CN102674738B - 一种多功能抗裂外加剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多功能抗裂外加剂及其制备方法，其组分包括25％-40％的氧化钙膨胀熟料，1％-3％的糊精，余量为粉煤灰；按配比将氧化钙膨胀熟料和粉煤灰粉磨至比表面积为200-400m2/kg，其后将粉磨后的物料和按配比称取的糊精混合均匀即得到本发明所述的多功能抗裂外加剂。本发明所提供的多功能抗裂外加剂在降低温升的同时，还可以促进氧化钙膨胀组分的有效膨胀，实现对混凝土结构温度场和氧化钙组分膨胀历程的双重调控。

Description

一种多功能抗裂外加剂
技术领域
本发明涉及混凝土外加剂领域，特别涉及一种多功能抗裂外加剂。
背景技术
由水泥水化放热引起混凝土内部温度变化引发温度应力；混凝土内部水分蒸发及消耗引起收缩应力，这两种应力是造成混凝土墙板等结构早期开裂的主要原因。从降低混凝土结构温升和补偿收缩两个方面对收缩应力进行抑制，则可显著地提高混凝土的抗裂性。掺加膨胀材料是补偿混凝土收缩变形、提高结构抗裂性的重要手段之一，而目前常用的氧化钙类膨胀材料，不能很好地补偿混凝土结构在温降过程中的收缩开裂风险，此外，膨胀材料对水泥水化过程的影响较小，一般并不能降低由混凝土结构早期温度变化所引起的收缩。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种能多功能抗裂外加剂，从对水泥水化进程进行干预的角度，开发相应混凝土抗裂外加剂，一方面，通过降低水泥水化进程中加速期的水化放热速率，延长水泥水化放热过程，充分利用结构的散热条件，为结构散热赢得宝贵的时间，达到大幅度地缓解水化集中放热程度，削弱温峰和温降过程，降低温度开裂风险；在另一方面，通过水泥水化速率和试件温升的调控，达到降低氧化钙类膨胀组分在早期温升阶段的水化膨胀速率目的，为建立有效膨胀赢得时间，使得膨胀剂的补偿收缩能力在混凝土结构中得以真正发挥，从而实现对结构温度场和氧化钙膨胀组分膨胀历程的双重调控目的。
本发明所述的多功能抗裂外加剂的组成如下，以重量百分数计：
氧化钙膨胀熟料  25%-40%；
糊精            1%-3%；
余量为粉煤灰。
氧化钙膨胀熟料为市售工业级产品，主要作为膨胀组分；粉煤灰为电厂Ⅰ级或Ⅱ级粉煤灰，主要起分散作用；糊精为市售工业级产品，用于调节混凝土水化放热速率，其颗粒比表面积≥200m2/kg，粒径＜0.315mm，且按照GB/T20884-2007《麦芽糊精》中的溶解度检测方法检测其溶解度在20%-80%范围内。
本发明所述的多功能抗裂外加剂的制备方法为：按配比将氧化钙膨胀熟料和粉煤灰粉磨至比表面积为200-400m2/kg，其后将粉磨后的物料和按配比称取的糊精混合均匀即可。
本发明所述的多功能抗裂外加剂，可降低水泥水化引起的混凝土结构温升，促进膨胀组分建立有效膨胀，实现对混凝土结构温度场和氧化钙组分膨胀历程的双重调控。
具体实施方式
实施例1-5为不同配比的多功能抗裂外加剂，表1为其配比。
表1实施例配比
按照实施例中的配比将氧化钙膨胀熟料和粉煤灰粉磨至比表面积为200-400m2/kg，其后将粉磨后的物料和依配比称取的糊精混合均匀制备得到各实施例中的多功能抗裂外加剂。
对比例配方如表2所示，为实施例配比去除糊精后的产品，其中对比例1和2分别对应实施例1和2，对比例3对应实施例3-5。按下述表中的配比称取氧化钙膨胀熟料和粉煤灰并将其粉磨至比表面积为200-400m2/kg。
表2对比例配方（质量比）
对比例 氧化钙膨胀熟料 粉煤灰
1 40 59
2 25 66
3 30 67
按照国标GB23439《混凝土膨胀剂》检测，随着糊精掺量的增加，糊精溶解度的增加，其凝结时间均延长，其中实施例3所制得的膨胀剂初凝和终凝时间最长，分别为423min和560min；对比例1所制得膨胀剂的7d和28d强度最小，分别为25.7MPa和47.7MPa；限制膨胀率方面，实施例2所制得的膨胀剂水养7d膨胀剂的膨胀率最小，为3.34×10-4，对比例2所制得的膨胀剂空气中21d膨胀率最小，为4.52×10-4。因而，实施例和对比例所制得的膨胀剂均满足国标GB23439《混凝土膨胀剂》基本性能指标要求。
本发明所述的多功能混凝土抗裂外加剂，对混凝土试件温升影响评价方法如下：采用15mm厚度的木模板设计尺寸为50cm×50cm×50cm的模具，混凝土浇筑完成后，在混凝土试件中心竖直埋设差动电阻式应变计，其后除掉模具，选定两个相对侧面之外的面，均用5cm厚的聚苯板进行保温，以此模拟实际工程带模板养护混凝土结构。测试在20℃环境下进行，通过差动电阻式应变计记录混凝土内部温度及变形。以混凝土自浇筑成型起，试件内部所达到的最高温度和浇筑温度的差值作为比较依据。
本发明所述的多功能混凝土抗裂外加剂，对膨胀组分膨胀性能的调控、抗裂性能的影响评价方法如下：
（1）膨胀性能方面：在上述实验，混凝土试件升温和降温阶段，差动电阻式应变计所采集的应变值既包括了膨胀组分的膨胀变形，同时也包括了试件温升和温降所引起的变形。基于此，为了排除温度的影响，以温度降至20℃室温的7d龄期的应变值作为膨胀组分膨胀性能的比较依据。
（2）抗裂性评价方面：采用混凝土温度应力试验机进行试验，以开裂温度来评价混凝土抗裂性，开裂温度越低抗裂性能越好。需要指出的是，开裂温度综合反映了混凝土的水化热温升、升温阶段压应力、降温阶段拉应力、应力松弛、弹性模量、抗拉应变容许值、抗拉强度、线膨胀系数、自生体积变形等因素的交互影响。RILEM推荐性标准TC119-TCE3“使用开裂试验架评价早龄期混凝土抗裂性”就采用“开裂温度”作为抗裂性评价指标，且混凝土的工程实际表现与试验结论的一致性很好。
混凝土的基准配比如表3所示。在该配比基础上，分别用实施例或对比例所制得的抗裂外加剂以10%的质量比例取代水泥，其后对实施例或对比例所制得的抗裂外加剂的性能进行评价。
表3混凝土配合比（kg/m3）
水 水泥 粉煤灰 膨胀剂 砂子 石子
180 290 40 37 734 1079
试件温升和7d龄期的应变值（正值表示膨胀）如表4所示，表中不同实施例或对比例编号，表示以该实施例或对比例所制得的抗裂外加剂取代基准配合比中水泥后的配比。
表4混凝土试件内部温度和7d应变值试验结果
配比 温升（℃） 7d应变值（×10-4） 开裂温度（℃）
基准配比 28.2 -0.25 -7.4
实施例1 23.4 6.02 -19.3
实施例2 23.1 2.55 -15.5
实施例3 22.8 4.12 -17.8
实施例4 22.1 4.19 -17.2
实施例5 22.3 4.15 -17.7
对比例1 28.3 5.40 -16.1
对比例2 27.4 2.23 -13.2
对比例3 27.3 3.51 -12.5
表4表明，对比例和基准配比温升结果差距较小，在1℃范围内，而实施例由于降低了水泥早期水化速度，为混凝土内部热量的散发赢得了时间，较好地降低了混凝土内部的温升，和对比例相比均可以降低温升5℃以上；7d应变值表明，实施例所制得的膨胀组分的有效膨胀值均有所提升，在本实验条件下，提升幅度在10%-20%范围内；开裂温度试验结果表明，实施例和对比例所制得的抗裂性外加剂，均可以降低混凝土的抗裂温度，对比例对开裂温度的降低范围为5.1℃-8.7℃，而实施例对开裂温度降低范围则达到了10.3℃-12.1℃，抗裂效果显著提升。
因而，本发明所述的多功能抗裂外加剂降低了混凝土试件的温升，调控了氧化钙膨胀组分的水化膨胀历程，提升了氧化钙膨胀组分的有效膨胀，实现混凝土结构温度场和氧化钙组分膨胀历程的双重调控目的，为混凝土结构早期抗裂性提升打下基础。

Claims (2)

1.一种多功能抗裂外加剂，其特征在于：以重量百分数计，其组分包括：
氧化钙膨胀熟料         25％-40％；
糊精                   1％-3％；
余量为粉煤灰。
所述糊精比表面积≥200m2/kg，粒径＜0.315mm，溶解度为20％-80％。
2.权利要求1所述的多功能抗裂外加剂的制备方法，其特征在于：按配比将氧化钙膨胀熟料和粉煤灰粉磨至比表面积为200-400m2/kg，其后将粉磨后的物料和按配比称取的糊精混合均匀即得到多功能抗裂外加剂。
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