膨胀剂种类及养护龄期对混凝土补偿收缩性能的影响

曾飞

（中国葛洲坝集团水泥有限公司，湖北　荆门　448000）

膨胀剂种类及养护龄期对混凝土补偿收缩性能的影响

曾飞

（中国葛洲坝集团水泥有限公司，湖北荆门448000）

本文通过对比 A、B 两种膨胀剂的限制膨胀率和抗压强度比，筛选性能优异的膨胀剂，进行干燥收缩试验。试验结果表明，采用 A 膨胀剂内掺8%，配制的混凝土限制膨胀率和抗压强度比均满足规范要求，随养护龄期的延长，干燥收缩率呈下降趋势。

膨胀剂；补偿收缩混凝土；限制膨胀率；抗压强度比；干燥收缩率

0　引言

混凝土结构耐久性问题对于工程的正常使用和服役寿命意义重大。结构维修费用很大程度上依赖于对耐久性设计与施工的重视程度和工程质量。地下工程中多见自防水混凝土结构，通常采用补偿收缩混凝土达到结构自防水效果。

1　原材料与试验方法

1.1原材料

原材料分别选用 P·O42.5普通硅酸盐水泥，其化学成分见表1； I 级粉煤灰； S95粒化高炉矿渣粉；聚羧酸高性能减水剂，固含量20%，减水率25%；选择两家膨胀剂（代号A、B）进行对比试验。水泥、矿粉和粉煤灰的物理性能见表2所示。细集料选用中粗河砂，粗集料选用5～25mm 连续级配石灰岩碎石。

表1　水泥的化学成分　%

表2　水泥、矿粉、粉煤灰的物理性能

1.2试验方法

混凝土的限制膨胀率和抗压强度比试验按照 GB23439－2009《混凝土膨胀剂规范》执行；干燥收缩率试件按照GB/T50082－2008《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标注》执行。

2　膨胀剂性能对比试验

2.1混凝土限制膨胀率

混凝土限制膨胀率试验配合比见表3，水中14d 限制膨胀率及空气中28d 限制膨胀率结果见图1。

表3中，编号1为无膨胀剂的基准组，编号2、3分别为A、B 两种膨胀剂配制的补偿收缩混凝土，膨胀剂掺量为胶凝材料总质量的8%。

表3　混凝土限制膨胀率试验配合比比例　%

图1　水中14d 及空气中28d 限制膨胀率

从图1和图2中可见，编号2与编号3配合比中 A、B两种膨胀剂掺量均为胶凝材料总质量的8%，同掺量比较，水中14d 限制膨胀率基本一致，而空气中28d 限制膨胀率相差较大，A 膨胀剂为 -0.3×10-4、B膨胀剂为-1.0×10-4。

2.2工作性与抗压强度比

测试混凝土的抗压强度比采用2.1小节中表3所示配合比，工作性与强度测试结果见表4，7d 抗压强度比及28d 抗压强度比见图2。

表4　工作性与强度测试结果

图2　混凝土7d 及28d 抗压强度比

可见，A 膨胀剂配制的补偿收缩混凝土的工作性优于 B；A 膨胀剂掺量为8% 的7d、28d 抗压强度比均大于100%，即高于基准混凝土强度，B 膨胀剂掺量为8% 的28d抗压强度比均小于100%，即低于基准混凝土强度。

3　干燥收缩试验

通过对 A、B 备选膨胀剂进行混凝土工作性、限制膨胀率和抗压强度比试验，判定 A 膨胀剂无论在工作性、限制膨胀率和抗压强度比方面均比 B 效果明显，因此，对A膨胀剂进一步开展干燥收缩试验，研究补偿收缩混凝土在恒温恒湿条件下的自由收缩性能。

3.1标准干燥收缩试验

对 A 膨胀剂分别掺胶凝材料的0%、3%、5%、8% 进行干缩试验。拆模后在标准养护室养护2d 后取出试件，置于干燥收缩室进行测试，以测试起始时刻为测试零点。测试结果见表5、图3，图5中的编号1～3分别对应 A 膨胀剂掺量为0%、3%、5%、8%。

表5　恒温标准养护干燥收缩率试验结果　%

图3　干燥收缩率

从图5中可见，（1）随着测试龄期的延长，干燥收缩率呈现收敛趋势，28d 干燥收缩率基本收敛；（2）随着 A 膨胀剂掺量的增加，干燥收缩率降低；（3）A 膨胀剂掺量在5%、8% 时，补偿收缩效果尤其明显，分别约为基准混凝土28d 干燥收缩率的70%、62%。

3.2延长养护龄期的干燥收缩试验

结合工程实际情况，开展了延长养护龄期的干燥收缩试验。试件拆模后在标准养护室养护7d 后取出试件，置于干燥收缩室测试，以测试时刻为测试零点，测试结果表6、见图4。

表6　恒温延长养护干燥收缩率试验结果　%

图4　延长养护龄期的干燥收缩

从图4中可见，（1）随着测试龄期的延长，干燥收缩率呈现收敛趋势，28d 干燥收缩率基本收敛；（2）随着 A 膨胀剂掺量的增加，干燥收缩率降低；（3）延长养护龄期，可进一步降低混凝土的干燥收缩率，尤其对补偿收缩混凝土的干燥收缩率降低效果显著，这是因为随着养护龄期的延长，在湿润环境下，能进一步激发膨胀剂的补偿收缩效能，从而使混凝土早期出现微膨胀效果；（4）A 膨胀剂在掺量为5%、8% 时，补偿收缩混凝土的干燥收缩率分别为基准混凝土干燥收缩率的60%、57%。

4　结论

（1）膨胀剂需要谨慎选择。在基准混凝土基础上，内掺膨胀剂进行工作性、限制膨胀率、抗压强度比、干燥收缩率的对比研究，从而选择综合性能较好的膨胀剂。

（2）补偿收缩混凝土的补偿收缩效能与养护龄期密切相关，适当延长养护龄期可有效发挥膨胀剂的效力，降低混凝土的干燥收缩。

［通讯地址］湖北省荆门市东宝区泉口路21号（430080）

曾飞（1989－），助理工程师，主要从事商混站技术质量管理工作。