混凝土减缩剂抗裂性能研究

为推广应用混凝土减缩剂,通过测定掺减缩剂砂浆的干燥收缩、圆环开裂性能和掺减缩剂的混凝土平板抗裂性能,评价了JG-SRA混凝土减缩剂的抗裂性能,并通过测定掺减缩剂的模拟水泥石孔溶液的表面张力,分析了减缩剂的作用机理。结果表明,JG-SRA的砂浆减缩率大于35%,圆环开裂时间比基准砂浆推迟34 h,混凝土裂缝控制率大于50%。减缩剂通过降低水泥石孔溶液表面张力,提高内部相对湿度,减少水分蒸发,有效地提高了混凝土体积稳定性。     

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。     

减缩剂内掺对水泥砂浆材料性能的影响

对比研究了减缩剂单掺及与减水剂复掺对砂浆收缩、抗压强度及抗折强度的影响,并采用扫描电子显微镜(SEM)对掺有减缩剂的水泥石水化产物的微观形貌进行了研究。结果表明:减缩剂内掺对砂浆试件有明显的减缩效果,单掺和复掺下的28d减缩率分别达到了50%和35%,早期减缩效果尤为明显,且早期出现微膨胀现象,膨胀量达到了总收缩的20%,这些膨胀有效补偿了试件的自收缩;减缩剂的掺入对不同龄期的砂浆抗压强度及抗折强度都有不同程度的不利影响,复掺减缩剂和减水剂可降低这种不利影响,使其控制在10%以内;掺有减缩剂的水化速度减慢,减缩剂不仅具有降低孔溶液表面张力的物理作用,还具有参与水泥水化反应的化学作用,从而影响水泥的水化产物及浆体的力学性能。     

减缩剂在水泥基材料中的作用历程与机理研究

研究了2种减缩剂被水泥熟料、矿渣和粉煤灰等固体颗粒吸附的性质及其对水溶液和模拟水泥石孔隙溶液表面张力、蒸发速率的影响.结果表明:水泥熟料、矿渣和粉煤灰等固体颗粒对2种减缩剂的平均吸附率小于10%,有90%以上减缩剂溶于溶液中;2种减缩剂溶于水或模拟水泥石孔隙溶液中均能有效降低溶液的表面张力和蒸发速率.减缩剂的作用历程和机理为:溶解于水泥石孔隙溶液中的减缩剂能长期稳定地降低溶液的表面张力,从而减少因毛细孔失水所产生的收缩应力,此外还能在一定程度上降低溶液的蒸发速率,这两方面的共同作用抑制了水泥基材料的收缩.     

减缩剂对C50混凝土开裂性能的影响

主要研究了减缩剂对毛细孔溶液表面张力的影响,及其对混凝土开裂性能的影响机理.结果表明:随减缩剂掺量的增大,毛细孔溶液表面张力降低,混凝土抗压强度略有降低,干燥率收缩显著减小,混凝土抗裂性能大幅度提高,减缩剂掺量以不超过3％为宜.     

多功能型梳形共聚物超塑化剂的减缩机理

从表面张力、吸附性能、孔结构和毛细管附加压力的角度系统研究了多功能型梳形共聚物超塑化剂(SRPCA)对混凝土的减缩机理.结果表明:SRPCA在水泥颗粒表面产生强吸附,有效降低了混凝土孔隙溶液的表面张力,降低了毛细管附加压力,从而降低了硬化水泥净浆的收缩;掺加SRPCA后,硬化水泥净浆孔结构发生了较大变化,其孔隙率降低,孔隙分布变宽,内部相对湿度降低,进而减少了其干燥收缩;掺加SRPCA后,毛细管附加压力快速增长时段和终凝时间较接近,从而有效降低了混凝土的凝缩.     

减缩剂在水泥基材料中的应用研究进展(I)——工作性、力学性能、耐久性

减缩剂在水泥基材料中的研究和应用处于初级阶段,其主要作用是为了降低水泥基材料收缩。此外,减缩剂对水泥基材料其他性能也会产生较大影响。从水化性能、工作性、力学性能和耐久性4个方面重点论述了减缩剂对水泥基材料性能的影响,并进行了机理分析与总结。最后对掺减缩剂水泥基材料的进一步研究工作提出了相应的建议。     

减缩剂对水泥砂浆塑性收缩开裂的影响及机理分析

研究了不同掺量的减缩剂对水泥砂浆塑性收缩开裂的影响,通过探究其对砂浆水分蒸发量、泌水量、水化热、表面张力和毛细管负压的影响,揭示其缓解水泥砂浆塑性收缩开裂机理。结果表明,当减缩剂掺量为4%时,缓解塑性收缩开裂效果最强,分别使开裂面积、平均和最大裂缝宽度减小52.1%、48.4%和35.0%;减缩剂明显降低水泥水化放热峰值并推迟其出现的时间,其延缓作用随着掺量的增加逐步增强。减缩剂的掺入使得砂浆水分蒸发量降低、泌水量增大,从而使毛细管负压诱导期延长;同时,降低了体系孔溶液表面张力,延缓毛细管负压的发展,缓解塑性收缩开裂。     

聚羧酸系减水剂与减缩剂对水泥基材料收缩性能的协同效应

混凝土的收缩开裂一直是混凝土工程界想解决却未能彻底解决的难题。尝试性地选取了聚羧酸系高效减水剂与减缩剂进行复合,利用二者复合之后减缩性能的协同效应,进行了水泥基材料收缩性能试验。结果表明,二者复掺时对水泥基砂浆及高强高性能混凝土均表现出了优异的减缩效果,28 d减缩率分别高达62.6%和55.3%,具有明显的减缩协同叠加效应。通过研究各组分的表面张力来探讨其作用机理并就减缩协同效应进行分析,结果表明二者复合具备了较好的减缩基础。     

混凝土多功能抗裂减缩剂（SRA）的研究

本文从混凝土的收缩机理入手，介绍了我院的最新阶段性成果——混凝土多功能抗裂减缩剂(SRA)，一种无氯、低碱(总碱量≤3％)、低掺量(掺量为水泥重量的1％～4％)的多功能液体抗裂减缩剂。掺入该抗裂减缩剂的混凝土早期减缩率达75％～30％，后期减缩率达40～20％，尤其在干燥的环境中可抑制砼干缩裂缝的发生；该剂有效降低水泥水化热，抑制混凝土温度裂缝的产生，减少砼塌落度损失；该剂还具有减水和增强效果，掺入该减缩剂的砼具有良好的力学性能和耐久性能。该产品不会对环境造成污染。     

减缩剂对水泥基材料收缩性能的影响

研究了减缩剂对水泥基材料的强度、干缩及干燥失水等各项性能的影响，并对减缩剂的作用机理进行了初步分析，指出减缩剂的掺入可降低孔隙液的表面张力，从而有效地抑制收缩。     

减缩剂与内养护复合对水泥砂浆性能的影响

研究了密封和干燥条件下,使用减缩剂、饱和轻骨料内养护以及两者复合使用对砂浆收缩、水化以及抗压强度的影响.结果表明：密封条件下,较减缩剂和内养护单独使用,两者复合使用能进一步抑制砂浆内部相对湿度的下降,进而使体系自收缩发展速率和水平显著降低,砂浆7d内保持微膨胀状态,28d自收缩率低于100×10-6;干燥条件下,相比仅使用内养护,复合减缩剂后砂浆干燥收缩明显降低,但由于内养护使砂浆失水量增大,复合减缩剂后减缩效果不及仅使用减缩剂的砂浆;两者复合使用后能够显著降低减缩剂单独使用时对水泥水化和砂浆强度的不利影响.     

减缩剂喷涂工艺对水泥基材料的减缩效果

探讨了水泥基材料减缩剂喷涂工艺对水泥砂浆的减缩效果.结果表明:减缩剂喷涂对于水泥砂浆有很好的减缩效果.水泥砂浆脱模后在表面连续3 d喷涂3次30%(质量分数)的减缩剂溶液,1 d的减缩效果可以达到45%,28 d为22%.减缩剂喷涂工艺克服了内掺工艺影响水泥基材料强度的缺点,经喷涂减缩剂后的水泥砂浆抗压强度和抗折强度并未降低.另外,减缩剂喷涂工艺可减少减缩剂的使用量,降低成本.     

聚羧酸减水剂与减缩剂的相容性研究

通过研究减缩剂对聚羧酸减水剂的塑化效果、聚羧酸减水剂对减缩剂的减缩效果以及两者同掺后对水泥基材料力学性能的影响来探讨两者的相容性.结果表明：两者在水泥基材料中的相容性良好,减缩剂对聚羧酸减水剂的塑化效果有一定提高作用,原因是减缩剂的加入会略微降低掺有聚羧酸减水剂的水泥颗粒表面的zeta电位,并且使聚羧酸的PEO支链得到伸展;聚羧酸减水剂对减缩剂的减缩效果有明显的增强作用,并且可以降低减缩剂对水泥基材料力学性能所产生的负面影响.     

外加剂对混凝土收缩抗裂性能的影响

减水剂用于比表面积较大的水泥。由于水泥水化热较高，减水剂又促进了水泥加速水化，使混凝土易产生收缩开裂，缓凝剂过量加入使混凝土长期处于塑性状态，也会增大混凝土塑性收缩。引气剂能有效防止混凝土收缩开裂，但应用不当更能加大混凝土收缩开裂的危险。减缩防裂剂能有效控制混凝土收缩开裂。     

混凝土碳化收缩及其机理分析

混凝土在长期的使用过程中,由于环境中CO2的进入,在一定的相对湿度下形成碳酸,导致水泥的水化产物与碳酸发生反应而破坏水泥石的结构,同时导致水泥石发生碳化收缩。论文综合分析了混凝土各种收缩及其机理,在此基础上,提出了混凝土发生碳化收缩的3种机理:碳酸钙对毛细孔的细化及水分的散失导致凝胶表面张力增加而产生收缩、钙矾石发生碳化反应后绝对体积的减小而产生的体积收缩,以及在碳化后期C-S-H凝胶结构的转换而导致体积的收缩。     

高碱度水泥基材料早期开裂敏感性研究

选用粉煤灰、减缩剂和减水剂，采用五路裂缝测定仪和非接触式电阻率测定仪，分别测试了相同水灰比、不同碱类型的水泥砂浆在干燥条件下约束收缩开裂的初始时间与水泥浆体早期水化24h内的电阻率变化，并测定了水泥砂浆在干燥环境下的抗压、抗折强度．结果表明：碱度增加会加速水泥的早期水化硬化以及微结构的形成与发展；Na^ 提高水泥砂浆早期强度、增加约束收缩开裂敏感性的作用要比K^ 的明显，尤其在低水灰比、掺减水剂时其影响更为明显；粉煤灰和减缩荆可延缓水泥(尤其是高碱度的水泥基材料)的早期水化硬化，降低水泥砂浆强度的发展，推迟初始开裂时间．     

混凝土减缩剂的合成和试验

本文介绍了一种混凝土减缩剂的化学合成方法———乙氧基化或丙氧基化。该反应使用小分子醇和环氧乙烷或环氧丙烷加成。研究表明含碳数为 6的小分子醇 (C6 )为最好的起始剂 ,使用C6合成的减缩剂中 ,当分子量为32 7～ 373时减缩效果最优。砂浆干缩试验表明 ,无论内掺或外刷都可以取得较好的减缩效果 ,当其掺量为 2 %时 ,砼的强度基本不变 ;而当其掺量为 3%时 ,砼的强度可下降 5 %～ 15 %。     

水泥细度对水泥水化及混凝土早期开裂影响

利用微量热仪法研究了细度对水泥水化热及水化放热速率的影响规律,利用非接触式激光位移传感器和集中约束平板法测试了不同细度水泥混凝土的早期收缩变形与开裂.结果显示：随着细度的增加,水泥水化热与水化放热速率增加,水化放热峰值时间明显提前;水泥比表面积提高,混凝土早期收缩增大,早期单位裂缝面积增加,但混凝土水分蒸发速率与最大裂缝宽度减小.建议混凝土工程中应限制水泥过细.