CN101863072B

CN101863072B - 一种提升高强微膨胀混凝土性能的内养护工艺

Info

Publication number: CN101863072B
Application number: CN2010101986471A
Authority: CN
Inventors: 秦鸿根; 叶见曙; 高美蓉; 孙伟; 陈惠苏
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2010-06-11
Filing date: 2010-06-11
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2030-06-11
Also published as: CN101863072A

Abstract

本发明提供了一种提升高强微膨胀混凝土性能的内养护工艺：在将砂和石进行搅拌后，加入胶凝材料、膨胀剂和超强吸水树脂并搅拌30秒，此后，加入水和减水剂，搅拌120秒后装模，所述超强吸水树脂的粒径是80～120μm；超强吸水树脂的吸水率在150-300倍，超强吸水树脂的吸盐溶液能力在15-40倍；超强吸水树脂的掺量范围为胶凝材料质量的0.15％-0.30％。本发明解决高强微膨胀混凝土由于养护问题造成的膨胀率不足、收缩开裂和后期二次钙矾石生成损伤混凝土内部结构的难题。采用这种内养护技术，有效地改善混凝土内部的湿度场，提高混凝土内部的含湿量和混凝土的水化程度，且有利于微膨胀混凝土中钙矾石的充分生成，改善混凝土内部孔结构和密实度。

Description

一种提升高强微膨胀混凝土性能的内养护工艺

技术领域

本发明属于土木工程材料领域，尤其涉及一种能提升高强微膨胀混凝土性能的内养护工艺。

背景技术

膨胀混凝土在我国的应用已有30多年的历史，以UEA为主，用量之大居世界第一，但掺膨胀剂的混凝土应用效果很差，即使在限制条件下也起不到利用早期的限制膨胀来补偿后期的收缩。其原因是由于养护不足和养护方法不合理致使掺膨胀剂混凝土不起膨胀作用，反而增大收缩，开裂现象屡见不鲜，给工程的使用造成危害。

这是由于一方面低水胶比(C40以上)微膨胀混凝土，硬化后结构致密，外部水分很难渗入混凝土内部来支持膨胀组分的水化，使得钙矾石的生成缺少水分，膨胀率小，而自干燥收缩明显增大，导致微膨胀混凝土产生裂缝；另一方面，早期膨胀组分如若不能充分反应，使混凝土产生开裂，当后期混凝土内部进入水分时，还会出现钙矾石的延迟反应，严重时有可能使混凝土产生后期膨胀，损害混凝土内部结构；再者，由于我国现阶段养护技术和养护质量控制还很差，部分混凝土结构通过外养护很难实现，严重影响微膨胀混凝土的膨胀效果，因此就有了内养护技术的提出和研究。但目前国内外关于内养护技术在膨胀混凝土的应用方面较少，因此本发明具有一定的理论意义和实用价值。

发明内容

针对目前高强微膨胀混凝土早期收缩开裂和后期二次钙矾石产生的情况，本发明的目的是提供一种提升高强微膨胀混凝土性能的内养护工艺。

本发明的特点是通过在内养护工艺加入超强吸水树脂来解决上述技术问题，其技术方案如下：

一种提升高强微膨胀混凝土性能的内养护工艺：

在将砂和石进行搅拌的同时，加入胶凝材料、膨胀剂和超强吸水树脂并搅拌30秒，此后，加入水和减水剂，搅拌120秒后浇筑，超强吸水树脂的掺量范围为胶凝材料和膨胀剂总质量的0.15％-0.30％，所述高强微膨胀混凝土配合比(kg/m³)范围为，胶凝材料∶膨胀剂∶砂∶石∶水和减水剂350～550∶35～50∶650～850∶900～1200∶160～190∶5～10。

所述超强吸水树脂的粒径是80～120μm；超强吸水树脂的吸水率在150-300倍，超强吸水树脂的吸盐溶液能力在15-40倍；超强吸水树脂的掺量范围为胶凝材料和膨胀剂总质量的0.15％-0.30％。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)掺入混凝土中的超强吸水树脂即SAP具有很强的吸水能力，SAP吸水后体积膨胀20倍左右，其周边水泥石水胶比降低，密实度和强度提高；水泥和膨胀组分水化消耗大量水分，混凝土内部相对湿度降低，此时，SAP释放出水分供水泥和膨胀剂的继续水化，使得混凝土水化程度提高，钙矾石含量增加，从而混凝土结构致密度进一步提高，混凝土限制膨胀率增大，减少了早期的收缩开裂，并可以防止二次钙矾石的生成。

(2)SAP内养护剂释放出水分后会形成一定的微孔，其大小相近，且孔隙之间大体是相互独立的，不会形成连通的孔洞，具有掺引气剂的作用，且比掺引气剂更均匀、可控制，且由于孔隙周围水灰比降低，因此不会对混凝土的强度以及碳化、氯离子扩散等耐久性产生负面影响。

改善微膨胀混凝土性能如下：

①以掺0.2％SAP为例，微膨胀混凝土28d抗压强度提高6％；大幅度增加了早期膨胀值，降低了混凝土的自干燥收缩，并在14d左右膨胀达到稳定状态；抗塑性开裂性能提高50％，碳化深度降低了24％，氯离子扩散深度降低了35％。从图1中可以看出：掺SAP组混凝土塑性收缩裂缝明显减少。

②虽然SAP内养护剂释放出水分后，会形成微小的密闭气泡，这比在混凝土中掺加引气剂的抗冻融破坏效果更好，这是由于可以通过SAP掺加量有效控制引气量、气泡尺寸及其间距，使得混凝土抗冻性能显著提高。

③在微膨胀混凝土中加入超强吸水树脂SAP作为内养护剂，具有良好的技术性能，施工操作简便，易于进行规模化生产与工程现场应用。

④可以解决一些混凝土工程外部水养护不足、低水胶比混凝土结构致密外部水分不易进入，以及提高早期膨胀来补偿后期的收缩的问题。

⑤同作为内养护材料，避免了无机饱水轻集料所出现的集料上浮，混凝土和易性差以及强度、弹性模量下降的缺点。

⑥SAP作内养护剂价格合理，经济性好。

附图说明

图1掺与未掺SAP组混凝土SEM照片，(a)未掺SAP混凝土的微结构(多条微裂缝)，(b)掺SAP混凝土的微结构(除SAP残留微孔外结构均匀密实)。

图2是对比掺加SAP内养护剂组与未掺组高强微膨胀混凝土塑性开裂图，其中，(1)未掺内养护剂P0组，(2)掺0.2％SAP S2组。表明掺SAP组混凝土抗裂性明显提高。

具体实施方式

实施例1

一种提升高强微膨胀混凝土性能的内养护工艺，

在将砂和石进行搅拌后，加入胶凝材料、膨胀剂和超强吸水树脂并搅拌30秒，此后，加入水和减水剂，搅拌120秒后浇筑，

所述超强吸水树脂的粒径是80～120μm；超强吸水树脂的吸水率在150-300倍，超强吸水树脂的吸盐溶液能力在15-40倍；超强吸水树脂的掺量范围为胶凝材料质量的0.15％-0.30％，在本实施例中，超强吸水树脂的粒径是80、90、109或120μm；吸水率是150、198、250、270或300倍；吸盐溶液能力在15、22、35或40倍；掺量范围为胶凝材料质量的0.15％、0.18％、0.23％或0.30％。

通过对减水剂的用量进行调整可以较好地保持混凝土工作性能，因此，本实施例的减水剂的用量提高20％～30％。

所述砂、石、胶凝材料、膨胀剂、水和减水剂的选择及掺量与现有技术相同，例如：胶凝材料、膨胀剂、砂、石、水和减水剂的掺量(kg/m³)范围为：350～550∶35～50∶650～850∶900～1200∶160～190∶5～10，在本实施例中，胶凝材料、膨胀剂、砂、石、水和减水剂的掺量(kg/m³)范围为：350∶35∶650∶900∶160∶5、550∶50∶850∶1200∶190∶10或350∶40∶750∶1000∶180∶7。

实施例2

配制C40高强微膨胀细骨料混凝土：

原材料：

(1)水泥 PⅡ52.5硅酸盐水泥；

(2)膨胀剂 HEA抗裂防渗材料；

(3)细骨料细度模数为2.4的河砂；

(4)减水剂聚羧酸类高性能减水剂PCA；

(5)SAP超强吸水树脂

白色聚丙烯盐，粒径为100μm左右；对饱和Ca(OH)₂溶液和自来水的吸收率见表1.1。

表1.1SAP在不同时间内的吸水率利吸盐率

浸泡时间/min	10	20	60	1440(24h)
					吸盐率(g/g)	33	35	41	53
吸水率(g/g)	124	162	184	189

配合比及性能如表1.2-1.4所示。

表1.2微膨胀混凝土配合比及抗压强度

表1.3微膨胀混凝土早期自收缩率(10⁶)

龄期	1h	2h	4h	1d	2d	3d	4d	5d	6d	7d	14d	28d
													P0	30	45	65	70	70	20	-23	-40	-45	-53	-140	-176
S2	48	99	187	396	562	654	711	747	789	811	829	868

表1.4微膨胀混凝土限制收缩率

Claims

1.一种提升高强微膨胀混凝土性能的内养护工艺，其特征在于，

在将砂和石进行搅拌的同时，加入胶凝材料、膨胀剂和超强吸水树脂并搅拌30秒，此后，加入水和减水剂，搅拌120秒后浇筑，超强吸水树脂的掺量范围为胶凝材料和膨胀剂总质量的0.15％-0.30％，所述高强微膨胀混凝土配合比kg/m³范围为，胶凝材料∶膨胀剂∶砂∶石∶水和减水剂350～550∶35～50∶650～850∶900～1200∶160～190∶5～10。

2.根据权利要求1所述的提升高强微膨胀混凝土性能的内养护工艺，其特征在于掺入的超强吸水树脂，其粒径是80～120μm；超强吸水树脂的吸水率在150-300倍，超强吸水树脂的吸盐溶液能力在15-40倍。