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​影响膨胀剂膨胀作用的因素
发布者:管理员   |   发布时间:2021-01-07   |   所属分类:行业知识   |   阅读次数:132

影响膨胀剂膨胀作用的因素

    材料试验结果表明,混凝土膨胀剂膨胀作用的发挥,除了与膨胀剂本身的成分和作用有关外,还与水泥及混凝土膨胀的条件有关,膨胀剂的膨胀作用除了有大小不同之外,更重要的是合理发挥的时间,膨胀作用应当在混凝土具有一定强度的一段时间内以一定的速率增长,才能发挥出最佳效果。如果太早则会因强度不够,或是混凝土尚有一定塑性时,膨胀剂的膨胀能力被吸收而发挥不出来;如果太迟又会因混凝土的强度太高,膨胀作用发挥不出来或膨胀作用破坏已形成的结构,因此了解各种因素的影响,控制好膨胀剂的最佳膨胀作用时间与强度是获得良好效果的必要条件。

1.水泥的影响

对混凝土工程中常用的硫铝酸盐膨胀剂来讲,不同水泥品种其膨胀率不同,水泥的质量对不同养护条件的膨胀率,以及不同抗压强度、抗折强度影响都不一样,主要与水泥中的熟料有关。

根据材料试验结果,水泥对于膨胀剂的影响主要包括:①膨胀剂的膨胀率随水泥中Al2Os、SO3含量的增加而增加;②水泥的品种影响膨胀率,如矿渣硅酸盐水泥的膨胀率大于粉煤灰硅酸盐水泥的膨胀率;③水泥用量影响膨胀率,水泥用量越高,混凝土的膨胀值越大,水泥用量越低,混凝土的膨胀值越低;④水泥强度等级影响膨胀率,水泥强度等级低,则膨胀值高,水泥强度等级高,则膨胀值低。

2.养护条件的影响

养护条件如何对掺加膨胀剂的混凝土非常重要,膨胀剂的膨胀作用主要发生在混凝土浇筑的初期,一般在14d以后混凝土的膨胀率则趋于稳定,这也是水泥水化反应的重要阶段,两者之间就有争水现象,如果养护条件不好就有可能出现:或者由于膨胀剂水化不充分而形不成足够的膨胀值,或者由于膨胀速率大与水泥的水化速率不匹配,而影响混凝土强度的发展,甚至膨胀力被尚具有塑性的混凝土吸收。

3.温度和湿度的影响

温度变化不但影响膨胀剂的膨胀速率,而且还影响膨胀值。温度过高,混凝土坝落度损失加快,极限膨胀值小;温度过低,混凝土坝落度损失减慢,极限膨胀值也减小。硫铝酸盐系膨胀剂、氧化钙系膨胀剂及氧化镁系膨胀剂均具有温度敏感性

湿度对膨胀剂也很重要,膨胀剂的反应离不开水,尤其是硫铝酸盐系膨胀剂,因为生成钙砚石需要大量的水,钙砚石分子中含有32个水分子,更需要较大湿度的环境。尤其是混凝土的早期水化反应,钙砚石如果湿度不够,延长养护时间也很难达到极限膨胀值。

参加膨胀剂的混凝土与普通混凝土在干燥状态下,均会引起混凝土自身的收缩,但如果恢复到潮湿环境或浸入水中,掺加膨胀剂的混凝土可重新恢复膨胀,因收缩产生的裂纹可能重新恢复原状,这就是膨胀混凝土的自愈作用。而普通混凝土的干缩是不可逆的,这种性能对掺加膨胀剂的混凝土的防水、防渗作用是非常有利的。

4.混凝土配筋率的影响

试验结果表明,膨胀混凝土的膨胀应力与限制条件有关,在钢筋混凝土中的配筋率为主要的限制条件。配筋率过高,混凝土的膨胀率则小,自应力值不高,而且也不经济;配筋率过低,虽然膨胀变形大,但自应力值也不高。根据实践经验,当混凝土中的配筋率在

0.2%~1.5%范围内,钢筋混凝土的自应力值随着配筋率的增加而增加。因此,对于配置钢筋的膨胀混凝土,一定要掌握好选择适宜的配筋率

5.水灰比对膨胀作用的影响

水灰比对膨胀作用的影响,主要归根于混凝土强度发展历程与膨胀剂膨胀发展历程的匹配关系。当水灰比较小时,混凝土的早期强度高,高强度会限制约束膨胀的发挥,从而减低膨胀效能;当水灰比较大时,混凝土的早期强度发展缓慢,膨胀剂所产生的膨胀会由于没有足够的强度骨架约束而衰减,从而降低有效膨胀。另外,高水灰比水泥浆体的孔隙率较高,这时会有相当一部分膨胀性的水化产物填充孔隙,同样也会降低有效膨胀。

6.矿物掺合料对膨胀剂的影响

在混凝土中掺入一定量的某些低钙矿物掺合料(如磨细矿渣、粉煤灰等),对任何原因例如过量SO3、碱土集料反应等引起的膨胀都具有抑制作用,但是有些矿物掺合料对膨胀剂的膨胀会产生抑制作用,矿物掺合料对膨胀抑制作用不仅与其搜量有关,而且还与SO3水平有关。也就是说,也与膨胀剂和水泥的组分有关,不同矿物掺合料对膨胀剂的膨胀作用影响规律是不同的。

参用大量矿物掺合料的高性能混凝土的推广应用是现代混凝土发展的必然趋势。我国混凝土专家认为,在大掺量掺合料的高性能混凝土中,氧化钙类膨胀剂具有更优异的性能,因为氧化钙水化反应生成氢氧化钙产生膨胀后,膨胀的氢氧化钙可以进一步与掺合料所含的活性氧化硅进行二次火山灰反应,生成C-S-H凝胶,有利于解决大掺量掺合料混凝土的“贫

7、约束条件对膨胀作用的影响

对于水泥混凝土,无约束的自由收缩不会引起开裂,有约束的收缩在混凝土内部产生拉应力,达到某数值时必然会引起开裂,而无约束的自由膨胀使混凝土内部疏松,甚至产生开裂,约束下的膨胀则使混凝土内部紧密,补偿混凝土的收缩。

参加混凝土膨胀剂的作用是利用约束下的膨胀变形来补偿收缩变形,使早期膨胀与结束湿养护后的收缩相叠加,使混凝土中不出现拉应力的负变形,则裂缝可以完全被防止。因此不能只从砂浆和混凝土自由膨胀和收缩来讨论裂缝的防治,必须考虑约束条件,约束条件必须恰当,若约束太小会产生过大的膨胀,削弱混凝土的强度,甚至产生开裂,约束太大,膨胀率太小,不足以补偿混凝土的收缩

3.大体积混凝土中温升的影响

掺加膨胀剂的混凝土的膨胀、收缩性质,一般是在养护温度为17~23℃条件下测定的。

随着水泥用量的增加,混凝土强度提高,大体积混凝土温度升高。掺入膨胀剂后,尽管取代部分水泥,但不会降低混凝土的温升,混凝土内部温度可达70℃以上,硫铝酸盐系膨胀剂的水化产物为钙砚石,在温度为65℃时开始脱水分解,水泥浆体中钙砚石的形成受到限制,早期未参与反应的铝和硫,或水化初期生成的钙巩石,又与水化温升而胱水以致分解,在混凝土使用期的合适条件下,重新生成钙砚石(即二次钙砚石),二次钙砚石的膨胀与混凝土强度发展不协调,不能达到混凝土补偿收缩的目的,甚至还会造成混凝土结构的劣化。因此,在大体积混凝土中一般不宜用硫铝酸盐系膨胀剂,而应选用氧化镁系膨胀剂。

).施工对膨胀作用的影响

施工对膨胀作用的影响主要包括:混凝土搅拌对膨胀作用的影响和混凝土后期养护对膨胀作用的影响。

(1)混凝土搅拌对膨胀作用的影响掺加膨胀剂后,由于膨胀剂在混凝土中分布不均匀,必然会因膨胀不均造成混凝土局部膨胀开裂,因此应严格控制混凝土的搅拌时间和质量,使膨胀剂在混凝土中分散均匀。

(2)混凝土后期养护对膨胀作用的影响混凝土中水泥和膨胀剂的持续水化离不开水的供给,保持充分的水养护是水泥水化和膨胀剂水化反应的保证。一旦混凝土硬化早期没有及时保水,在混凝土的自由水蒸发后,水泥水化使混凝土内部毛细孔被切断,再恢复浇水养护,水进不到混凝土的内部,得不到应有的膨胀,就会造成较大的自收缩,所以在施工过程中应加强混凝土的后期养护。

10.膨胀剂的品质对混凝土的影响

膨胀剂的品质对混凝土的影响主要包括膨胀剂的组成与细度、膨胀剂的掺量和膨胀剂的贮存。

(1)膨胀剂的组成与细度膨胀剂的组成是决定膨胀剂的作用的关键因素,以硫铝酸盐膨胀剂为例,其膨胀源为钙砚石,生成钙砚石的速率和数量主要受氧化铝和三氧化硫含量的影响,其中三氧化硫起主要作用,硫铝酸盐膨胀剂中三氧化硫含量的高低可以决定掺量大小。而石灰系膨胀剂和氧化镁膨胀剂的膨胀性能,则分别取决于氧化钙和氧化镁含量多少。

膨胀剂的细度会影响其膨胀性能大小,硫铝酸盐膨胀剂细度越小,比表面积越大,化学反应速率越快,从而影响钙砚石的生成速率和数量;氧化钙类膨胀剂的颗粒越细,膨胀越大,膨胀稳定期也越长,比较理想的粒径范围是30~100pm。

(2)膨胀剂的掺量混凝土的自由膨胀率随着膨胀剂的掺量而增加。

(3)膨胀剂的贮存膨胀剂在生产过程中经过高温锻烧,其中的水泥组分(如硫铝酸盐熟料、铝酸盐熟料、生石灰等)遇水容易受潮而影响其膨胀性能,因此膨胀剂的贮存期不宜过长,更不可露天存放。




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