掺入高吸水树脂（SAP）的混凝土抗冻性能综述

潘鑫 王红雨

【摘要】季冻区农业灌溉输配水渠道冻胀破坏严重。本文分析宁夏引黄灌区混凝土衬砌渠道冻胀破坏特性，针对目前灌区渠道混凝衬砌板抗拉强度低、普通混凝土材料本身抗冻胀性能差等实际状况，提出掺入SAP优化混凝土内部结构，并综述了国内外SAP混凝土的研究动态。分析表明，SAP加强混凝土抗拉和抗折性能，用其制备的衬砌板有更优抗冻胀性能。

【关键词】高吸水树脂（SAP）；混凝土；抗冻胀性能

引言

国内外学者对高吸水树脂（SAP）混凝土的抗冻性进行了大量的试验研究和机理分析。周宇飞等人研究了高吸水性树脂的掺量及引水量对不同水胶比混凝土的自收缩与强度的影响规律。丁以兵等人研究通过SAP内部引水能有效的提高混凝土内部相对湿度，使其实现自养护。姚明甫等人研究表明养护条件对于混凝土板的早期收缩和收缩裂缝的影响显著。王德志等人的研究得出与粉煤灰互掺均可改善混凝土的抗冻性。何真等人提出未掺矿物外加剂的体系，SAP 的掺入使开裂更易发生。

1、普通混凝土衬砌板冻胀破坏机理

目前提出的冻融破坏理论主要有静水压经典理论、渗透压理论、冰棱镜理论等。由于混凝土是多孔结构，因此冻融循环中抗折强度降低，促使混凝土衬砌板遭受冻胀破坏。若能调整混凝土内部结构孔隙的分布和大小，就能提高混凝土抗冻性能。本文综述了 SAP掺入混凝土能改变内部结构和抗冻性。

2、掺入高吸水树脂（SAP）混凝土抗冻分析

2.1 SAP的概况

王志玉，刘作新的研究说明了高吸水树脂是高分子材料，它可以迅速吸收超过自身重量几百倍甚至上千倍的水分。由于其结构上分子交联的复杂性决定了其能形成高含水凝胶并且不容易释水，而且在吸水后有弹性凝胶的性能而形成高膨润状态。

2.2 SAP混凝土的内养护

研究表明，若采用混凝土内养护技术，能提高混凝土的使用寿命，内养护方式可以抑制氯离子扩散，减缓混凝土早期裂缝的出现。

2.3 SAP混凝土的内部结构

加入SAP后由于混凝土水化使SAP颗粒释放水分从而缩小，在混凝土中留下孔隙，其结构和布局对混凝土的强度和抗冻性能有着至关重要的影响。孔祥明，张珍林引入SAP的混凝土中有很多SAP干燥后形成的孔隙，孔隙表面的有机膜减小了其渗透性和连通性。马先伟表明加入SAP混凝土的搅拌方式来改进孔隙分布。

2.4 SAP混凝土的抗冻性

M?ning]研究总水灰比相同时加入SAP使总孔隙率降低，提高了抗冻性。文献表明加入SAP后对混凝土的抗折强度和抗压强度在冻融循环后都有提高。

2.5 SAP混凝土的制备

蔡永涛研究表明：加入SAP量太少，使混凝土的内养护不充分，导致其开裂；若量太多，降低其强度和耐久性。同时，过大的SAP颗粒会在混凝土中留下过大的空隙进而发展成有害孔影响混凝土板的抗冻胀性能。当引水量过少，会使混凝土难以捣实，影响混凝土的抗冻性能；但降低混凝土的强度同样会降低混凝土的抗冻性能；一般情况采用15倍引水量。在造价方面，加入SAP的混凝土造价虽高，但以2%-4%质量比加入可以满足抗冻胀混凝土衬砌板标准，其抗冻胀性能更优秀，节省了后期的维护费用。

3、结论与展望

我国SAP应用起步较晚，对于这种材料运用不普遍，SAP通过优化混凝土的内部孔隙结构，使其抗拉强度、抗拉强度和抗折强度均提高，从而其抗冻性增强。SAP不仅是养护剂，还是一种在不断完善的技术，其功能和运用有待开拓。

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