HCSA膨脹劑摻量對(duì)大摻量粉煤灰混凝土抗壓強(qiáng)度和抗碳化性能影響的研究

侯芳芳　耿曉杰

摘 要：文章主要對(duì)HCSA膨脹劑的摻量對(duì)大摻量粉煤灰混凝土的抗壓強(qiáng)度和碳化深度進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：6%膨脹劑摻量的混凝土，28d齡期時(shí)，抗壓強(qiáng)度提高8MPa，碳化深度減小0.7mm，70d齡期時(shí)，抗壓強(qiáng)度提高12MPa，碳化深度減小1.7mm；10%膨脹劑摻量的混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)已經(jīng)被脹壞；膨脹劑摻量為6%的混凝土，隨著粉煤灰摻量的增大，抗壓強(qiáng)度逐漸減小，碳化深度逐漸增大，但與不摻膨脹劑的混凝土相比，抗壓強(qiáng)度和抗碳化能力顯著增強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：HCSA膨脹劑；大摻量粉煤灰；抗壓強(qiáng)度；碳化深度

長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)外在混凝土中摻加大量的粉煤灰，絕大多數(shù)情況都是在早期強(qiáng)度要求不高的大體積混凝土中使用。水膠比的降低以及高效減水劑的使用雖然使得摻加粉煤灰的混凝土性能有很大改善，但對(duì)于提高大摻量粉煤灰混凝土的早期強(qiáng)度、早期的抗碳化性能及補(bǔ)償收縮方面，效果還是很有限。

我國(guó)膨脹劑的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用已有20多年歷史，國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者對(duì)同時(shí)摻加膨脹劑和粉煤灰的混凝土也做了相關(guān)的研究，但大多數(shù)的研究都是針對(duì)混凝土的膨脹率、養(yǎng)護(hù)條件、補(bǔ)償收縮和水灰比等方面，對(duì)于膨脹劑對(duì)大摻量粉煤灰混凝土的抗壓強(qiáng)度和抗碳化性能方面的研究卻很少。

文章針對(duì)大摻量粉煤灰混凝土在使用過(guò)程中出現(xiàn)的早期強(qiáng)度低，收縮量大，早期結(jié)構(gòu)疏松和抗碳化性能差等現(xiàn)象，研究摻加適量的膨脹劑對(duì)提高大摻量粉煤灰混凝土的抗壓強(qiáng)度和抗碳化能力的影響。

1 原材料及試驗(yàn)方法

1.1 試驗(yàn)用原材料

（1）水泥：采用北京金隅水泥廠生產(chǎn)的金隅牌 P.O.42.5水泥，品質(zhì)符合GB175-99的規(guī)定，以下為該水泥相關(guān)的各項(xiàng)指標(biāo)：

（2）粗骨料：碎石，最大粒徑為25mm，表觀密度為2650Kg/m3。

（3）細(xì)骨料：細(xì)度模數(shù)Mx=2.6，堆積密度1660Kg/m3，表觀密度2560Kg/m3，含泥量7.2%，空隙率42.9%。

（4）外加劑：采用萘系減水劑（固體含量為40%）。

（5）粉煤灰：采用Ⅱ級(jí)粉煤灰，細(xì)度11.2（45μm篩余量），需水量比102%，其化學(xué)成分見(jiàn)表2。

（6）膨脹劑：采用中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院研制、天津豹鳴股份有限公司生產(chǎn)的HCSA高效混凝土膨脹劑，性能符合現(xiàn)行國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JC476-2001《混凝土膨脹劑》。

1.2 試驗(yàn)方法及混凝土的配合比

粉煤灰摻量（55%）和養(yǎng)護(hù)時(shí)間（7d）保持不變的條件下，試驗(yàn)通過(guò)變化HCSA膨脹劑的摻量來(lái)研究膨脹劑的摻量對(duì)大摻量粉煤灰混凝土抗壓強(qiáng)度和碳化深度的影響，配合比如表3所示。其中養(yǎng)護(hù)7d是混凝土成型后，帶模濕養(yǎng)護(hù)7天。

2 驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 HCSA膨脹劑的摻量對(duì)大摻量粉煤灰混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

混凝土的抗壓強(qiáng)度隨HCSA膨脹劑的摻量和齡期變化曲線如圖1所示。從圖中可以看出，6%膨脹劑摻量的混凝土能明顯提高混凝土的抗壓強(qiáng)度。由表4可知，與不摻膨脹劑的混凝土相比，6%膨脹劑摻量的混凝土，7d齡期時(shí)，抗壓強(qiáng)度提高3MPa，14d齡期時(shí)，抗壓強(qiáng)度提高6MPa，28d齡期時(shí)，抗壓強(qiáng)度提高8MPa，70d齡期時(shí)，抗壓強(qiáng)度提高12MPa。這是由于膨脹劑的水化造成的，因此，摻加膨脹劑的混凝土強(qiáng)度要比不摻膨脹劑的高。（下轉(zhuǎn)第310頁(yè)）

由表4可知，10%膨脹劑摻量的混凝土7d抗壓強(qiáng)度要比不摻膨脹劑的低，且在帶模濕養(yǎng)護(hù)7d拆模時(shí)，由于模具的約束作用，很難拆模。這說(shuō)明10%膨脹劑摻量的混凝土膨脹量過(guò)大而使混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)被脹壞，因而沒(méi)有6%膨脹劑摻量的混凝土抗壓強(qiáng)度高。由此我們也可以看出，在該試驗(yàn)條件下，膨脹劑的摻量不能超過(guò)10%。

2.2 HCSA膨脹劑的摻量對(duì)大摻量粉煤灰混凝土抗碳化性能的影響

圖2 HCSA摻量對(duì)大摻量粉煤灰混凝土碳化深度影響曲線

由圖2可以看出，大摻量粉煤灰混凝土中摻加膨脹劑可以提高混凝土的抗碳化能力。摻加6%的HCSA膨脹劑對(duì)改善大摻量粉煤灰混凝土的抗碳化能力有顯著效果，膨脹劑摻量為10%時(shí)，對(duì)大摻量粉煤灰混凝土的抗碳化能力的改善不是很明顯。28d之前碳化速率比較緩慢，28d之后碳化速率較快，70d齡期時(shí)，膨脹劑摻量分別為0%、6%、10%的混凝土碳化深度分別為5.7mm、4.0mm、5.2mm。原因可能是隨著膨脹劑摻量的增大，反應(yīng)生成的鈣礬石也越來(lái)越多，很好的填充了混凝土結(jié)構(gòu)的孔隙和空隙，抵消了混凝土硬化早期產(chǎn)生的體積收縮，減小了孔隙率，使得混凝土的結(jié)構(gòu)更加密實(shí)，從而提高了混凝土的抗碳化能力，但當(dāng)膨脹劑的摻量超過(guò)一定限度時(shí)，膨脹劑的膨脹作用就可能使混凝土結(jié)構(gòu)疏松，內(nèi)部產(chǎn)生細(xì)裂紋，嚴(yán)重的甚至將混凝土脹裂，從而使得很容易的就侵入到混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，摻加10%膨脹劑的混凝土抗碳化能力低于6%膨脹劑摻量的混凝土可能就是這個(gè)原因，所以在實(shí)際工程中，要嚴(yán)格控制膨脹劑的摻量，并不是膨脹劑摻的越多越好。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）摻加適量的HCSA膨脹劑能提高大摻量粉煤灰混凝土的抗壓強(qiáng)度和抗碳化能力。粉煤灰摻量為55%時(shí)，6%膨脹劑摻量的混凝土，28d齡期時(shí)，抗壓強(qiáng)度提高8MPa，碳化深度減小0.7mm，70d齡期時(shí)，抗壓強(qiáng)度提高12MPa，碳化深度減小1.7mm；10%膨脹劑摻量的混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)已經(jīng)被脹壞。

（2）粉煤灰摻量一定時(shí)，HCSA膨脹劑的摻入能顯著增強(qiáng)混凝土的抗壓強(qiáng)度和抗碳化能力。45%摻量的大摻量粉煤灰混凝土，抗壓強(qiáng)度增大4MPa，碳化深度減小0.8mm；55%摻量的大摻量粉煤灰混凝土，抗壓強(qiáng)度增大12MPa，碳化深度減小2mm。

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