文档介绍：第六章减缩剂与膨胀剂
概述
随着混凝土科学技术的不断进步,混凝土工程的大型化、巨型化,应用领域的不断扩大,高性能混凝土得到了广泛的应用。同时,商品混凝土得到了更大的普及,随之而来的混凝土裂缝问题引起人们的高度重视。
干燥收缩是混凝土材料的一个重要性能,它对混凝土及钢筋混凝土结构的性能有很大影响。国内外许多学者都曾对混凝土的干燥收缩量进行过预测方面的研究,并且可以预测到一定的精度。然而,从技术上,尤其是经济地大幅度降低干燥收缩却是一个难题,干燥收缩产生的裂缝影响到混凝土的耐久性、水密性和美观,因此,如何提高混凝土的抗裂性和耐久性已成为当今急需解决的问题。
混凝土产生裂缝的原因十分复杂,有施工工艺引起的、有施工过程中形成的,也有混凝土材料本身引起的。混凝土自身的收缩变形是导致其裂缝的主要因素。混凝土的收缩分为早期塑性收缩、自收缩、干燥收缩、温度变形和碳化收缩。其中,以塑性收缩、自收缩、干燥收缩的影响较为突出。对于高性能混凝土和一般的泵送混凝土,由于高效减水剂和掺合料的大量使用,水胶比低,加上水泥标准修订后水泥细度的增加,导致早期由塑性收缩和自收缩引起的裂缝更为普遍。此外,混凝土的干燥收缩也是混凝土产生裂缝的主要原因。
如何减少混凝土的塑性收缩、自收缩、干燥收缩及由此产生的开裂,是工程界普遍关心的问题。作为预防混凝土的收缩开裂的措施,人们有过许多尝试和探索,其中掺用膨胀剂,利用膨胀剂的膨胀作用来补偿收缩是有效的方法,并得到工程的应用;采用纤维增强,提高混凝土的抗拉强度;应用减水剂和流化剂降低单位用水量可以间接地降低混凝土的干缩,但这些方法控制混凝土的后期开裂是有效的,真正控制混凝土的早期开裂还是减缩剂最为有效。
早在1982年日本就研制出混凝土减缩剂,并在试点工程中应用,但当时成本很高,没能大面积使用,随着混凝土路面的用量不断增大,国内外在混凝土减缩剂方面展开了大量的研究,价格合理、效果优异的混凝土减缩剂应运而生。
混凝土塑性收缩、自收缩及干燥收缩机理
混凝土在未硬化之前,由于新拌混凝土中集料在自重作用下缓慢下降,水和水泥浆上升,集料沉降过程中受到钢筋等阻挡,是钢筋上部混凝土产生拉应力,当这种由沉降收缩产生的拉应力大于混凝土的张拉应力时,混凝土产生裂缝。此外,由于水分在混凝土中的迁移,在浆体中形成一系列复杂的凹月面,形成毛细孔压力。随着水分的迁移,固体颗粒逐渐靠近,毛细孔逐渐变细,毛细孔的压力也随之变大,从而加快了混凝土内部水分向外迁移,毛细孔产生收缩,特别是在大风、干燥、高温天气,当混凝土浇注时,由于表面温度高、水分蒸发量大,使得混凝土表面很快变硬,呈巧克力硬壳状,失去流动性,而内部混凝土还未硬化。在表面和内部未硬化的混凝土之间,存在一个硬化梯度层。它约束了内部混凝土的继续变形,反之,内部混凝土的变形也拉动硬化层的变形。由于未硬化的混凝土变形快,当变形达到一定程度,表层硬壳被拉裂。由于这种收缩发生在混凝土终凝之前,因此,被称作塑性收缩。目前商品混凝土普遍采用泵送剂,其高流动性致使混凝土因塑性收缩产生的裂缝现象愈来愈严重。
早在20世纪50年代,Davis就发现了自收缩现象,但是,当时的混凝土水灰比大,并且没有掺用活性矿物掺合料,因此,测试值只有(50~100)×10-6mm/m,这与干燥收缩相比小得多,一直没引起重视,但