混凝土膨脹劑的試驗(yàn)檢測(cè)方法

混凝土膨脹劑的試驗(yàn)檢測(cè)方法混凝土是世界上應(yīng)用最廣的建筑材料，但是由于混凝土收縮變形的固有屬性，因此收縮裂縫是一種質(zhì)量通病，嚴(yán)重影響其安全性和耐久性。預(yù)防和減少其收縮裂縫，一直是混凝土學(xué)科的重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。理論上膨脹混凝土是防止和減少收縮裂縫的一種低成本技術(shù)，但是由于在有效膨脹、膨脹速率調(diào)控、絕濕環(huán)境膨脹等理論問(wèn)題方面沒(méi)有突破，膨脹水泥基材料的發(fā)展遇到很大的技術(shù)瓶頸。本文介紹了兩種簡(jiǎn)單方便的混凝土膨脹劑試驗(yàn)的檢測(cè)方法，分別是啤酒瓶法（膨脹劑）、燒杯法（膨脹混凝土），以期方便廣大現(xiàn)場(chǎng)施工人員進(jìn)行施工質(zhì)量控制。一■前言體積穩(wěn)定性是混凝土研究熱點(diǎn)之一，也是進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要考慮因素。通常，混凝土澆筑成型后不可避免地發(fā)生收縮，嚴(yán)重的甚至導(dǎo)致開(kāi)裂，導(dǎo)致強(qiáng)度降低，耐久性降低，預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中預(yù)應(yīng)力的損失和混凝土結(jié)構(gòu)夕卜觀及清潔性的降低。針對(duì)混凝土的收縮開(kāi)裂，在混凝土中摻加膨脹劑利用其產(chǎn)生的膨脹效應(yīng)補(bǔ)償混凝土的收縮制成體積穩(wěn)定性好的補(bǔ)償收縮混凝土是一種常用的經(jīng)濟(jì)，有效又實(shí)用的方法。但由于膨脹劑的水化過(guò)程和產(chǎn)物會(huì)對(duì)其它膠凝材料的水化及混凝土的微結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重大影響，進(jìn)而影響混凝土的性能和使用。因此，對(duì)補(bǔ)償收縮混凝土，除要保證體積穩(wěn)定性外，還要保證其它性能滿足使用要求。下面筆者就混凝土中參加膨脹劑的試驗(yàn)檢測(cè)方法進(jìn)行簡(jiǎn)要探討。二膨脹劑對(duì)混凝土工作性能的影響及膨脹混凝土材料特性分析1、膨脹劑對(duì)混凝土工作性能的影響研究普遍認(rèn)為膨脹劑能降低新拌混凝土流動(dòng)性，且隨摻量增加降低效果越明顯。這是由于膨脹劑水化通常發(fā)生在早期，造成混凝土中自由水降低;同時(shí)產(chǎn)物生成量多，針狀或柱狀鈣礬石和板狀氫氧化鈣顯然增大了水泥凈漿的粘度和屈服剪切應(yīng)力，進(jìn)而降低了新拌混凝土流動(dòng)性。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)：10%的HCSA和UEA摻入混凝土后，擴(kuò)展度分別降低25mm和15mm;隨HCSA摻量增加，流動(dòng)性降低膨脹劑摻量相同時(shí)，水膠比越低，加入HCSA的超高性能混凝土流動(dòng)性越低。膨脹劑能使高性能混凝土的流動(dòng)性損失較大，因此不宜摻入過(guò)多。由于膨脹劑凝結(jié)速度快，凝結(jié)時(shí)間比水泥早，同時(shí)膨脹劑早期快速水化反應(yīng)消耗大量水，生成大量水化產(chǎn)物，使得凝結(jié)時(shí)間提前，進(jìn)而增加了混凝土坍落度經(jīng)時(shí)損失。有研究認(rèn)為，摻膨脹劑后，新拌混凝土坍落度經(jīng)時(shí)損失加快，這是由于膨脹劑早期水化較快，隨時(shí)間推移，鈣礬石、氫氧化鈣等結(jié)晶產(chǎn)物析出量逐漸增多，進(jìn)而導(dǎo)致粘聚度增強(qiáng)引起的。由于膨脹劑的摻加加速了膠凝材料水化，晶體析出迅速，因此縮短了新拌混凝土中結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)框架形成時(shí)間，故初凝時(shí)間較短。如果膨脹劑使混凝土凝結(jié)時(shí)間提前，內(nèi)摻12%~15%UEA膨脹劑的新拌混凝土，與未摻膨脹劑的空白混凝土相比，約提前60min。另外，UEA和HCSA兩種膨脹劑均可縮短混凝土凝結(jié)時(shí)間，10%摻量下，摻HCSA與UEA和未摻膨脹劑的初凝時(shí)間分別為18.5h,22.8h和24.2h洞水膠比，同等摻量時(shí)，HCSA膨脹劑更能縮短混凝土的初凝時(shí)間。目前，膨脹劑對(duì)混凝土工作性影響研究多集中在硫鋁酸鈣類、硫鋁酸鈣-氧化鈣類膨脹劑，而對(duì)于氧化鈣類和氧化鎂類膨脹劑研究較少，尤其是氧化鎂類膨脹劑與其它種類膨脹劑相比，具有需水量少，膨脹速度慢特點(diǎn)，結(jié)論可能有差異，但有待于進(jìn)一步研究。2、膨脹混凝土材料特性分析膨脹混凝土就是以添加一定量ZY膨脹劑的方式，使得對(duì)應(yīng)的膨脹效果達(dá)到建設(shè)需求，此時(shí)控制膨脹劑的劑量就是控制其收縮力和彈性的重要方式和方法，簡(jiǎn)單來(lái)講，如果需要較強(qiáng)的收縮力和彈性，就需要加大劑量。膨脹混凝土的運(yùn)用效益為：避免混凝土出現(xiàn)開(kāi)裂的情況。為了達(dá)成這樣的效益還需要考量到其局限性，在使用過(guò)程中，考量好施工技巧的問(wèn)題，才能夠有效的發(fā)揮膨脹混凝土的效能。具體來(lái)講，其工作的原理為：添加膨脹劑的混凝土，會(huì)出現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)，表現(xiàn)出膨脹的效果，由此使得鋼筋和相鄰部位出現(xiàn)拉力受阻的情況，由此使得混凝土壓應(yīng)力和鋼筋拉應(yīng)力處于相對(duì)平衡的狀態(tài)，由此保證膨脹混凝土能夠在建筑結(jié)構(gòu)施工中發(fā)揮積極作用。試驗(yàn)材料及試驗(yàn)方法1、 試驗(yàn)材料選用普通硅酸鹽水泥PO42.5，比重4.13g/cm3,表面積比445m2/kg,其化學(xué)組成和物理性能分別見(jiàn)表1和見(jiàn)表2。選用ZY膨脹劑、UEA膨脹劑、和HCSA膨脹劑三種膨脹劑其化學(xué)組成和物理性能見(jiàn)表3。2、 試驗(yàn)方法燒杯法試驗(yàn)所用混凝土配合比詳見(jiàn)表4。攪拌好大約400ml的混凝土然后裝入500毫升的玻璃燒杯，輕輕地振動(dòng)密實(shí)，用塑料薄膜密封。等到凝混凝土終凝時(shí)間過(guò)后，揭開(kāi)薄膜，加水，再用薄膜封口，觀察燒杯裂縫出現(xiàn)。另外，分別用100mmx100mmx100mm和100mmx100mmx300mm的限制試件分別測(cè)試膨脹混凝土強(qiáng)度和測(cè)量膨脹混凝土的限制膨脹率。啤酒瓶法分別按取1350克和150g水泥膨脹劑(HCSA,ZY和UEA)675克水，利用凈漿攪拌機(jī)制漿。然后水漿用漏斗，以填補(bǔ)600毫升玻璃啤酒瓶和使用塑料密封，再置于(20±1)C標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱和觀察時(shí)間玻璃裂縫。、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析1、 啤酒瓶法裝有混合HCSA,ZY和UEA膨脹劑的玻璃啤酒瓶，如圖1。開(kāi)裂凈水泥漿的情況下，三瓶破解時(shí)間見(jiàn)表5。從圖1中，可以看到，三個(gè)啤酒瓶破裂發(fā)生故障時(shí)，發(fā)生了水泥漿混合膨脹劑膨脹和擴(kuò)張壓力比玻璃瓶的強(qiáng)度大。HCSA破壞是最嚴(yán)重的，瓶子的碎片，相似程度的ZY和UEA-樣。結(jié)果在圖1中,可以看到，當(dāng)三個(gè)啤酒瓶斷層破裂，發(fā)生混合漿液擴(kuò)張器擴(kuò)張和膨脹壓力大于玻璃的強(qiáng)度。HCSA最嚴(yán)重破壞，瓶子的碎片,ZY和的破裂程度相似。表5中的結(jié)果顯示，三瓶開(kāi)裂時(shí)間HCSA<ZY<UEA,進(jìn)一步說(shuō)明這一現(xiàn)象，性能優(yōu)越的擴(kuò)張HCSAZY膨脹劑。圖1和表5結(jié)果,表3顯示了三個(gè)擴(kuò)展器限制溢出。因此，啤酒瓶方法是一種快速的方法來(lái)確定定性膨脹劑的有效性，并在此基礎(chǔ)上，瓶子裂縫隨著時(shí)間的推移，它可以確定膨脹劑的膨脹性能。開(kāi)裂時(shí)間越短，膨脹劑的膨脹更快、更高的膨脹。值得注意的是，溫度是使用這種方法影響最大的因素。2、 燒杯法摻雜HCSA、ZY和UEA擴(kuò)張器擴(kuò)張混合燒杯混凝土開(kāi)裂的情況如圖2所示，表燒杯開(kāi)裂時(shí)間詳見(jiàn)表5、混凝土強(qiáng)度和極限擴(kuò)張的擴(kuò)張如表6所示和圖3。啤酒瓶方法相似的結(jié)果周2和表5相同的結(jié)果它顯示拌混凝土膨脹劑膨脹燒杯裂縫發(fā)生，和和開(kāi)裂時(shí)間:HCSA<ZY<UEA進(jìn)一步解釋說(shuō),HCSA膨脹混凝土的膨脹率和快速擴(kuò)張優(yōu)于ZY和UEAO膨脹混凝土限制膨脹測(cè)量結(jié)果在圖3中進(jìn)一步驗(yàn)證結(jié)果在圖2和表5中，混合HCSA擴(kuò)展器1d混凝土膨脹的擴(kuò)張限制達(dá)到0.026%,ZY膨脹劑拌混凝土三維限制擴(kuò)張擴(kuò)張0.018%,而UEA混凝土膨脹極限擴(kuò)張到7d它達(dá)到了0.019%。此外,HCSA混凝土的強(qiáng)度特性的擴(kuò)張發(fā)展也比ZY膨脹劑，說(shuō)明和限制其擴(kuò)張發(fā)展的速度協(xié)調(diào)。因此，法律可能燒杯快速定性測(cè)定摻雜膨脹混凝土膨脹劑的膨脹特性,和判處開(kāi)裂時(shí)間給定的規(guī)模擴(kuò)張的屬性。和啤酒瓶相同的方法，測(cè)量燒杯開(kāi)裂時(shí)間燒杯存儲(chǔ)環(huán)境溫度。當(dāng)溫度高于20。。破解時(shí)間將會(huì)縮短。相反，當(dāng)溫度低于20。。開(kāi)裂時(shí)間一些擴(kuò)展。這是因?yàn)橛幸粋€(gè)具體的擴(kuò)張”影響膨脹窗口”，混凝土的強(qiáng)度發(fā)展5mpa-20mpa。沒(méi)有具體的擴(kuò)張發(fā)生在塑性階段限制力作用，不能產(chǎn)生限制擴(kuò)張和彈性能量，擴(kuò)張無(wú)效。溫度，相當(dāng)于打開(kāi)“有效推進(jìn)擴(kuò)張擴(kuò)展窗口”減少膨脹無(wú)效，從而縮短啤酒瓶和焚燒杯開(kāi)裂時(shí)間。因此，啤酒瓶的使用和燒杯方法方法確定迅速擴(kuò)張和混凝土膨脹劑的膨脹擴(kuò)展屬性