膨胀剂改性混凝土的实验研究

尹秀波

(天津一建建筑工程有限公司)



膨胀剂改性混凝土的实验研究

尹秀波

(天津一建建筑工程有限公司)

对膨胀剂改性混凝土的抗裂性及耐久性的问题进行了实验研究。通过测定添加膨胀剂后水泥混凝土的力学和工作性能，寻求混凝土添加膨胀剂的最佳工艺参数。采用萘系减水剂、粉煤灰、膨润土及氧化镁作为添加剂，研究了上述复合添加剂对混凝土抗渗、抗裂及耐久性的影响与改善效果，并通过对比分析，得到了关于混凝土综合改性的最佳添加剂配方。

改性混凝土；添加剂；力学性能；膨胀剂

1 实验方案

1.1 原材料

水泥：骆驼牌525#普通硅酸盐水泥，天津市水泥厂。

细砂：中国ISO标准砂，厦门艾思欧标准砂有限公司品。

粉煤灰：天津市热电厂。

膨润土：天津市通乐铸造材料有限公司。

氧化镁(MgO)：分析纯 固体含量不少于98%，天津市登峰化学试剂厂。

硬脂酸(CH3(CH2)16COOH)：化学纯，天津市天大化工实验厂。

十二烷基苯酸钠(C18H29NaO3S)：分析纯 固体含量不少于90%，天津市博迪化工有限公司。

萘系减水剂：工程用，天津市市政工程公司。

1.2 实验制样

为考察减水剂、粉煤灰、膨润土及MgO等添加剂的综合运用对混凝土的各项性能的影响，特别制定了3组实验制样。

(1) 实验考察减水剂、粉煤灰与膨润土的综合运用对混凝土的各项性能的影响。制样配方如表1所示。

表1 添加不同比例膨润土的粉煤灰混凝土配方

(2)实验考察减水剂、粉煤灰与MgO的综合运用对混凝土的各项性能的影响。

制样配方如表2所示。

表2 添加不同分散剂的氧化镁粉煤灰混凝土配方

试样编号材料用量/kg水水泥粉煤灰MgO标准砂减水剂硬脂酸十二烷基苯磺酸钠40．4510．20．0430．025//50．4510．20．0430．0250．01/60．4510．20．0430．025/0．01

(3)实验考察减水剂、膨润土与MgO的综合运用对混凝土的各项性能的影响，MgO分散剂用硬脂酸。制样配方如表3所示。

表3 膨润土与MgO的混凝土配方

1.3 实验测试

(1) 抗折强度测试

该实验力学性能侧试所用的成型模具尺寸为：40 mm×40 mm×160 mm。将试样一个侧面放在实验机支撑圆柱上，试样长轴垂直于支撑圆柱，通过加荷圆柱以50 N/s10 N/s的速率均匀的将荷载垂直的加在棱柱体相对侧面上，直至断裂。

保持两个半截棱柱处于潮湿状态直至抗压试验。

抗折强度Rf以牛顿每平方毫米(MPa)表示，按下式计算:

Rf=1.5×Ff×L/b3

(1)

式中：Ff为折断时施加于棱柱中部的载荷；L为支撑圆柱之间的距离，mm；b为棱柱图正方形截面的边长，mm。

(2) 抗压强度测试

抗压强度试验，在半截棱柱体的侧面上进行。

半截棱柱体中心与压力机压板受压中心差应在±0.5 mm内，棱柱体露在压板外面的部分约为10 mm。在整个施加过程中以2 400 N/s±200 N/s的速率均匀的加荷直至破坏。

抗压强度Rc以MPa为单位，按下式计算：

Rc=Fc/A

(2)

式中：Fc为破坏时的最大载荷，N；A为受压部分面积，mm2。

(3)稠度测试

按一定配比、工艺混合好水泥浆；放入锥形容器：水泥浆离锥形容器口10 mm；将落锥顶点接触水泥浆，读数盘调零；放下落锥使自由下落；读取下落高度即稠度。

2 结果和讨论

2.1 添加粉煤灰+膨润土对水泥混凝土相关性能的影晌

图1中给出了添加粉煤灰+膨润土改性混凝土实验结果。由图1(a)、(b)可以看出，同时加入粉煤灰和膨润土可以明显提高混凝土的力学性能，其抗折强度和抗压强度随时间呈现出相似的变化规律，在足够长的时间后，膨润土添加量对其力学性能的改善逐渐减弱。由图1(c)可以看出，用水量与膨润土添加量基本呈线性变化趋势，即膨润土添加量越大，用水量亦越大。

2.2 添加粉煤灰+MgO对水泥混凝土相关性能的影响

图2中给出了添加粉煤灰+MgO改性混凝土实验结果。由图中不难看出，随着龄期的增长，粉煤灰使强度增加的作用越来越明显。对于纯氧化镁微膨胀水泥，虽然总孔隙率明显下降。但减小的主要是孔径小于20 nm左右的孔隙，25～55 nm之间孔隙却在增加，即平均孔径不减小反而明显增加。由于存在氧化镁膨胀，氧化镁微膨胀水泥从孔结构的角度讲是不利的，其水泥石孔粗化，但是掺入粉煤灰可使这种不利效应得以避免，从而保证氧化镁微膨胀水泥的水泥石孔结构得到改善。

图1 添加粉煤灰+膨润土改性混凝土实验结果

图2 添加粉煤灰+MgO改性混凝土实验结果

2.3 添加膨润土+MgO对水泥混凝土相关性能的影响

图3中给出了添加膨润土+MgO改性混凝土力学性能实验结果。将图3和图1、图2对比可以发现，膨润土+MgO对整体力学性能影响不大，由于膨润土和水形成粘性物质，对MgO分散产生了制约效应，但由于近似的微骨料效应改善了孔隙结构，膨润土改善了混凝土的抗折、抗压性能。

图3 添加膨润土+MgO改性混凝土实验结果

3 结 论

(1)当MgO添加量为0. 04时，添加0. 01的硬脂酸分散剂可以得到力学性能较好的混凝土材料。

(2)减水剂为0. 025、粉煤灰为0. 2时，膨润土的添加量为0. 15时，得到的改性混凝土的综合性能最为理想。

(3)减水剂为0.025、粉煤灰为0. 2时，加入以0.01磺酸钠作分散剂的0.04MgO得到的改性混凝土综合性能最佳。

(4)减水剂为0. 025，加入0.1的膨润土和0.04的MgO，混凝土综合性能改善不明显。

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2015-06-03

尹秀波(1974-)，女，高级工程师。

TU528.41

C

1008-3383(2015)12-0072-02