凝土配合比

某工程地下室剪力墻原混凝土強(qiáng)度等級設(shè)計(jì)為泵送C45混凝土,為減少剪力墻開裂幾率,經(jīng)相關(guān)參建單位研究后確定將原來設(shè)計(jì)的普通C45混凝土改為C45微膨脹混凝土,配合比計(jì)算按普通混凝土C45配合比通過內(nèi)摻膨脹劑方法計(jì)算,膨脹劑選用樣品2,膨脹劑的摻量按上述計(jì)算確定為8.6%,具體配合比見表4。

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2.3 養(yǎng)護(hù)條件對限制膨脹率的影響

自然養(yǎng)護(hù)及水中養(yǎng)護(hù)這2種養(yǎng)護(hù)條件下,對C45微膨脹混凝土的限制膨脹率進(jìn)行測定,見表5。由表5可知,水中養(yǎng)護(hù)試件的7d限制膨脹率為0.012%,14d為0.028%;自然養(yǎng)護(hù)的限制膨脹率7d僅為0.001%,14d為-0.027%,14d出現(xiàn)了養(yǎng)護(hù)試件收縮情況,而且收縮值較大。由此可見養(yǎng)護(hù)條件對膨脹劑限制膨脹率的發(fā)展尤為重要,且養(yǎng)護(hù)的時(shí)間不得少于14d,否則膨脹率將無法保證。

結(jié)論

(1)限制膨脹率和摻量存在一定的線性關(guān)系為y=0.0023x+0.0034,可以用來確定微膨脹混凝土膨脹劑的計(jì)算摻量。

(2)按回歸函數(shù)確定的計(jì)算摻量應(yīng)做混凝土限制膨脹率的驗(yàn)證,根據(jù)實(shí)測限制膨脹率值對計(jì)算摻量進(jìn)行修正,得到膨脹劑的實(shí)際摻量,最終確定微膨脹混凝土的施工配合比。

(3)摻膨脹劑的混凝土必須進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù),且養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于14d(相關(guān)國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范也對此做了規(guī)定要求),否則,混凝土的限制膨脹率將無法得到保障,可能損壞到結(jié)構(gòu)實(shí)體的質(zhì)量。

(4)混凝土公司要嚴(yán)格控制膨脹劑的摻量,生產(chǎn)符合要求的膨脹混凝土;施工單位要加強(qiáng)膨脹混凝土的澆筑質(zhì)量控制,尤其是養(yǎng)護(hù)必須符合規(guī)范要求,這樣才能更好的保證混凝土的結(jié)構(gòu)質(zhì)量。(來源:《混凝土世界》2022.05