膨脹劑摻量對混凝土限制膨脹率的影響研究

方小利，李云翔等 砼話 2022-08-09 07:00 發(fā)表于河南

引言

微膨脹混凝土越來越多的被應(yīng)用在工程實(shí)際中，結(jié)構(gòu)實(shí)體的施工質(zhì)量倍受關(guān)注，所以摻入其中的主要原材料膨脹劑的正確使用顯得非常重要，尤其是怎么依據(jù)設(shè)計(jì)的限制膨脹率確定膨脹劑的摻量?，F(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)JGJ/T178—2009《補(bǔ)償收縮混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定，補(bǔ)償收縮混凝土的限制膨脹率板梁結(jié)構(gòu)≥0.015%，墻體結(jié)構(gòu)≥0.020%，膨脹劑的用量為30～50kg/m³；后澆帶、膨脹加強(qiáng)帶等部位≥0.025%，膨脹劑的用量為40～60kg/m³。該標(biāo)準(zhǔn)僅推薦了一個(gè)摻量范圍，使用者必須根據(jù)設(shè)計(jì)要求的限制膨脹率確定一個(gè)最佳摻量。因此如何依據(jù)設(shè)計(jì)要求的限制膨脹率來確定膨脹劑的摻量是本次試驗(yàn)研究主要解決的問題。本文不僅研究了限制膨脹率和摻量的線性關(guān)系，而且強(qiáng)調(diào)規(guī)范的施工養(yǎng)護(hù)對膨脹混凝土限制膨脹率的重要性。

膨脹混凝土澆筑后的前14d的保濕養(yǎng)護(hù)很重要，因?yàn)榕蛎浗Y(jié)晶體鈣礬石（C₃A·3CaSO₄32H₂O）的生成過程，需要大量的水份。在鈣礬石的生成過程中，如果缺乏足夠的水份，那么其生成數(shù)量將大幅度降低，從而影響膨脹混凝土的限制膨脹率，最終可能造成結(jié)構(gòu)質(zhì)量缺陷或問題。在水中養(yǎng)護(hù)14d后，分別測定6%、8%、10%、12%、14%膨脹劑摻量膠砂試件的限制膨脹率，并通過3次重復(fù)性試驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)兩者之間存在較好的相關(guān)性，二者之間建立的線性函數(shù)可以用來確定膨脹劑摻量（計(jì)算摻量）。并將研究成果用于實(shí)際生產(chǎn)膨脹混凝土過程中，取得了較好的結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制結(jié)果。

1 試驗(yàn)部分

1.1 原材料

水泥：云南宜良紅獅P·O 42.5水泥；礦粉：安寧昆鋼嘉華S75礦粉；膨脹劑：昆明特亞實(shí)業(yè)有限公司膨脹劑HEA，其性能指標(biāo)見表1；混合砂：富明恒瑞精機(jī)制砂和普通機(jī)制砂，按6∶4混合；減水劑：江蘇蘇博特聚羧酸高效減水劑；拌合水：自來水。

1.2 配合比及試驗(yàn)結(jié)果分析

試驗(yàn)用砂漿配合比及膠砂試件在水中養(yǎng)護(hù)14d的限制膨脹率見表2。試驗(yàn)用14d限制膨脹率數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，以膨脹劑摻量為自變量x，砂漿限制膨脹率為因變量y，進(jìn)行相關(guān)性的函數(shù)回歸，回歸趨勢線和函數(shù)如圖1所示。線性函數(shù)y=0.0023x+0.0034即為膨脹劑限制膨脹率與摻量之間的函數(shù)關(guān)系，相關(guān)性系數(shù)R2= 0.9710，說明二者相關(guān)性較好，可按設(shè)計(jì)要求的限制膨脹率或規(guī)范要求的不同結(jié)構(gòu)體設(shè)計(jì)限制膨脹率值，通過該函數(shù)計(jì)算出膨脹劑的計(jì)算摻量。

2 膨脹劑摻量及膨脹混凝土配合比的確定

2.1 膨脹劑摻量

按圖1確定的限制膨脹率和膨脹劑摻量函數(shù)關(guān)系，根據(jù)JGJ/T 178-2009規(guī)定的限制膨脹率，可計(jì)算得到膨脹劑的計(jì)算摻量，詳見表3。

但是，由于混凝土和砂漿的膨脹收縮存在一定的差異及膨脹劑的質(zhì)量波動等原因致使實(shí)際摻量與計(jì)算摻量有可能有出入。所以在確定實(shí)際摻量時(shí)，需要用混凝土進(jìn)行試拌驗(yàn)證，再采取合理的修正，最終得到微膨脹混凝土的膨脹劑摻量，從而確定施工使用配合比。簡單的將計(jì)算摻量等同于實(shí)際摻量，必將造成不合理的摻量，最終可能出現(xiàn)結(jié)構(gòu)質(zhì)量事故。因此，重新進(jìn)行了2次試驗(yàn)。

某膨脹加強(qiáng)帶混凝土設(shè)計(jì)限制膨脹率為0.025%，按膨脹率和摻量的線性函數(shù)關(guān)系式y(tǒng)=0.0023x+0. 0034，可以計(jì)算出膨脹劑計(jì)算摻量為9.4%。依此摻量進(jìn)行膨脹混凝土試拌試驗(yàn)（選用2個(gè)不同廠家的膨脹劑，分別為樣品1和樣品2），按GB/ T23439—2017《混凝土膨脹劑》要求測試其限制膨脹率，得出樣品1、樣品2的實(shí)際限制膨脹率分別為0.023%、0.028%。樣品1未達(dá)到設(shè)計(jì)要求的限制膨脹率≥0.025，樣品2超過了，原因是混凝土和砂漿膨脹收縮的差異以及膨脹劑的質(zhì)量波動所致。這種情況下，引入限制膨脹率的修正值，計(jì)算見式（1）、（2）。

只要使用的膨脹劑是合格產(chǎn)品，在一定范圍內(nèi)相同膨脹劑的摻量，限制膨脹率的增加值是不變的。當(dāng)限制膨脹率實(shí)測值為0.023%、0.028%時(shí)，膨脹劑的摻量按照式（1）、（2）計(jì)算，應(yīng)分別調(diào)整為10.3%、8.6%。

2.2 膨脹混凝土配合比

某工程地下室剪力墻原混凝土強(qiáng)度等級設(shè)計(jì)為泵送C45混凝土，為減少剪力墻開裂幾率，經(jīng)相關(guān)參建單位研究后確定將原來設(shè)計(jì)的普通C45混凝土改為C45微膨脹混凝土，配合比計(jì)算按普通混凝土C45配合比通過內(nèi)摻膨脹劑方法計(jì)算，膨脹劑選用樣品2，膨脹劑的摻量按上述計(jì)算確定為8.6%，具體配合比見表4。

2.3 養(yǎng)護(hù)條件對限制膨脹率的影響

自然養(yǎng)護(hù)及水中養(yǎng)護(hù)這2種養(yǎng)護(hù)條件下，對C45微膨脹混凝土的限制膨脹率進(jìn)行測定，見表5。由表5可知，水中養(yǎng)護(hù)試件的7d限制膨脹率為0.012%，14d為0.028%；自然養(yǎng)護(hù)的限制膨脹率7d僅為0.001%，14d為-0.027%，14d出現(xiàn)了養(yǎng)護(hù)試件收縮情況，而且收縮值較大。由此可見養(yǎng)護(hù)條件對膨脹劑限制膨脹率的發(fā)展尤為重要，且養(yǎng)護(hù)的時(shí)間不得少于14d，否則膨脹率將無法保證。

結(jié)論

（1）限制膨脹率和摻量存在一定的線性關(guān)系為y=0.0023x+0.0034，可以用來確定微膨脹混凝土膨脹劑的計(jì)算摻量。

（2）按回歸函數(shù)確定的計(jì)算摻量應(yīng)做混凝土限制膨脹率的驗(yàn)證，根據(jù)實(shí)測限制膨脹率值對計(jì)算摻量進(jìn)行修正，得到膨脹劑的實(shí)際摻量，最終確定微膨脹混凝土的施工配合比。

（3）摻膨脹劑的混凝土必須進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)，且養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于14d（相關(guān)國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范也對此做了規(guī)定要求），否則，混凝土的限制膨脹率將無法得到保障，可能損壞到結(jié)構(gòu)實(shí)體的質(zhì)量。

（4）混凝土公司要嚴(yán)格控制膨脹劑的摻量，生產(chǎn)符合要求的膨脹混凝土；施工單位要加強(qiáng)膨脹混凝土的澆筑質(zhì)量控制，尤其是養(yǎng)護(hù)必須符合規(guī)范要求，這樣才能更好的保證混凝土的結(jié)構(gòu)質(zhì)量。（來源：《混凝土世界》2022.05）