减缩剂在水泥基材料中的应用研究进展(Ⅱ) ——体积稳定性

减缩剂是一种由亲水性的头部与疏水性的尾部共价键组成的表面活性剂,在水泥基材料的孔隙溶液中会吸附于非极性界面,降低其表面张力,抑制水泥基材料收缩开裂,被认为是防止水泥基材料收缩开裂的有效方法之一。从干燥收缩、自收缩、塑性收缩以及徐变四个方面详细介绍了减缩剂改性水泥基材料体积稳定性的研究进展,并重点探讨了减缩剂对水泥基材料收缩性能的影响和作用机理,针对当前减缩剂研究存在的问题进行了探讨,指出了减缩剂水泥基材料的发展趋势。     

密实度对水泥基材料收缩开裂性能的影响

定义了一种塑性浆体湿密实度的测定方法,建立了一种新型快速干燥收缩法.将试件分别放入不同温度的烘箱,研究不同干燥时间内水泥基材料的干燥收缩率的变化.新型快速干燥收缩法与常温法结果相似,能明显缩短干燥周期.试验以普通硅酸盐水泥为胶凝材料制备了不同密实度的水泥基材料,探讨水泥基材料的密实度对其收缩开裂性能的影响.结果表明：密实度的下降可抑制水泥基材料的塑性收缩开裂程度,增大其干燥收缩率,但对硬化早期收缩开裂程度影响不大.     

水泥基材料收缩及其导致开裂的研究进展

水泥基材料是土木工程中运用最广泛的建筑材料,但其收缩和开裂问题一直是工程界面临的难题。综述了水泥基材料的收缩机理、收缩类型、早期收缩试验方法,系统地分析了包括水胶比、矿物掺合料种类及掺量、内部相对湿度等因素对水泥基材料产生收缩开裂的影响,以提高水泥基材料的耐久性。     

水泥基材料塑性收缩抗裂判据研究

采用自行设计的塑性抗拉强度、塑性收缩开裂应力测定装置测试了水泥砂浆、混凝土塑性抗拉强度和塑性收缩开裂应力.出现塑性收缩开裂时,试件表面实际的塑性收缩开裂应力应大于或至少等于其塑性抗拉强度,据此提出了以试件的毛细管收缩开裂应力临界作用深度来计算其他试件的名义开裂应力,再以此计算它们的塑性收缩开裂抗裂指数,从而得出水泥基材料塑性收缩开裂抗裂判据的思路.实验发现:当抗裂指数≤1.360时,水泥砂浆、混凝土出现塑性收缩开裂;当抗裂指数>1.360时,水泥砂浆、混凝土不出现塑性收缩开裂.     

纤维参数对水泥基材料减裂效果的影响

系统研究了高性能聚乙烯醇(PVA)纤维(弹性模量≥40GPa)对水泥基材料塑性及早期硬化阶段收缩开裂减裂效果的影响.结果表明:掺入高性能PVA纤维可有效防止水泥基材料收缩开裂,随着纤维掺量和长度的增加,开裂权重值逐渐减小;直径较小的纤维在塑性阶段减裂效果更好,而高弹性模量的纤维在硬化阶段表现更加优异;在同等条件下,高性能PVA纤维的硬化减裂率明显高于聚丙烯(PP)纤维.     

水泥基体参数对砂浆塑性收缩开裂性能的影响

研究了水泥基材料基体参数对砂浆塑性收缩开裂性能的影响，结果表明：水泥品种不同，砂浆的塑性开裂性能不同；水泥标号增大，砂浆的塑性开裂也将加大；存在使砂浆塑性开理解最大化的水比；灰砂比越小，砂浆的抗塑性开裂性能越好；粗细集料、外加剂种类、混合料品种及掺量也对砂浆的塑性开裂性能有很大影响。     

聚丙烯纤维对水泥砂浆塑性收缩行为的影响

采用自行研制的水泥砂浆塑性收缩应力测试装置和非接触式测长装置,分别研究了低掺量的聚丙烯纤维对水泥砂浆塑性收缩应力和塑性收缩率的影响.结果表明：水泥砂浆的最大塑性收缩力约为28.5 N,最大塑性收缩开裂应力约为0.003 2 MPa;未经改性处理的聚丙烯纤维对水泥砂浆塑性收缩应力影响较小,塑性减裂作用较小,而改性聚丙烯纤维可使其塑性减裂作用明显增加;水泥砂浆的塑性收缩率约为3 600微应变,该数值明显大于水泥基材料硬化后的干燥收缩率;PP纤维对混凝土坍落度及力学性能影响不大,在使用时可主要关注其对水泥基材料的塑性减裂作用.     

矿物掺合料对低水胶比水泥基材料塑性开裂的影响

采用平板约束法并结合图像分析技术研究了矿物掺合料对低水胶比水泥基材料塑性开裂的影响。结果表明:硅灰显著增大了低水胶比水泥基材料的塑性开裂面积和平均宽度,通过复掺粉煤灰或磨细矿粉均可大幅度降低低水胶比水泥基材料塑性开裂风险。     

防裂抗渗水泥基材料的研究

研究了掺加纤维材料、抗渗剂及两者同时掺入对水泥基材料塑性收缩开裂性能、力学性能及抗渗性能的影响．结果表明：(1)在水泥砂浆中单独掺加抗渗剂具有约509／6的塑性减裂效果，但不能使砂浆的塑性收缩开裂完全消除；(2)在水泥砂浆中同时掺加纤维材料和抗渗材料，其塑性减裂效果总体上与单掺纤维材料的效果相仿或略好；选择合适的纤维材料及其掺量与抗渗剂同时掺入，可使砂浆的塑性收缩开裂几乎完全消失；(3)在混凝土中同时掺加体积分数为0．10％的PP纤维和质量分数为3％的抗渗剂，可使混凝土塑性收缩开裂完全消失，为制备高抗裂、高抗渗水泥基材料奠定了基础；(4)在水泥基材料中同时掺加体积分数为0．05％～0．10％的纤维材料和质量分数为3％的抗渗剂，在同流动度情况下可使其3，7，28d抗压、抗折强度提高20％～40％，抗渗性提高约150%，从而可使水泥基材料同时具备高抗裂、高抗渗性能．     

聚乙烯醇纤维抹面砂浆收缩开裂性能研究

分析阐述了水泥基材料收缩开裂机理以及聚乙烯醇纤维改善塑性收缩开裂机理,并通过聚乙烯醇纤维抹面砂浆与普通抹面砂浆裂缝开展情况和抗渗性的实验数据,说明少量掺入聚乙烯醇纤维即可显著地抑制抹面砂浆裂缝的开展,提高其抗渗性。