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“三掺”技术在大体积混凝土中试验研究
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内容提示：大体积混凝土一般体积都较大,其主要特征结构厚、混凝土量大、水泥水化热使结构产生温度变形、且有收缩变形，因此混凝土裂缝控制是一个十分关键的技术。为了保证混凝土的整体性、密实性和耐久性不受影响，在大体积
大体积混凝土一般体积都较大,其主要特征:结构厚、混凝土量大、水泥水化热使结构产生温度变形、且有收缩变形，因此混凝土裂缝控制是一个十分关键的技术。为了保证混凝土的整体性、密实性和耐久性不受影响，在大体积混凝土中掺入U型膨胀剂、粉煤灰和减水剂，充分利用它们各自的优点，相互补充并采用科学的施工工艺及合理的混凝土养护措施来控制裂缝，防止渗漏，从而保证大体积混凝土的施工质量。通过我们近期施工的混凝土试配研究及工程总结，要配制C40以上混凝土，需采用42.5级普通硅酸盐水泥，水泥用量要大于450kg/m3。如果采用此种水泥和用量配制大体积混凝土,经计算混凝土内部最高绝热温升,再加浇筑温度,即使考虑散热条件混凝土内部最高温度也能达到70～80℃,特别是在炎热夏季施工,入模温度较高,混凝土内部最高温度会更高.要想减小温差,就需要采取复杂的手段和昂贵的措施.给施工造成很大的困难,稍有疏忽,混凝土就会开裂.因此,在大体积混凝土中必须降低水化热.采用“三掺”技术配置低热补偿收缩混凝土来解决上述问题是我们试验研究的目的。
减水剂、膨胀剂、粉煤灰的性能
混凝土材料是由水泥、砂石骨料，化学外加剂和外掺矿物活性材料组成的复合材料，其性能是由各组成材料的性能和掺量(配合比)决定的，低热补偿收缩大体积混凝土也是一种混凝土。其性能也是由各组成材料的性能和掺量决定。依据现有材料的特性，分析配制低热补偿收缩大体积混凝土的可行性。
高效减水剂
高效减水剂又称超塑化剂。目前国际上通用的高效减水剂主要有两类：第一类是以萘磺酸盐甲醛缩合物为代表的磺化煤焦油系减水剂，第二类是以三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物为代表的树脂系减水剂。国内的商品高效减水剂几乎都属于第一类，产品型号有NF，FDN，UNF等。以三聚氰氨(密胶)为原料的树脂类高效减水剂，因目前国内价格较贵，用得较少，国产型号有SM。高效减水剂属阴离子表面活性剂，在其很长的碳氢链上含有大量的极性基，当它吸附于水泥颗粒表面时，在水泥颗粒周围形成了扩散双电位层，使水泥颗粒相互排斥而保持较好的分散状态，并使水的表面张力降低，从而大大提高了水泥浆体的流动性。和未掺高效减水剂的混凝土相比，采用同样的塌落度，掺高效减水剂的混凝土可大大减小水灰重庆大学硕士学位论文5“三掺”技术在大体积混凝土中试验研究33比。高效减水剂使用后，不仅能降低水灰比，而且能使混凝土拌合物的水泥更为分散，从而使硬化后的空隙率及孔隙分布情况得到进一步改善。通过试验，在同样水灰比情况下，掺高效减水剂的混凝土28天强度比不掺高效减水剂的混凝土要高得多，且塌落度增加很大。在保证相同塌落度条件下,掺高效减水剂的混凝土3天和7天强度能提高50%--70%,28天强度提高40%以上.因此,要提高混凝土的强度,掺高效减水剂是很有效的措施。但是，掺高效减水剂的混凝土拌合物凝结时间可稍许提前并且塌落度损失较快。因此，大体积混凝土施工时应使用缓凝型高效减水剂。掺入缓凝高效减水剂既可减少混凝土的单位用水量，满足稠度的要求，又能提高混凝土的和易性，延缓混凝土的凝结时间，降低水化热。膨胀剂
膨胀混凝土的膨胀性能主要来源于膨胀水泥或掺加膨胀剂的水化作用。目前应用较多的是UEA混凝土膨胀剂，它是一种特制的硫铝酸盐膨胀剂，主要由无水硫铝酸钙(3CA.CaSO4)，硫铝酸钾(Kal3(SO4)2.(OH)6),硫酸钙(CASO4)等矿物成分组成.它加到普通水泥中与水拌合后,上述矿物与硅酸钙水化析出的Ca(OH)2作用形成了水化硫铝酸钙,即钙钒石(C3A.3CaSO4.32H2O).它就是水泥的膨胀源C-S-H凝胶和钙矾石的相互促进,相互制约,使混凝土的强度和膨胀发展相协调.掺UEA混凝土的坍落度随水灰比和UEA掺量增加而增加,但坍落度损失比普通混凝土稍快,UEA膨胀混凝土的初凝时间较普通混凝土提前1小时左右,终凝时间较普通混凝土提前近两个小时。经试验研究，随着UEA掺量增多，混凝土的膨胀率增加，强度有所下降，但当配制补偿收缩混凝土时，掺量为10-14%，配筋率为0.2.1.0%，限制膨胀率为2.4×10-4，在混凝土中导入自应力值为0.2.0.7MPa，对强度影响不大。水灰比大时，UEA混凝土的膨胀值较小，反之则大。由于钙矾石形成时需要大量吸收水分。所以，浇筑所有膨胀混凝土，都应特别强调养护。否则，达不到预期效果。养护期应不少于14天。UEA混凝土在水中或潮湿养护条件下，膨胀性能十分理想，混凝土保持压应力状态。只要混凝土中的水不蒸发或少蒸发靠其本身的水也可获得较好的膨胀性能，但绝对值小些。在同一UEA掺量情况下，碎石混凝土的膨胀率比卵石混凝土小些。当配筋率较大时，UEA混凝土的限制膨胀率较小，而导入自应力较大。但当配筋率超过2%时，则自应力增加不多。总的说来，混凝土的膨胀性能与UEA掺量、水灰比、水泥用量、骨料种类、配合比、配筋率和养护条件有关。我们可以调整上述因素，配置所需的膨胀混凝土。膨胀混凝土的强度分自由膨胀强度和约束膨胀强度。自由膨胀强度常随膨胀值增加而下降，而约束强度则有所提高。因一定的膨胀结晶能够使混凝土更加致重庆大学硕士学位论文5“三掺”技术在大体积混凝土中试验研究34密，毛细孔减小，界面结构得到改善，从而使强度提高。混凝土自由膨胀率小于5×10-4时，对强度影响不大，因此，UEA的一般掺量为10-14%。这是最佳范围。但在实际工程中，大多处于各种约束状态，因此，真实强度比自由强度高，大约高10-20%。通过多年的观察，证明UEA膨胀混凝土的膨胀是稳定的，强度发展是持续上升的，因此，他是优于普通混凝土的结构材料，对水泥的适应性是良好的。掺入UEA的膨胀混凝土，其抗渗性能明显增加，这也是由于膨胀致密的原因。 来源: 《建筑中文网》.
减水剂、膨胀剂、粉煤灰的性能
混凝土材料是由水泥、砂石骨料，化学外加剂和外掺矿物活性材料组成的复合材料，其性能是由各组成材料的性能和掺量(配合比)决定的，低热补偿收缩大体积混凝土也是一种混凝土。其性能也是由各组成材料的性能和掺量决定。依据现有材料的特性，分析配制低热补偿收缩大体积混凝土的可行性。
高效减水剂
高效减水剂又称超塑化剂。目前国际上通用的高效减水剂主要有两类：第一类是以萘磺酸盐甲醛缩合物为代表的磺化煤焦油系减水剂，第二类是以三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物为代表的树脂系减水剂。国内的商品高效减水剂几乎都属于第一类，产品型号有NF，FDN，UNF等。以三聚氰氨(密胶)为原料的树脂类高效减水剂，因目前国内价格较贵，用得较少，国产型号有SM。高效减水剂属阴离子表面活性剂，在其很长的碳氢链上含有大量的极性基，当它吸附于水泥颗粒表面时，在水泥颗粒周围形成了扩散双电位层，使水泥颗粒相互排斥而保持较好的分散状态，并使水的表面张力降低，从而大大提高了水泥浆体的流动性。和未掺高效减水剂的混凝土相比，采用同样的塌落度，掺高效减水剂的混凝土可大大减小水灰重庆大学硕士学位论文5“三掺”技术在大体积混凝土中试验研究33比。高效减水剂使用后，不仅能降低水灰比，而且能使混凝土拌合物的水泥更为分散，从而使硬化后的空隙率及孔隙分布情况得到进一步改善。通过试验，在同样水灰比情况下，掺高效减水剂的混凝土28天强度比不掺高效减水剂的混凝土要高得多，且塌落度增加很大。在保证相同塌落度条件下,掺高效减水剂的混凝土3天和7天强度能提高50%--70%,28天强度提高40%以上.因此,要提高混凝土的强度,掺高效减水剂是很有效的措施。但是，掺高效减水剂的混凝土拌合物凝结时间可稍许提前并且塌落度损失较快。因此，大体积混凝土施工时应使用缓凝型高效减水剂。掺入缓凝高效减水剂既可减少混凝土的单位用水量，满足稠度的要求，又能提高混凝土的和易性，延缓混凝土的凝结时间，降低水化热。膨胀剂
膨胀混凝土的膨胀性能主要来源于膨胀水泥或掺加膨胀剂的水化作用。目前应用较多的是UEA混凝土膨胀剂，它是一种特制的硫铝酸盐膨胀剂，主要由无水硫铝酸钙(3CA.CaSO4)，硫铝酸钾(Kal3(SO4)2.(OH)6),硫酸钙(CASO4)等矿物成分组成.它加到普通水泥中与水拌合后,上述矿物与硅酸钙水化析出的Ca(OH)2作用形成了水化硫铝酸钙,即钙钒石(C3A.3CaSO4.32H2O).它就是水泥的膨胀源C-S-H凝胶和钙矾石的相互促进,相互制约,使混凝土的强度和膨胀发展相协调.掺UEA混凝土的坍落度随水灰比和UEA掺量增加而增加,但坍落度损失比普通混凝土稍快,UEA膨胀混凝土的初凝时间较普通混凝土提前1小时左右,终凝时间较普通混凝土提前近两个小时。经试验研究，随着UEA掺量增多，混凝土的膨胀率增加，强度有所下降，但当配制补偿收缩混凝土时，掺量为10-14%，配筋率为0.2.1.0%，限制膨胀率为2.4×10-4，在混凝土中导入自应力值为0.2.0.7MPa，对强度影响不大。水灰比大时，UEA混凝土的膨胀值较小，反之则大。由于钙矾石形成时需要大量吸收水分。所以，浇筑所有膨胀混凝土，都应特别强调养护。否则，达不到预期效果。养护期应不少于14天。UEA混凝土在水中或潮湿养护条件下，膨胀性能十分理想，混凝土保持压应力状态。只要混凝土中的水不蒸发或少蒸发靠其本身的水也可获得较好的膨胀性能，但绝对值小些。在同一UEA掺量情况下，碎石混凝土的膨胀率比卵石混凝土小些。当配筋率较大时，UEA混凝土的限制膨胀率较小，而导入自应力较大。但当配筋率超过2%时，则自应力增加不多。总的说来，混凝土的膨胀性能与UEA掺量、水灰比、水泥用量、骨料种类、配合比、配筋率和养护条件有关。我们可以调整上述因素，配置所需的膨胀混凝土。膨胀混凝土的强度分自由膨胀强度和约束膨胀强度。自由膨胀强度常随膨胀值增加而下降，而约束强度则有所提高。因一定的膨胀结晶能够使混凝土更加致重庆大学硕士学位论文5“三掺”技术在大体积混凝土中试验研究34密，毛细孔减小，界面结构得到改善，从而使强度提高。混凝土自由膨胀率小于5×10-4时，对强度影响不大，因此，UEA的一般掺量为10-14%。这是最佳范围。但在实际工程中，大多处于各种约束状态，因此，真实强度比自由强度高，大约高10-20%。通过多年的观察，证明UEA膨胀混凝土的膨胀是稳定的，强度发展是持续上升的，因此，他是优于普通混凝土的结构材料，对水泥的适应性是良好的。掺入UEA的膨胀混凝土，其抗渗性能明显增加，这也是由于膨胀致密的原因。 来源: 《建筑中文网》.
原文网址：http://www.pipcn.com/research/200903/12412.htm
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