水膠比和拆模時間對混凝土限制膨脹率的影響研究

楊峻芳，余林文，鐘科

水膠比和拆模時間對混凝土限制膨脹率的影響研究

楊峻芳1，余林文2，鐘科3

(1重慶市沙坪壩區建設工程質量監督站重慶4000302重慶大學材料科學與工程學院重慶4000453重慶市地產集團重慶400014)

測試了不同水膠比，不同拆模時間時，混凝土的限制膨脹率。試驗結果表明，隨混凝土水膠比的減小，混凝土的限制膨脹率有所增大；水膠比小的混凝土的拆模時間可以適當提前，水膠比大的混凝土的拆模時間要有一定的延后，相同水膠比時，拆模時間越晚，其限制膨脹率越小。

水膠比；拆模時間；限制膨脹率

引言

在地下混凝土工程及大體積混凝土工程中使用膨脹劑能起到很好的補償收縮、抗裂防滲作用。我國的膨脹劑主要有三種類型：硫鋁酸鈣類、氧化鈣類、硫鋁酸鈣-氧化鈣類混凝土膨脹劑。一般認為水泥熟料中C3A與石灰、石膏反應形成針狀的鈣礬石晶體(AFt)，產生膨脹。鈣礬石形成的必要條件是熟料中含有C3A和SO3，長期處于潮濕環境下[1]。普通混凝土摻入膨脹劑后，混凝土產生適度膨脹，可以在鋼筋混凝土結構中產生一定的預壓應力，使混凝土與鋼筋的粘結力提高，可以避免混凝土表面裂縫，補償部分水化熱引起的溫差應力，避免由于收縮引起開裂。補償收縮混凝土通過改變其組成配比及膨脹劑的摻量，可以控制膨脹速率以滿足膨脹要求不同的混凝土工程[2，3]。限制膨脹率是建筑結構防裂抗滲的重要參數，不同結構、不同部位混凝土的抗裂要求也不同。本文研究了不同水膠比條件下，試件的拆模時間對限制膨脹率的影響。

表1 水泥及粉煤灰的化學成分%

表2 水泥的基本性能

1 實驗

1.1 原材料

水泥：重慶拉法基水泥有限公司生產的P.O42.5R普通硅酸鹽水泥，水泥的化學成分見表1，其基本性能見表2。

粉煤灰：重慶華能珞璜電廠生產的Ⅱ級灰，比表面積為2600cm2/g，Ⅱ級灰經過MZL100型雙筒振動磨粉磨2小時，得到比表面積為7000cm2/g的磨細灰?；瘜W成分見表1。

減水劑：重慶江北特種建材廠生產的萘系粉體減水劑，推薦摻量為0.8～1.2%。

膨脹劑：重慶江北特種建材廠生產的ZY型膨脹劑，推薦摻量6～8%。

水：自來水。

1.2 實驗方法

1.2.1 限制膨脹率試驗

試件制作時，先把縱向限制器具放入100mm×100mm× 400mm的試模中，然后將混凝土一次裝入試模，把試模放在振動臺上振動至表面呈現水泥漿為止，刮去多余的混凝土并抹平，然后把試件置于溫度為20±3℃的室內養護，試件表面用塑料布或濕布覆蓋，以防止水分蒸發。

當自由膨脹的混凝土分別在12h，16h，24h，36h時拆模，測量試件的初始長度。將測定初始長度后的試件浸入20±3℃的水中養護，分別測定3d，7d，14d的長度，上述測長齡期一律從成型日算起。試件測長時，其方向和位置要固定一致，不得隨意變動，測量每個試件長度，應重復3次，取其穩定值。每組成型的三個試件，取其算數平均值作為長度變化計算精確到1.0×10－5。限制膨脹率的計算公式如下：

式中：εt——試件在t齡期時的縱向限制膨脹率

lt——試件在t齡期時的長度讀數

l0——試件長度的初始讀數

l——試件的測量標距。

1.2.2 力學性能測試

力學性能試驗按照GB50204-2002《混凝土結構工程施工質量驗收規范》和GB/T50081-2002《普通混凝土力學性能試驗方法標準》進行，抗壓強度測試采用邊長為100mm立方體試件。

1.3 混凝土配合比

試驗采用的混凝土配合比見表3，采用0.31、0.41和0.51三種水膠比，ZY型膨脹劑的摻量為8%。

表3 混凝土配合比kg/m3

表4 不同齡期的混凝土限制膨脹率（×10-4）

表5 混凝土強度MPa

2 結果與討論

水膠比不同，會影響膨脹劑標準中規定的強度值到達的時間，早期強度值越高，其到達該強度值的時間也越早，脫模時間亦應提前。拆模時間決定了初始長度的測試，初始長度的變化會嚴重影響限制膨脹率的大小，所以拆模時間對限制膨脹率的影響是比較大的。在一般情況下，試件的拆模時間應當根據實際的情況來確定，拆模時間以成型后14h～20h為宜。不同水膠比、不同拆模時間時，相應齡期的限制膨脹率見表4；不同水膠比、不同拆模時間和齡期時混凝土的強度見表5。

從試驗結果可以看出，不同拆模時間對限制膨脹率的影響比較大。拆模時間12h，水中養護7d的限制膨脹率值均大于3×10-4，完全符合標準要求。而在24h以后拆模的試件，其限制膨脹率值明顯要低，有些已經達不到2×10-4的標準值。

不同的水膠比使得試件的拆模時間不盡相同，水膠比小試件的拆模時間可以適當提前，水膠比大的試件的拆模時間要有一定的延后。相同水膠比時，拆模時間越晚，其限制膨脹率越小。由于前期的膨脹值比較大，拆模時間晚的試件，前期膨脹時不能吸收足夠多的水分來滿足它的膨脹，所以后期就沒有達到預先設計的膨脹值。對于水膠比為0.31的混凝土來說，拆模時間應該在10h到12h之間比較合適，拆模時的強度（見表5）大概在12h時滿足標準的要求。水膠比為0.41的混凝土拆模時間宜在12h到14h之間，而0.51水膠比的混凝土宜在12h和16h之間。

隨著水膠比的降低，相同拆模時間的限制膨脹率有所增大。這是由于隨著水膠比的降低，水泥水化速度變慢，需要的水分減少，就會多一些水滿足水化時需要大量水的膨脹劑，因此，限制膨脹率隨水膠比的減小而增加[4]。

當水膠比很低時，膨脹劑參與水化而產生膨脹的組分數量會受到影響。混凝土中的自由水隨水膠比的降低而減少，則膨脹劑中CaSO4的溶出量也會減少。早期未參與水化的膨脹劑組分，混凝土使用期間，在合適的條件下，可能生成二次鈣礬石而破壞混凝土結構[5—6]。同時，水膠比會影響混凝土的強度，如表5所示。過高的強度特別是過高的早期強度會抑制混凝土的膨脹。而較低的強度特別是較低的早期強度，會導致較多的膨脹變為無效膨脹消耗在塑性狀態的混凝土中，使得有效膨脹率減小。因此，要保證混凝土產生有效的膨脹，必須合理地選擇水膠比，保證強度的發展與膨脹相協調。

3 結論

（1）隨混凝土水膠比的減小，混凝土的限制膨脹率有所增大。

（2）水膠比小的混凝土，拆模時間可以適當提前；水膠比大的混凝土，拆模時間要有一定的延后；相同水膠比時，拆模時間越晚，其限制膨脹率越小。

（3）在本試驗條件下，符合標準要求的限制膨脹率的混凝土，其拆模時間宜為：水膠比為0.31時，在10h到12h之間；水膠比為0.41時，在12h到14h之間；水膠比為0.51時，在12h和16h之間。

[1]王偉，郭艷.限制膨脹混凝土性能與應用研究[J].山西建筑，2007年11月.

[2]吳中偉，張鴻直.膨脹混凝土[M].北京：中國鐵道出版社，1989.

[3]李光明，逄魯峰等.免振搗混凝土的質量控制要點及工作性能測試方法[J].混凝土與水泥制品，1998，(6):12—15.

[4]薛君，吳中偉.膨脹和自應力水泥及其應用[M].北京:中國建筑工業出版社，1985，7.

[5]閻培渝，陳廣智.養護溫度和膠凝材料組成對膨脹劑限制膨脹率的影響.建筑技術，2001.1

[6]廉慧珍，閻培渝.對膨脹劑在使用中出現問題的討論.施工技術.1999.11.

城市橋梁工程滴水槽施工一法

隨著城市日新月異的發展，城市立交橋、高架橋逐漸出現在各個大中城市的街道上，成為了一道美麗的風景線。但由于施工時沒有設計滴水槽，雨水沿橋側面漫流，造成外表面水漬、污染嚴重，影響了其表面的觀感效果。

某公司在某大學連接橋施工時，編制了詳細的施工方案，在考慮清水混凝土表面觀感時，著重考慮了在底板上設計滴水槽。滴水槽模具用木條制作，為便于拆模，木條截面做成梯形，上面寬12 mm，下面寬15mm，深度為12mm，并經刨床加工成光面，滴水槽距橋邊50mm。木條安裝時為保證木條順直，首先在橋板底模上彈線，然后用釘子沿線將木條固定，安裝完畢后全數檢查木條的安裝質量，并涂刷脫模劑。該工程自交工使用一年來，由于滴水槽有效阻截了雨水流向底板，從而保證了底板混凝土的潔凈，使用效果良好。（摘自：《建筑工人》）

Effect of Water-cement Ratio and Form Removal Time on the Restrained-expansion Rate of Concrete

The restrained-expansion rates of concrete with different water-binder ratio and different form removal time were tested.The results indicate that with the decrease of water-binder ratio of concrete,the restrained-expansion rate can increase.And the form removal time of a small water-binder ratio concrete can be shifted in advance while that of a large water-binder ratio concrete can be delayed.Given the situation when water-binder ratio remains the same,the form removal time of concrete should be performed much later,and the restrained-expansion rate is much smaller.

water-binder ratio；form removal time；restrained-expansion rate

TU528

A

1671-9107（2010）06-0032-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2010.6.032

2010-3-30

楊峻芳（1973-），女，工程師，主要從事建設工程質量監督及檢測。