混凝土与水泥制品
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  • 文章内容

内养护水引入方式对高性能混凝土强度的影响

作者:张 蕊1,叶成银2,周永祥1,夏京亮1,高 超1    单位:1.中国建筑科学研究院有限公司,北京 100013;2.中国路桥工程有限责任公司,北京 100011

关键词:内养护;火山渣;高吸水树脂;抗压强度

摘  要:采用肯尼亚火山渣和高吸水树脂作为内养护材料,研究了内养护水不同引入方式对C60高性能混凝土抗压强度的影响。结果表明:①火山渣和高吸水树脂对C60混凝土各龄期的抗压强度均有不同程度的降低,其中,高吸水树脂引入内养护水对抗压强度的降低程度更大;②火山渣和高吸水树脂对抗压强度的降低程度随着龄期的发展逐渐减小,甚至火山渣掺量较小时(104 kg/m3),其28 d抗压强度近似等于基准组;③与内养护材料引入内养护水相比,简单增加拌合水量对混凝土强度的不利影响更大。

 0   前言

      高性能混凝土以其优越的工作性能、力学性能和耐久性能被广泛应用于铁路、桥梁和水工结构等对材料性能要求较高的大型工程中。为了满足工程应用中对高性能混凝土的性能要求,在混凝土中掺加高效减水剂及矿物掺合料等材料可以改善其施工性能及力学性能等。高效减水剂的掺加使得高性能混凝土的水胶比偏低(低于0.40),另外,再加上矿物掺合料的大量掺入导致高性能混凝土极易出现早期体积稳定性差、容易开裂等问题,这些都成为制约高性能混凝土在工程应用中的重要因素[1]
      针对高性能混凝土早期开裂问题,国内外学者从结构设计、材料、施工三方面入手,对抑制高性能混凝土早期开裂的措施展开研究。结果显示,抑制开裂的具体措施有优选原材料、优化配合比设计、掺加膨胀剂、掺加钢纤维和加强早期养护等[2]。然而,这几种方法对于抑制开裂的效果都不太理想,且对于大型工程来说非常不经济。随着进一步的研究,内养护技术被提出,并且经过众多国内外学者的研究,显著的减缩效果使其成为提高混凝土抗裂性能的新技术[3-5]。内养护就是通过具有吸水能力的材料向混凝土内部引入额外水分,这些额外水在水化早期不参与水化反应,当水化到一定程度时,混凝土内部湿度不断降低,与吸水材料内部形成湿度差,在湿度差的作用下,吸水材料内部的水分释放到混凝土中供水泥水化,保持混凝土内部的湿度保持在较高水平,从而缓解因混凝土自收缩带来的开裂问题[6-10]。一般将掺入混凝土中的此类吸水材料称为内养护材料,目前,内养护材料有多孔轻骨料(LWA)和高吸水树脂(SAP)。根据已有研究结果可知,由于LWA或SAP引入内养护水改变了混凝土的总水灰比,混凝土的其它性能(例如工作性能、力学性能以及耐久性能等)也会随之改变,从而影响其在工程中的应用。高性能混凝土的力学性能尤其是抗压强度,决定了其能否在实际工程中得以应用。因此,内养护对高性能混凝土抗压强度的影响一直是行业的研究重点,并且已有研究得出的结论也说法不一。魏亚等[11]研究得出,在干燥环境下,粉煤灰陶砂内养护混凝土的抗压强度低于普通混凝土,特别是在低水胶比或高强混凝土中,其在强度方面的劣势更为显著。Zhutorsky S等[12]研究得出饱水轻骨料的掺入对混凝土早期(1~7 d)的抗压强度有负面影响,后期(28 d)抗压强度接近基准组。向亚平等[13]研究表明饱水轻细集料内养护能提高水灰比为0.3混凝土的28 d抗压强度,但是会降低水灰比为0.4混凝土的28 d抗压强度,因此,认为饱水轻细集料内养护对低水灰比混凝土作用更加明显。张珍林[14]研究了加入预吸水SAP,内养护水胶比为0.05、0.01情况下,高强混凝土(水胶比为0.29)的强度变化,结果得出,加入预吸水SAP能明显减小混凝土各龄期的强度,掺量越大,强度的减小程度越高。另外,其研究还设置了仅加入拌合用水作为对比组,得出相同总水灰比条件下,SAP内养护混凝土的3 d及7 d强度与基准组基本相等,但28 d强度较基准组提升了5%~10%。郭绍武等[15-16]研究表明掺加SAP后会造成混凝土强度的降低,且随着SAP掺量的增大,混凝土强度的损失也越大。但是也有一些研究人员得到了不同结果,周宇飞[17]和孙婧[18]研究表明掺入SAP,混凝土的抗压强度反而提高。杨进[19]和赵军[20]认为SAP对混凝土的早期强度有一定的负面影响,后期强度比普通混凝土略高。由此可见,内养护水引入方式不同,对混凝土各个龄期的抗压强度影响不同。力学性能是决定混凝土能否被应用的重要指标,因此,有必要对内养护水引入方式进行深入细致的研究,便于在实际应用中选择恰当的内养护方式。
      针对实际工程中常用的C60高性能混凝土,以非洲火山渣(LWA)和SAP作为内养护材料,对比研究内养护水引入方式对高性能混凝土抗压强度的影响规律。为了研究内养护引入水与仅仅提高水灰比对高性能混凝土抗压强度的差异,本文设计了仅增加自由拌合用水对照组,从而将内养护材料引入内养护水与简单增加自由拌合水两种方式对高性能混凝土抗压强度的影响规律进行了对比研究。
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