HME膨胀剂对混凝土收缩开裂的影响

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1、CMYK材料研究与应用HME膨胀剂对混凝土收缩开裂的影响闫战彪陈国磊孟振亚（江苏苏博特新材料股份有限公司）【摘要】本文研究了HME膨胀剂对混凝土干缩收缩、自干燥收缩、轴向抗拉强度、弹性模量和圆环开裂的影响，系统评价了膨胀剂对混凝土收缩开裂性能的影响规律。结果表明：HME膨胀剂能显著提升补偿收缩混凝土的抗开裂性能，在干燥养护条件下，HME膨胀剂的掺入对混凝土的干燥收缩表现出明显的抑制效果，显著推迟混凝土圆环干燥开裂时间和初裂宽度；在密封养护条件下，HME膨胀剂的掺入能完全消除混凝土的早期自干燥收缩，产生自膨胀；在标准养护条件下，HME膨胀剂的掺入对混凝土的轴向抗拉强

2、度有一定的提升作用，对混凝土的弹性模量无明显影响，改善了混凝土脆性，提高了混凝土的抗裂性。【关键词】HME膨胀剂；干燥收缩；自干燥收缩；开裂风险1前言响规律，可以为工程实践作理论参考。随着国民经济的健康快速发展，大量的基础设施、2试验概况桥梁工程兴建起来，人们对桥梁这种基础设施也逐渐提2.1试验原材料出更高的要求，混凝土在桥梁结构中占据非常重要的地水泥采用江南小野田水泥公司生产的P.Ⅱ52.5硅位，高性能混凝土为推动桥梁结构的技术进步做出了积酸盐水泥，粉煤灰采用南京华能电热厂生产的Ⅰ级粉煤极的贡献。但是桥梁工程结构混凝土开裂问题比较普灰，膨胀剂采用江苏苏博特新材料

3、股份有限公司自主研遍，从近些年来我国公路桥梁普查情况看，在用混凝土发生产的新型膨胀剂HME，粗集料为5～20mm连续级配桥梁，在环境介质和疲劳荷载等侵蚀下，各种桥梁在运的玄武岩碎石；细集料为细度模数为2.6的河砂；减水行阶段，会出现不同程度的混凝土开裂和钢筋锈蚀现象，剂采用江苏某公司生产的聚羧酸减水剂，水为普通自来[1-2]这很大程度上影响混凝土结构的耐久性和使用寿命。水。水泥、粉煤灰和膨胀剂的化学组成见表1所示。通过何种途径来降低混凝土开裂的风险已成为当前工程界研究的重点。水泥混凝土是一种水硬性胶凝材料，表1水泥、粉煤灰和膨胀剂的化学组成（wt.%）原材料CaO

4、MgOFe2O3Al2O3SiO2SO3LossTotal自浇筑成型开始并处于自然环境中的水泥混凝土结构，水泥63.121.083.444.9220.983.252.0998.88在其水化硬化的整个过程中，由于自身的水化反应以及粉煤灰1.770.614.3132.1856.210.922.0398.03向周围环境介质的失水过程，存在着自收缩、干燥收缩膨胀剂50.711.310.5414.311.5028.151.8598.37和温降收缩，约束条件下的收缩引起混凝土开裂，是造2.2配合比成工程质量事故的主要原因。利用膨胀剂在水化过程中试验用混凝土配合比设计见表2，胶

5、凝材料总量为产生的体积膨胀补偿水泥混凝土的体积收缩是防止混3[3-4]380kg/m，粉煤灰掺量固定为30%，膨胀剂为等质量内掺凝土材料收缩开裂的有效措施之一。我国于上世纪取代胶凝材料总量10%，砂率0.39，水胶比为0.45。60年代开始并应用膨胀剂，但目前国内外的研究较多集中在膨胀剂的作用机理及其补偿收缩效果方面[5-6]，表2试验用混凝土配合比（kg/m3）编号水泥粉煤灰膨胀剂粗集料细集料水减水剂水胶比关于膨胀剂对混凝土抗裂风险的综合评估的研究鲜见0%HME266114010907001710.760.45报道。10%HME239.4102.63811907

6、001710.760.45本文通过大量的实验探索成功开发了一种新型的膨胀剂HME，研究了HME膨胀剂对混凝土干缩收缩、自2.3试验方法干燥收缩、轴向抗拉强度、弹性模量和圆环开裂的的影混凝土干燥收缩试验参照GB/T50082-2009《普通响，系统评价了HME膨胀剂对混凝土收缩开裂性能的影混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》进行，成型CMYK材料研究与应用棱柱体试件，试模为100㎜×100㎜×515㎜钢试模，标在温度为20℃，相对湿度为60%养护条件下的干燥收缩准养护24±2h后脱模，然后将试件放置在温度为(20±随水化龄期变化的曲线。由图可以看出，不掺HME的混

7、1)℃，相对湿度为(60±5)%的干燥条件下养护至规定龄凝土基准试件在20℃干空中养护时，随着水泥浆体的期测试其干燥收缩率。混凝土轴向抗拉强度试验按水化和低湿条件下自身水分的散失，试件呈持续收缩变TJT270-1998《水运工程混凝土试验规程》进行，试模为形特征。当HME等质量取代胶凝材料总量的10%掺入混100㎜×100㎜×550㎜钢试模，两端板中各有一个凝土后，掺HME的混凝土试件在干空养护条件下存在三φ14.2mm的中心孔，固定预埋φ18mm的螺纹钢筋，标种体积变形，一种是由水泥水化引起的化学减缩，一种准养护24±2h后脱模，然后将试件继续标养至规定龄是试件

8、在干空低湿