一種混凝土內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑的制備和應(yīng)用研究

拾莉，劉先國(guó)，祖慶賀

（徐州中聯(lián)混凝土有限公司，江蘇　徐州　221100）

一種混凝土內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑的制備和應(yīng)用研究

拾莉，劉先國(guó)，祖慶賀

（徐州中聯(lián)混凝土有限公司，江蘇徐州221100）

本文通過(guò)自制一種高吸水性樹(shù)脂型混凝土內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑，將其應(yīng)用于混凝土中，混凝土的工作性能得到提升且可長(zhǎng)時(shí)間維持，混凝土的抗開(kāi)裂性能也明顯提升，用量適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)劑還可顯著提高混凝土的力學(xué)性能。

混凝土；內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑；制備；應(yīng)用

0　前言

耐久性是混凝土最重要的質(zhì)量性能指標(biāo)，養(yǎng)護(hù)是保證混凝土耐久性的最重要措施之一。然而隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，勞動(dòng)力成本的不斷上升，混凝土基層施工人員的技術(shù)素養(yǎng)卻不斷下降，重視工作性能和力學(xué)性能，輕視耐久性能已成為當(dāng)下混凝土行業(yè)的通病。

收縮是混凝土的固有屬性，由于收縮造成的混凝土裂縫對(duì)混凝土的耐久性造成了嚴(yán)重的負(fù)面影響，嚴(yán)重時(shí)可使混凝土喪失使用功能。調(diào)節(jié)混凝土的內(nèi)部濕度可以有效降低混凝土的收縮，提高混凝土的耐久性和安全性[1-3]。

本文利用蒙脫石、伊利石等層狀硅酸鹽結(jié)構(gòu)的蓄水性能，利用高分子材料為載體，將層狀硅酸鹽材料均勻的分散于高分子材料中，充分飽水后攪拌于混凝土中，這些高分子顆粒將在混凝土中起到調(diào)節(jié)混凝土內(nèi)部濕度的作用，在混凝土拌合物階段可以起到保坍作用，在硬化混凝土階段可以起到防裂抗收縮作用，由于內(nèi)部膠凝材料的水化程度提高，內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑還可在一定程度上提高混凝土的力學(xué)性能。

1　試驗(yàn)

1.1試驗(yàn)原料

（1）水泥：徐州中聯(lián) P·Ⅱ52.5水泥，28d 強(qiáng)度57.7MPa。

（2）礦粉：徐州中誠(chéng)礦粉，S95級(jí)，28d 活性指數(shù)103%，比表面積410m2/kg。

（3）粉煤灰：國(guó)華 Ⅱ 級(jí)灰，45μm篩余16%，需水量比98%。

（4）細(xì)集料：河砂，細(xì)度模數(shù)2.7，含泥量1.7%。

（5）內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑：自制，細(xì)度為100目，吸水率22.6%。

（6）粗集料：碎石，5～25mm 連續(xù)粒級(jí)。

（7）外加劑：蘇博特 PCA-1減水劑，減水率28%。

1.2試驗(yàn)方法

將聚丙烯酰胺、蒙脫石、伊利石和聚丙烯按質(zhì)量比例為1:0.5:0.5:1混合，并按聚丙烯酰胺與氫氧化鈉的摩爾比為1:1加入0.1mol/L 的氫氧化鈉溶液，然后加入與聚丙烯酰胺等質(zhì)量的蘇博特801高性能聚羧酸減水劑，用超聲波分散溶解均勻，用0.1mol/L 的鹽酸調(diào)節(jié) pH 值至7，然后將得到的聚合物溶液在50℃ 下，進(jìn)行30min 的聚合反應(yīng)得到聚合物，烘干后粉碎，過(guò)100目篩得到混凝土用內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑。

高強(qiáng)混凝土由于其膠凝材料用量多、水膠比大，其拌合物工作性能保持難度大、硬化后對(duì)養(yǎng)護(hù)的要求高，養(yǎng)護(hù)不到位時(shí)收縮更大，開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)也更大。因此本試驗(yàn)采用 C60商品混凝土配合比作為初始配比，調(diào)整混凝土中內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑對(duì)混凝土性能的影響?；炷恋某跏寂浜媳热绫?所示。

表1　C60商品混凝土配合比　kg/m3

高強(qiáng)混凝土由于其致密性高、外部養(yǎng)護(hù)水分難以滲入，內(nèi)部水分不足以保證水泥的充分水化，因此其內(nèi)部強(qiáng)度一般低于表面強(qiáng)度，反映到混凝土標(biāo)養(yǎng)試塊上，則存在著體積較大的試塊的抗壓強(qiáng)度低于體積較小的試塊的現(xiàn)象。因此本文采用100mm×100mm×100mm 和150mm×150mm×150mm兩種規(guī)格的試樣強(qiáng)度對(duì)比來(lái)考察內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響。本文對(duì)混凝土拌合物性能按 GB/T50080－2002《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，混凝土力學(xué)性能按 GB/T50081－2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，混凝土的抗開(kāi)裂性能按 GB /T50082－2002《普通混凝土長(zhǎng)期性和耐久性試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。

2　實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑對(duì)混凝土工作性能的影響

將混凝土內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑在水中浸泡12h 使其充分飽水后使用。在混凝土配比其他材料不變的前提下，內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑按膠凝材料0.5%、1%、1.5%、2%、2.5% 的用量外摻，測(cè)試內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑對(duì)混凝土的工作性能的影響，見(jiàn)表2。

由試驗(yàn)結(jié)果可知，內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑使用后，混凝土的初始擴(kuò)展度和擴(kuò)展度經(jīng)時(shí)損失都有明顯的改善，當(dāng)內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑的用量達(dá)到1%～1.5% 時(shí)其效果已足以保證高強(qiáng)度混凝土的高效施工。

表2　內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑的用量對(duì)混凝土工作性能的影響

2.2內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑對(duì)混凝土抗開(kāi)裂性能的影響

與對(duì)工作性能的測(cè)試試驗(yàn)相同，內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑按照膠凝材料0.5%、1%、1.5%、2%、2.5% 的用量外摻，按 GB/T50082－2002《普通混凝土長(zhǎng)期性和耐久性試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行混凝土的抗開(kāi)裂性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表3所示。

表3　內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑對(duì)混凝土抗開(kāi)裂性能的影響

由試驗(yàn)結(jié)果可以看出，內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑對(duì)混凝土的抗開(kāi)裂性能提升明顯，混凝土的開(kāi)裂條紋數(shù)和開(kāi)裂面積都有明顯的改善，當(dāng)內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑的摻量超過(guò)1.5% 時(shí)，混凝土不發(fā)生開(kāi)裂。這說(shuō)明內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑對(duì)混凝土抗開(kāi)裂性能的提升效果顯著，混凝土表面失去的水分迅速由內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑補(bǔ)充，表面裂紋難以產(chǎn)生。

2.3內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響

將混凝土拌合物以100mm×100mm×100mm 和150mm×150mm×150mm 兩種規(guī)格成型，檢測(cè)混凝土的28d抗壓強(qiáng)度，分別標(biāo)記為抗壓強(qiáng)度1（已考慮試塊的尺寸系數(shù)）和抗壓強(qiáng)度2。與對(duì)工作性能和抗開(kāi)裂的考察試驗(yàn)相同，內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑按照膠凝材料0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5% 的用量外摻，測(cè)試內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑對(duì)混凝土的力學(xué)性能的影響，見(jiàn)表4。

表4　內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響

由試驗(yàn)結(jié)果可知，隨著內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑摻量的提高，100mm×100mm×100mm 和150mm×150mm×150mm 兩種規(guī)格的混凝土試塊的抗壓強(qiáng)度差呈不斷縮小的趨勢(shì)，但混凝土試塊的總體力學(xué)強(qiáng)度表現(xiàn)為先上升再下降，這是由于內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑為樹(shù)脂類(lèi)物質(zhì)，本征強(qiáng)度較低，超過(guò)一定量后會(huì)降低混凝土的剛度以及抗壓強(qiáng)度。當(dāng)內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑摻量控制在1.5% 時(shí)，100mm×100mm×100mm 和150mm×150mm×150mm 兩種規(guī)格的混凝土試塊抗壓強(qiáng)度已非常接近，且力學(xué)性能相較于基準(zhǔn)而言還有一定程度地提升，此時(shí)混凝土已得到了充分的內(nèi)養(yǎng)護(hù)。因此，內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑的用量宜控制在1.5% 以內(nèi)。

3　結(jié)論

（1）內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑使用后，混凝土的初始擴(kuò)展度和擴(kuò)展度經(jīng)時(shí)損失都有明顯的改善，當(dāng)內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑的用量達(dá)到1%～1.5%時(shí)其效果已足以保證高強(qiáng)度混凝土的高效施工。

（2）內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑對(duì)混凝土的抗開(kāi)裂性能提升明顯，混凝土的開(kāi)裂條紋數(shù)和開(kāi)裂面積都有明顯的改善。當(dāng)內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑的摻量超過(guò)1.5% 時(shí)，混凝土不發(fā)生開(kāi)裂。這說(shuō)明內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑對(duì)混凝土抗開(kāi)裂性能的提升效果顯著，混凝土表面失去的水分迅速由內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑補(bǔ)充，表面裂紋難以產(chǎn)生。

（3）內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑對(duì)混凝土力學(xué)性能有著明顯的提升效果，但摻量應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)。由于內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑自身本征強(qiáng)度較低，過(guò)量使用會(huì)導(dǎo)致混凝土的力學(xué)性能下降，因此，內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑的用量宜控制在1.5% 以內(nèi)。

[1] 向亞平，魏亞，張倩倩，等．輕細(xì)骨料內(nèi)養(yǎng)護(hù)混凝土抗壓強(qiáng)度與模擬[J]．混凝土，2013, (3):44-48.

[2] 李俏，張琳．纖維素醚在干混砂漿中的作用特點(diǎn)及選用原則[J]．化學(xué)建材，2009,25(3)：25-28.

[3] 李明利．陶粒砂輕混凝土的制備及性能[J]．混凝土與水泥制品，2011(06):52-55．

［通訊地址］江蘇省徐州市銅山經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)第三工業(yè)園盛寶路西首徐州中聯(lián)混凝土有限公司（221100）

拾莉（1969－），女，工程師，從事水泥基建筑材料的生產(chǎn)與研究。