水膠比和拆模時(shí)間對(duì)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(shí)間對(duì)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(qū)建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站重慶4000302重慶大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院重慶4000453重慶市地產(chǎn)集團(tuán)重慶400014)

測(cè)試了不同水膠比，不同拆模時(shí)間時(shí)，混凝土的限制膨脹率。試驗(yàn)結(jié)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(shí)間可以適當(dāng)提前，水膠比大的混凝土的拆模時(shí)間要有一定的延后，相同水膠比時(shí)，拆模時(shí)間越晚，其限制膨脹率越小。

水膠比；拆模時(shí)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(bǔ)償收縮、抗裂防滲作用。我國(guó)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(rèn)為水泥熟料中C3A與石灰、石膏反應(yīng)形成針狀的鈣礬石晶體(AFt)，產(chǎn)生膨脹。鈣礬石形成的必要條件是熟料中含有C3A和SO3，長(zhǎng)期處于潮濕環(huán)境下[1]。普通混凝土摻入膨脹劑后，混凝土產(chǎn)生適度膨脹，可以在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生一定的預(yù)壓應(yīng)力，使混凝土與鋼筋的粘結(jié)力提高，可以避免混凝土表面裂縫，補(bǔ)償部分水化熱引起的溫差應(yīng)力，避免由于收縮引起開裂。補(bǔ)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(jié)構(gòu)防裂抗?jié)B的重要參數(shù)，不同結(jié)構(gòu)、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(shí)間對(duì)限制膨脹率的影響。

表1 水泥及粉煤灰的化學(xué)成分%

表2 水泥的基本性能

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 原材料

水泥：重慶拉法基水泥有限公司生產(chǎn)的P.O42.5R普通硅酸鹽水泥，水泥的化學(xué)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(chǎn)的Ⅱ級(jí)灰，比表面積為2600cm2/g，Ⅱ級(jí)灰經(jīng)過MZL100型雙筒振動(dòng)磨粉磨2小時(shí)，得到比表面積為7000cm2/g的磨細(xì)灰?；瘜W(xué)成分見表1。

減水劑：重慶江北特種建材廠生產(chǎn)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(chǎn)的ZY型膨脹劑，推薦摻量6～8%。

水：自來(lái)水。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 限制膨脹率試驗(yàn)

試件制作時(shí)，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(dòng)臺(tái)上振動(dòng)至表面呈現(xiàn)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(nèi)養(yǎng)護(hù)，試件表面用塑料布或濕布覆蓋，以防止水分蒸發(fā)。

當(dāng)自由膨脹的混凝土分別在12h，16h，24h，36h時(shí)拆模，測(cè)量試件的初始長(zhǎng)度。將測(cè)定初始長(zhǎng)度后的試件浸入20±3℃的水中養(yǎng)護(hù)，分別測(cè)定3d，7d，14d的長(zhǎng)度，上述測(cè)長(zhǎng)齡期一律從成型日算起。試件測(cè)長(zhǎng)時(shí)，其方向和位置要固定一致，不得隨意變動(dòng)，測(cè)量每個(gè)試件長(zhǎng)度，應(yīng)重復(fù)3次，取其穩(wěn)定值。每組成型的三個(gè)試件，取其算數(shù)平均值作為長(zhǎng)度變化計(jì)算精確到1.0×10－5。限制膨脹率的計(jì)算公式如下：

式中：εt——試件在t齡期時(shí)的縱向限制膨脹率

lt——試件在t齡期時(shí)的長(zhǎng)度讀數(shù)

l0——試件長(zhǎng)度的初始讀數(shù)

l——試件的測(cè)量標(biāo)距。

1.2.2 力學(xué)性能測(cè)試

力學(xué)性能試驗(yàn)按照GB50204-2002《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》和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，抗壓強(qiáng)度測(cè)試采用邊長(zhǎng)為100mm立方體試件。

1.3 混凝土配合比

試驗(yàn)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(qiáng)度MPa

2 結(jié)果與討論

水膠比不同，會(huì)影響膨脹劑標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的強(qiáng)度值到達(dá)的時(shí)間，早期強(qiáng)度值越高，其到達(dá)該強(qiáng)度值的時(shí)間也越早，脫模時(shí)間亦應(yīng)提前。拆模時(shí)間決定了初始長(zhǎng)度的測(cè)試，初始長(zhǎng)度的變化會(huì)嚴(yán)重影響限制膨脹率的大小，所以拆模時(shí)間對(duì)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(shí)間應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際的情況來(lái)確定，拆模時(shí)間以成型后14h～20h為宜。不同水膠比、不同拆模時(shí)間時(shí)，相應(yīng)齡期的限制膨脹率見表4；不同水膠比、不同拆模時(shí)間和齡期時(shí)混凝土的強(qiáng)度見表5。

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，不同拆模時(shí)間對(duì)限制膨脹率的影響比較大。拆模時(shí)間12h，水中養(yǎng)護(hù)7d的限制膨脹率值均大于3×10-4，完全符合標(biāo)準(zhǔn)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(jīng)達(dá)不到2×10-4的標(biāo)準(zhǔn)值。

不同的水膠比使得試件的拆模時(shí)間不盡相同，水膠比小試件的拆模時(shí)間可以適當(dāng)提前，水膠比大的試件的拆模時(shí)間要有一定的延后。相同水膠比時(shí)，拆模時(shí)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(shí)間晚的試件，前期膨脹時(shí)不能吸收足夠多的水分來(lái)滿足它的膨脹，所以后期就沒有達(dá)到預(yù)先設(shè)計(jì)的膨脹值。對(duì)于水膠比為0.31的混凝土來(lái)說(shuō)，拆模時(shí)間應(yīng)該在10h到12h之間比較合適，拆模時(shí)的強(qiáng)度（見表5）大概在12h時(shí)滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求。水膠比為0.41的混凝土拆模時(shí)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(shí)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(huì)多一些水滿足水化時(shí)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(dāng)水膠比很低時(shí)，膨脹劑參與水化而產(chǎn)生膨脹的組分?jǐn)?shù)量會(huì)受到影響?；炷林械淖杂伤S水膠比的降低而減少，則膨脹劑中CaSO4的溶出量也會(huì)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(jié)構(gòu)[5—6]。同時(shí)，水膠比會(huì)影響混凝土的強(qiáng)度，如表5所示。過高的強(qiáng)度特別是過高的早期強(qiáng)度會(huì)抑制混凝土的膨脹。而較低的強(qiáng)度特別是較低的早期強(qiáng)度，會(huì)導(dǎo)致較多的膨脹變?yōu)闊o(wú)效膨脹消耗在塑性狀態(tài)的混凝土中，使得有效膨脹率減小。因此，要保證混凝土產(chǎn)生有效的膨脹，必須合理地選擇水膠比，保證強(qiáng)度的發(fā)展與膨脹相協(xié)調(diào)。

3 結(jié)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(shí)間可以適當(dāng)提前；水膠比大的混凝土，拆模時(shí)間要有一定的延后；相同水膠比時(shí)，拆模時(shí)間越晚，其限制膨脹率越小。

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

[1]王偉，郭艷.限制膨脹混凝土性能與應(yīng)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(guó)鐵道出版社，1989.

[3]李光明，逄魯峰等.免振搗混凝土的質(zhì)量控制要點(diǎn)及工作性能測(cè)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(yīng)力水泥及其應(yīng)用[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1985，7.

[5]閻培渝，陳廣智.養(yǎng)護(hù)溫度和膠凝材料組成對(duì)膨脹劑限制膨脹率的影響.建筑技術(shù)，2001.1

[6]廉慧珍，閻培渝.對(duì)膨脹劑在使用中出現(xiàn)問題的討論.施工技術(shù).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(fā)展，城市立交橋、高架橋逐漸出現(xiàn)在各個(gè)大中城市的街道上，成為了一道美麗的風(fēng)景線。但由于施工時(shí)沒有設(shè)計(jì)滴水槽，雨水沿橋側(cè)面漫流，造成外表面水漬、污染嚴(yán)重，影響了其表面的觀感效果。

某公司在某大學(xué)連接橋施工時(shí)，編制了詳細(xì)的施工方案，在考慮清水混凝土表面觀感時(shí)，著重考慮了在底板上設(shè)計(jì)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(jīng)刨床加工成光面，滴水槽距橋邊50mm。木條安裝時(shí)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(shù)檢查木條的安裝質(zhì)量，并涂刷脫模劑。該工程自交工使用一年來(lái)，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(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督及檢測(cè)。