DEIPA對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響

劉 俊，樊本誠(chéng)

(貴州港創(chuàng)建業(yè)建材有限公司，貴州 黔南 551200)

1 試驗(yàn)用原材料

水泥采用紅獅牌P.O42.5普通硅酸鹽水泥，詳細(xì)性能指標(biāo)參數(shù)見(jiàn)表1。

其他材料：粉煤灰采用貴州黔西電廠(chǎng)II級(jí)灰，該粉煤灰需水量比為96.3%，細(xì)度(45 μm方孔篩)為22.5%，燒失量為7.1%；外加劑采用貴陽(yáng)三圣特種建材有限公司生產(chǎn)的聚羧酸緩凝型高效減水劑；細(xì)骨料為貴州招商港灣建材有限公司生產(chǎn)的機(jī)制砂，該機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)為3.11，級(jí)配合理，亞甲藍(lán)值1.2，含粉量9.7%；粗骨料為貴州招商港灣建材有限公司生產(chǎn)的碎石。最大粒徑25 mm，5～25 mm連續(xù)級(jí)配，壓碎值10.3%。DEIPA由山東優(yōu)索化工科技有限公司生產(chǎn)，含量85%，分子式為C7H17NO3，分子量為163.2。

表1 水泥主要參數(shù)指標(biāo)

2 試驗(yàn)配比設(shè)計(jì)

本實(shí)驗(yàn)旨在研究分析DEIPA對(duì)混凝土性能的影響。先設(shè)計(jì)試驗(yàn)，觀(guān)察DEIPA在不同濃度下的狀態(tài)，再確定一較優(yōu)濃度，逐步減少膠材用量，同時(shí)觀(guān)察后期強(qiáng)度的增長(zhǎng)情況。具體試驗(yàn)配比如下。

2.1 C30試驗(yàn)配比設(shè)計(jì)

配合比設(shè)計(jì)見(jiàn)表2。

表2 C30試驗(yàn)混凝土配合比設(shè)計(jì) 單位：kg·m-3

2.2 C50試驗(yàn)配比設(shè)計(jì)

C50試驗(yàn)配比設(shè)計(jì)見(jiàn)表3。

表3 C50試驗(yàn)混凝土配合比設(shè)計(jì) 單位：kg/m3

3 力學(xué)性能分析

不同質(zhì)量濃度的DEPIA對(duì)混凝土性能的影響性質(zhì)類(lèi)似，幅度各有不同。在C30混凝土中，設(shè)計(jì)的試驗(yàn)由T-1至T-5，DEIPA質(zhì)量濃度由0遞增至8%，摻量均保持0.6%不變。如表4與圖1所示，DEIPA的質(zhì)量濃度由低到高，C30混凝土的7 d強(qiáng)度增長(zhǎng)值不斷增高，最高值高出最低值18.4%，早期提升強(qiáng)度效果顯著；隨著齡期的延長(zhǎng)，C30混凝土的28 d強(qiáng)度增長(zhǎng)值趨勢(shì)與7 d強(qiáng)度增長(zhǎng)值趨勢(shì)類(lèi)似，最高值高出最低值20.2%；隨著齡期的繼續(xù)延長(zhǎng)，于60 d該組試驗(yàn)各樣本強(qiáng)度增長(zhǎng)值出現(xiàn)了較大的變化，早期增長(zhǎng)值高的樣本到此時(shí)增長(zhǎng)乏力，早期增長(zhǎng)值低的樣本后來(lái)居上，由之前的T-1至T-5持續(xù)增高變?yōu)橛蒚-1至T-5持續(xù)降低，最高值T-1高出最低值T-5 93.0%；在90 d時(shí)，此趨勢(shì)被逐漸放大，隨著DEIPA的質(zhì)量濃度增加，由T-1至T-5增長(zhǎng)值逐漸降低，并且在樣本T-4中，出現(xiàn)強(qiáng)度負(fù)增長(zhǎng)的現(xiàn)象，T-5中此現(xiàn)象更加明顯。

表4 C30不同齡期強(qiáng)度增長(zhǎng)值 單位：MPa

圖1 C30不同齡期強(qiáng)度增長(zhǎng)值

在確定DEIPA使用質(zhì)量濃度后，隨著混凝土體系中水泥摻量降低，DEIPA的摻加對(duì)混凝土強(qiáng)度的增長(zhǎng)有不同的影響。在C30混凝土中，設(shè)計(jì)的試驗(yàn)由T-6至T-10，水泥摻量由250 kg/m3減少至230 kg/m3。如表4與圖1所示，水泥摻量由高到低，C30混凝土的7 d強(qiáng)度增長(zhǎng)值不斷降低，最高值高出最低值9.6%，早期強(qiáng)度明顯降低；隨著齡期的延長(zhǎng)，C30混凝土的28 d強(qiáng)度增長(zhǎng)值趨勢(shì)與7 d強(qiáng)度增長(zhǎng)值趨勢(shì)類(lèi)似，最高值高出最低值42.4%；隨著齡期的繼續(xù)延長(zhǎng)，于60 d該組試驗(yàn)各樣本強(qiáng)度增長(zhǎng)值出現(xiàn)了較大的變化，由之前的T-10至T-6持續(xù)增高變?yōu)橛蒚-10至T-6持續(xù)降低，最高值T-10高出最低值T-6 28.0%；在90 d時(shí)，此趨勢(shì)被逐漸放大，隨著水泥摻量降低，由T-10至T-6增長(zhǎng)值逐漸降低，并且在樣本T-6中，出現(xiàn)強(qiáng)度負(fù)增長(zhǎng)的現(xiàn)象。

如表5與圖2所示，在標(biāo)號(hào)為C50的混凝土中，整體強(qiáng)度增長(zhǎng)效果趨勢(shì)與C30混凝土類(lèi)似，不過(guò)整體偏差被放大，趨勢(shì)更明顯；在F-1至F-5試驗(yàn)中，摻加的DEIPA質(zhì)量濃度由0遞增至8%，如表5與圖2所示，對(duì)比C30混凝土，強(qiáng)度增長(zhǎng)值前后倒置的情況被提前至28 d，在60 d時(shí)就出現(xiàn)了三組強(qiáng)度負(fù)增長(zhǎng)的情況，而在90 d時(shí)，除去DEIPA摻加質(zhì)量濃度為0的基準(zhǔn)樣本，其他樣本均出現(xiàn)強(qiáng)度負(fù)增長(zhǎng)，使用質(zhì)量濃度最高的T-5樣本60天強(qiáng)度倒縮9.7 MPa。

表5 C50不同齡期強(qiáng)度增長(zhǎng)值 單位：MPa

圖2 C50不同齡期強(qiáng)度增長(zhǎng)值

在確定DEIPA使用質(zhì)量濃度后，在C50混凝土中，設(shè)計(jì)的試驗(yàn)由F-6至F-10，水泥摻量由250 kg/m3減少至230 kg/m3。如表5與圖2所示，強(qiáng)度增長(zhǎng)值前后倒置的情況同樣被提前至28 d，并且于90 d出現(xiàn)兩組強(qiáng)度負(fù)增長(zhǎng)情況，對(duì)于比C30混凝土T-6至T-10試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果趨勢(shì)隨著混凝土標(biāo)號(hào)的提升被放大。

4 結(jié) 論

綜上所述，DEIPA分散于混凝土體系中后，對(duì)于水泥起到表面活性劑的作用，降低其表面能，防止其團(tuán)聚，更好地與游離水接觸，極大地促進(jìn)了水化反應(yīng)，使混凝土早期強(qiáng)度增長(zhǎng)明顯；但由于水化反應(yīng)過(guò)于劇烈，產(chǎn)生的水化熱破壞了混凝土體系的穩(wěn)定性，造成了更多的微小裂縫和缺陷，這些問(wèn)題隨著混凝土齡期的增長(zhǎng)被逐步放大，以至于強(qiáng)度后期增長(zhǎng)乏力甚至于倒縮現(xiàn)象的出現(xiàn)，此類(lèi)問(wèn)題于高標(biāo)號(hào)混凝土中體現(xiàn)更加明顯。但是隨著DEIPA使用質(zhì)量濃度的降低與混凝土體系中水泥摻量的降低，此情況得以明顯改善；在后期強(qiáng)度增長(zhǎng)值降低與出現(xiàn)強(qiáng)度負(fù)增長(zhǎng)的情況主要由以下原因造成。

1)DEIPA促使水泥分散，提高整體水化速率，使得混凝土早期強(qiáng)度增長(zhǎng)值高，并造成后期繼續(xù)參與水化反應(yīng)的反應(yīng)物減少，使得混凝土后期強(qiáng)度增長(zhǎng)值降低。

2)早期水化反應(yīng)過(guò)快，導(dǎo)致反應(yīng)產(chǎn)生的水化熱過(guò)大，破壞了整體的穩(wěn)定性，產(chǎn)生不可逆的缺陷，隨著齡期增長(zhǎng)，后期缺陷被放大，造成了混凝土強(qiáng)度負(fù)增長(zhǎng)的情況。

由此可得出以下結(jié)論：

1)高濃的DEIPA對(duì)混凝土早期強(qiáng)度的強(qiáng)烈促進(jìn)作用使得后期強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢，且混凝土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性被破壞，易出現(xiàn)強(qiáng)度負(fù)增長(zhǎng)現(xiàn)象。

2)逐步降低水泥摻量，在DEIPA的作用下，提高了水泥的利用率，混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)值整體趨勢(shì)走向較為理想。

由于各地區(qū)原材料性能不同，針對(duì)此類(lèi)物質(zhì)的可用性，仍需要根據(jù)各地區(qū)的具體情況來(lái)確定，使用時(shí)需留意觀(guān)察混凝土中、后期強(qiáng)度的增長(zhǎng)情況。

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