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减缩剂对水泥砂浆及超高性能混凝土收缩性能的影响
邹小童;武建好;李星辰;王佳乐;光鉴淼
【期刊名称】《混凝土与水泥制品》
【年(卷),期】2024()6
【摘要】研究了不同掺量的减缩剂(SRA)对水泥砂浆塑性收缩开裂、水泥水化热、水泥砂浆毛细管负压的影响,以及SRA掺量(1%、3%、4%)对超高性能混凝土(UHPC)抗压强度和收缩性能的影响。
结果表明:SRA可显著降低水泥砂浆的开裂面积、平均和最大裂缝宽度,当SRA掺量为4%时,缓解塑性收缩开裂的效果最佳,开裂面积、平均和最大裂缝宽度与基准组相比分别降低了52.1%、35.0%和
48.4%;SRA通过延缓毛细管负压的发展,降低了水泥砂浆的塑性收缩开裂;随着SRA 掺量的增加,UHPC的抗压强度提高越明显,UHPC的收缩显著降低;当减缩剂掺量为4%时,UHPC的28 d抗压强度达140.0 MPa,收缩率最低。
【总页数】5页(P18-21)
【作者】邹小童;武建好;李星辰;王佳乐;光鉴淼
【作者单位】江苏双龙集团有限公司;江苏苏博特新材料股份有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TU528.01
【相关文献】
1.预湿珊瑚砂与减缩剂复合作用对超高性能混凝土性能影响的研究
2.膨胀剂、减缩剂对超高性能混凝土自收缩性能的影响
3.珊瑚砂负载减缩剂对超高性能混凝土基
体性能的影响4.膨胀剂、减缩剂对超高性能混凝土圆环约束收缩性能的影响5.减缩剂对超高性能混凝土性能的影响研究
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创造革新NA-SP系列混凝土(砂浆)减缩剂的研究与应用胡玉初 鹿立云 徐汉丰 吴绍章(南京水利科学研究院 210024)1 减少干燥收缩的原理关于混凝土干缩(干燥收缩)的机理的解释有许多理论,如毛细管张力理论,表面吸附理论,层间水理论等,其中以Pow ers T C等人研究提出的混凝土的干燥收缩的毛细管张力理论最为有力,影响最大,在1968年的国际会议上也被确认。
根据这一理论认为,由于存在于水泥凝胶孔隙中的水分而发生的毛细管张力造成了混凝土的收缩。
即混凝土中存在有极细的孔隙(毛细管),水从中逸出,在这些毛细孔中产生毛细管张力从而使混凝土产生变形,造成干缩。
NA-SP系列减缩剂主要是通过降低液体的表面张力以减少混凝土(砂浆)的干缩。
2 试验材料及技术条件211 材料水泥:普通硅酸盐水泥525号;砂:天然中砂;石:卵石,二级配,粒径5～10mm占40%,10～20mm占60%,混凝土减缩剂为NA2SP0及NA2SP1 (简称SP0及SP1),易溶于水。
212 技术条件干缩试件尺寸:砂浆试件为40mm×40mm×160mm,混凝土试件为100mm×100mm×515mm。
试件成型及养扩方法等按GB8076-87有关规定执行。
测量干缩方法:测量干缩的试件在成型完24h 脱模并即测量长,测毕,立即送至温度为(20±1)℃,相对湿度为55%～60%的室内存放,按要求龄期进行长度测量,混凝土长度用比长仪,砂浆长度用外径千分尺测定。
3 试验结果311 砂浆部分(1)NA2SP0的减缩效果。
在保持砂浆流动度基本相同的情况下用三种掺量分别比较了减缩效果的大小,其结果见表1。
从表1可知,当NA2SP0的掺量为110%、115%及210%时,都使砂浆的干缩率减少,特别在早期2d 时,减缩效果更是明显,通常砂浆都处于收缩状态,而掺NA2SP0后,砂浆却产生了微膨胀,在110d的干燥龄期内,掺NA2SP0的砂浆干缩率比不掺的最少能减少32%(如表中掺量为110%的情况),掺115%及2.0%的最少能减少39%,在110d干燥存放期内不同掺量时的减少收缩范围如下(早期微膨胀不计在内):NA2SP0掺量,% 减少收缩范围,% 11082～32 11586～39 21091～39(2)NA2SP1的减缩效果。
减缩剂内掺对水泥砂浆材料性能的影响任慧韬;郭磊【摘要】对比研究了减缩剂单掺及与减水剂复掺对砂浆收缩、抗压强度及抗折强度的影响,并采用扫描电子显微镜(SEM)对掺有减缩剂的水泥石水化产物的微观形貌进行了研究.结果表明:减缩剂内掺对砂浆试件有明显的减缩效果,单掺和复掺下的28 d减缩率分别达到了50％和35％,早期减缩效果尤为明显,且早期出现微膨胀现象,膨胀量达到了总收缩的20％,这些膨胀有效补偿了试件的自收缩;减缩剂的掺入对不同龄期的砂浆抗压强度及抗折强度都有不同程度的不利影响,复掺减缩剂和减水剂可降低这种不利影响,使其控制在10％以内;掺有减缩剂的水化速度减慢,减缩剂不仅具有降低孔溶液表面张力的物理作用,还具有参与水泥水化反应的化学作用,从而影响水泥的水化产物及浆体的力学性能.%The effect of mixing with shrinkage reducing admixtures (SRA) only and compounding with superplasticizer (SP) on shrinkage, compressive strength and flexural strength of mortar were comparatively investigated. The mierostrueture of the cement was determined by scanning electron microscopy (SEM), and the effects of SRA on the mierostrueture of cement hydration production products were studied. Results show that SRA can obviously reduce the shrinkage of mortar. The addition of SRA results in a reduction in shrinkage of 50% and 35% (compounding with SP) at 28 d, as compared to the control mixture. The shrinkage reducing effect of SRA is particularly evident at early age. Mortar containing SRA have indicated an expansion at early age, it's about 20% of total shrinkage, and these expansion effectively compensate the specimen shrinkage. SRA has a certain negative effect onthe compressive strength and flexural strength of mortar. Compounding with SRA and SP can reduce the negative effect within 10%. SRA retards hydration of cement pastes and has physical and chemical effects in cement paste. SRA has physical effects to reduce the surface tension of pore solution, also has chemical effects of the hydration of cement to affect cement hydration products and mechanical properties of cement pastes.【期刊名称】《建筑科学与工程学报》【年(卷),期】2012(029)003【总页数】6页(P55-60)【关键词】减缩剂;表面张力;水泥砂浆;收缩;抗压强度;抗折强度【作者】任慧韬;郭磊【作者单位】大连理工大学建设工程学部,辽宁大连 116024;大连理工大学建设工程学部,辽宁大连 116024【正文语种】中文【中图分类】TU528.0420 引言由于混凝土抗拉强度较低，因此一旦混凝土收缩过大，将会导致混凝土开裂，这种开裂特别容易发生在早期，这是由于混凝土早期强度相对较低。
混凝土收缩开裂与减缩防裂剂的研究混凝土是建筑行业中使用最广泛的建筑材料，其强度、耐久性和经济性等优点使得混凝土在建筑行业中起着不可替代的作用。
然而，由于混凝土由于配料中水泥等成分的水化反应，混凝土体存在收缩现象，可能导致混凝土体在使用过程中开裂，这对混凝土构件的使用寿命和承载能力有很大的影响。
因此，研究混凝土收缩开裂与减缩防裂剂是建筑行业的一项重要任务。
有研究表明，混凝土开裂的主要原因是内外应力的不平衡，研究者通过研究表明，在使用混凝土构件时，以提高混凝土构件的刚度、密实性和结构性能等方面，有效地减少混凝土体的收缩现象，减少混凝土收缩开裂的可能性。
此外，减缩防裂剂在防止混凝土开裂中也发挥着重要作用。
减缩防裂剂是指在混凝土中添加的一种特殊材料，其作用是减少混凝土的收缩，从而减少混凝土开裂的可能性。
几种常用的减缩防裂剂包括聚砜醚乙烯树脂，碳酸钙，海绵石，微孔硅酸镁等。
最后，要有效地防止混凝土开裂，要从研究、设计、施工等方面全面考虑。
首先，在混凝土研究阶段，实验室要对混凝土抗压强度、减缩率、抗折强度等进行测试，确保混凝土的质量符合施工要求；其次，在混凝土的设计阶段，要结合现场条件，恰当选择减缩防裂剂，合理设计混凝土构件的尺寸和形状，防止混凝土的收缩损伤；最后，在混凝土的施工阶段，混凝土与减缩防裂剂应严格按照规定的比例配制。
在混凝土施工过程中，应采取有效措施，以减少水泥浆体收缩，提高混凝土构件的使用性能。
以上就是有关混凝土收缩开裂与减缩防裂剂研究的简要介绍。
混凝土是建筑行业中使用最广泛的建筑材料，要想有效地防止混凝土开裂，必须从研究、设计、施工等多方面全面考虑，提高混凝土构件的刚度、密实性和结构性能，合理选择减缩防裂剂，有效的控制混凝土的收缩现象，使混凝土构件具有较高的使用性能。
前言水泥基自流平砂浆是在不平的水泥基底上使用，提供一个合适的、平整、光滑的和坚固的铺垫基底，以架设各种地板材料[1]。
它具有流动性及稳定性好、施工简便快速、劳动强度低、光洁平整、流平层厚度薄等优点[2]，是大型超市、商场、停车场、工厂车间、仓库等地面铺筑的理想材料，也是建筑地面施工的一个发展方向，市场潜力很大。
自流平砂浆通常大面积施工，高表面/体积比导致的蒸发作用和剧烈的水化反应会引起显著的化学收缩使其易产生收缩开裂[3]。
有效抑制自流平砂浆的收缩和开裂成为大家关注的主要问题。
水泥基材料在硬化过程中因毛细孔内水分的失去将造成宏观体积的收缩，主要有水分蒸发产生的干燥收缩和化学收缩引起的自生收缩[4]。
砂浆的收缩可通过延长养护时间、降低水灰比、掺入纤维、掺加减缩剂等措施来有效抑制[5]；掺入膨胀剂是抑止或补偿收缩的广泛认可的措施[6]。
本文研究了减缩剂和膨胀剂对水泥基自流平砂浆的自收缩和干燥收缩的影响，同时研究了掺减缩剂时塑性裂缝的发生情况，并从减缩剂和膨胀剂的作用机理出发，对所发生的试验结果进行了分析。
1原材料和试验方法1.1原材料水泥：42.5R 普通硅酸盐水泥。
砂：细度模数为1.5的石英砂。
减水剂：聚羧酸系Rheoplus 26Rcc(A1)，液体，固含量为27.1%。
膨胀剂：钙钒石类膨胀剂，7d 水中限制膨胀率0.03%。
减缩剂：JM-SRA 型减缩剂，是一种烷基聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂，淡黄色液体，密度为1.02。
1.2主要试验方法干燥收缩：根据JCJ70-90《建筑砂浆基本性能试验方法》中规定进行。
自收缩[7]：成型试件规格为40mmX40mmX160mm ，养护24h 后脱模，测初始长度L 0。
放入温度为23℃±2℃，相对湿度50%±5%的恒温恒湿的室内，在试件上方始终用透明塑料进减缩剂和膨胀剂对水泥基自流平砂浆收缩开裂性能的影响比较研究彭家惠，董素芬（重庆大学材料科学与工程学院建材系重庆400045）作者简介:彭家惠(1962－)，男，重庆人，教授，博士生导师，主要从事建筑节能与保温材料的研究。
混凝土减缩剂的作用机理和主要特点混凝土的减缩剂是指一种针对混凝土减少收缩变形而添加的一种化学药剂。
它的作用机理是通过改变混凝土物理和化学性质，减少水泥胶固化收缩的能力，从而减少混凝土的收缩变形。
混凝土减缩剂的主要特点包括：减少混凝土收缩变形、提高混凝土的抗裂性能、改善混凝土的工作性能、改善混凝土的耐久性等。
混凝土在固化过程中会发生收缩变形，这是由于水泥胶凝固化时释放的热量引起其体积收缩以及干燥过程中水分的蒸发引起的收缩。
这种收缩变形容易导致混凝土表面龟裂、内部空隙的形成以及混凝土整体的变形。
混凝土减缩剂通过以下几个方面减少混凝土的收缩变形：1.减少水泥胶固化收缩：混凝土减缩剂可以改善水泥胶的力学特性，减少其缩胀性能。
一方面通过吸附水泥颗粒的自由水，减少水泥颗粒在胶凝过程中释放的水分，减轻收缩变形；另一方面通过改变胶凝产物（水化产物）的形态和分布，减少水泥胶固化过程中的收缩能力。
2.调节混凝土的流变性：混凝土减缩剂通过改变混凝土的流动性，使其在施工中更易于抹平和排气。
这样可以减少混凝土内部的空隙和微裂纹的形成，进而减少混凝土的收缩变形。
3.控制混凝土固化过程：混凝土减缩剂通过延缓水泥胶的凝固时间和硬化速率，使其固化过程更加均匀和平缓。
这可以减少收缩变形的发生，并有助于形成更加紧密的结构。
4.促进水泥胶的成熟：混凝土减缩剂可以改善水泥胶的成熟度和均一性。
较高的成熟度有助于形成更加强密的混凝土结构，从而减少收缩变形的发生。
1.减少混凝土的收缩变形：混凝土减缩剂通过上述机理减少混凝土收缩变形，可以有效地减少混凝土的收缩裂缝，并提高混凝土的整体稳定性。
2.提高混凝土的抗裂性能：混凝土减缩剂可以增强混凝土的抗裂性能，减少由收缩变形引起的裂缝产生，提高混凝土的耐久性和使用寿命。
3.改善混凝土的工作性能：混凝土减缩剂可以改善混凝土的流动性和易抹平性，提高混凝土的施工性能和工作效率。
4.提高混凝土的耐久性：混凝土减缩剂可以改善混凝土的抗渗性和耐久性，减少混凝土内部的孔隙和微观裂纹的形成，从而提高混凝土的耐久性。
第15卷第6期 2007年12月安徽建筑工业学院学报(自然科学版)Journal of Anhui Institute of Architecture &IndustryVol.15No.6 Dec.2007 收稿日期:2007209206基金项目:铁道部科技司项目(G2006);中南大学研究生创新基金项目(053720010)。
作者简介:刘 竞(1982-),男,硕士研究生,研究方向为海工高性能混凝土及新型高耐久结构。
减缩剂对水泥基材料减缩效果的研究刘 竞, 邓德华, 赵腾龙, 尹 明(中南大学土木建筑学院,长沙 410075)摘 要:综述水泥基材料各类常见收缩的特点、机理及对水泥基开裂的影响。
通过自由收缩、质量损失、强度、平板抗裂性等试验研究减缩剂(SRA )的减缩抗裂效果。
加入SRA ,砂浆早期收缩明显减小,且减缩率前7d 最大。
而质量损失早期高于未加SRA 的,后期则趋于平缓;SRA 降低砂浆抗压、抗折强度。
这与SRA 降低砂浆孔隙水表面张力、延缓水泥水化、改变孔结构有关。
平板抗裂对比试验表明:抗裂效果聚丙烯纤维最好,减缩剂次之,膨胀剂最差。
关键词:水泥基;收缩;减缩剂;抗裂性中图分类号:TU528 文献标识码:A 文章编号:100624540(2007)062067206E ffect of shrinkage reducing agent on shrinkage of cement based materialsL IU jing , D EN G De 2hua , ZHAO Teng 2long , YIN Ming(School of Civil and Architectural Engineering ,Central Sout h University ,Changsha 410075,China )Abstract :The dry shrinkage ,autogenous shrinkage ,chemical shrinkage ,plastic shrinkage of cement based materials including the character ,mechanism ,factors ,occurring time ,relations and the influence on cracking are summarized firstly.The effect on cement based mortar was studied by experiments including free shrink 2age ,mass loss rate ,strength ,flat 2restrained cracking resistance text.The results show :the addition of shrinkage reducing agent (SRA )reduced the early shrinkage significantly ,especially in first 7days.The mass rate of mortar with SRA was higher than that without SRA ;The SRA reduced the compressive and flexural strength of mortar.It is because SRA reduces the surface tension of capillary pore water ,delays the hydration of cement ,and changes the pore structures.The flat cracking resistance text shows :The effect of polypropyl 2ene fibers was the best in cracking resistance ,and then the SRA ,the addition of expansive agent was the worst in the three adopted measures.K ey w ords :cement based ;shrinkage ;shrinkage reducing agent ;cracking resistance 水泥基材料收缩是引起砂浆或混凝土开裂的最主要原因。
目前关于水泥基材料的收缩类型和机理较复杂,其发生机理、收缩时间、控制措施一直困扰着以水泥基材料为主的建筑工程界。
尤其是随着高性能混凝土应用的增多,低水胶比、高效减水剂和矿物掺和料细粉的使用使水泥基材料的自收缩和干燥收缩量增加,且以早期尤为明显[1],混凝土的收缩开裂问题也越发严重。
开裂不仅影响混凝土构筑物的美观,也加快混凝土的劣化过程。
尤其对于处于恶劣环境的钢筋混凝土构筑物,如:海洋、寒冷冰冻地区、硫酸盐或碳化等化学侵蚀严重地区。
裂缝使空气、水、有害介质等更易侵入,更快的引起钢筋锈蚀或水泥基材料的劣化,严重降低混凝土材料的耐久性和构筑物的服役寿命。
减小水泥基材料的收缩已成为当前工程界研究的重点。
目前解决的主要方法有使用膨胀水泥;向水泥基材料中加入减缩剂、膨胀剂、钢纤维或聚丙烯纤维;改善养护条件、加强二次抹面等表面处理等。
由于混凝土减缩剂不受混凝土配合比的限制,在低水灰比、高水泥用量的条件下可发挥出优良的减缩效果。
同时,减缩剂与水泥的适应性好,在不同品种的水泥中都可发挥出良好的减缩效果。
加入混凝土减缩剂是预防混凝土收缩开裂的重要措施之一[2]。
本文首先综述了各种水泥基材料常见的收缩类型、特点、机理、影响因素、发生时间、各种收缩的相互关系及对水泥基材料开裂的影响。
然后重点研究减缩剂对水泥砂浆的性能影响并通过平板约束试验对比评价加入减缩剂、掺加纤维、使用膨胀剂对提高砂浆抗裂性的应用效果。
1 水泥基材料的收缩工程中最常见水泥基材料的收缩是:干燥收缩、自收缩、化学收缩、塑性收缩。
且各种收缩不是孤立存在于水泥水化的某一特定阶段,而是几种收缩相互交错产生,相互影响。
而且对于低水胶比高性能混凝土,早期干燥收缩和自收缩是引起混凝土开裂最主要原因[3]。
1.1 干燥收缩干缩是由于水泥基材料中的毛细管水向外蒸发散失而产生的收缩。
干缩随水泥基凝胶体内部的孔溶液湿度范围不同而不同。
当相对湿度在45%～90%时,毛细管压力起主要作用。
当水泥与水拌和后,水化硅酸钙凝胶会慢慢填充拌和水空间但又不可能完全密实地填满所有空间,因而剩余的拌和水便会在硬化水泥浆体中形成毛细管网。
毛细管里的吸附水和游离水对干缩起至关重要的作用。
因为毛细管的张力(Ps)可表示为:Ps=2γ/R(1)其中,γ为液体的表面张力;R为毛细管水的曲率半径。
随着毛细管水的散失,R变小,Ps增大,毛细管水张力作用于孔壁产生拉力,进而导致宏观的水泥基材料的收缩。
因此毛细管压力是由表面张力与凹液面共同作用而引起的。
上述的作用机理仅发生在一定孔径范围的毛细管孔中。
当孔径超过50nm时,水中的表面张力变得微乎其微;而当孔径小于2.5nm时,凹液面不能形成。
由Powers方程(式2):水灰比越大、水化程度越低,水泥基材料的毛细空隙率越大,进而后期失水引起的收缩也就越大。
V p=100W/C—36.15α(2)其中,V p为毛细孔隙率,W/C为水灰比,α为水泥的水化程度。
1.2 自收缩自收缩是指水泥基材料在不向外界失水的情况下,因水泥基内部相对湿度的减小而造成的收缩变形。
在水化开始几个小时内归因于化学收缩。
自收缩从初凝就明显发生,并随着水化速度的减缓而逐渐减小。
水泥基材料的自收缩是水泥水化引起毛细管张力造成的。
水泥初凝后,随着水泥水化,水泥基材料的内部水量逐渐减少,孔隙和毛细管中的水也逐步吸收减少,孔内水饱和蒸汽压随之降低,导致毛细管中液面形成弯月面,使毛细管压升高而产生毛细管应力,造成基材受负压作用,引起自收缩。
在水灰比较高的情况下,水泥基材内部形成的毛细管较粗,产生的毛细管张力小,自收缩值也很小;但在水灰比较低的情况下,水泥基材内形成的毛细管很细,产生的毛细管张力很大,自收缩值也将很大。
在水泥基材早期强度较低时,自收缩的发展速度很快。
即使在100%相对湿度条件下养护,自收缩也会发生,自收缩受水灰比或水胶比及大量活性掺和料的影响显著,所以在高强和高性能混凝土中表现明显。
水泥基材的自收缩和干缩是有区别的。
自收缩与干缩一样,都是由于水的迁移引起的。
干缩是由于水向外蒸发散失引起而产生收缩。
自收缩是水泥基材的内部水泥水化消耗水分引起毛细管负压产生张力造成的收缩。
干缩通常发生在水泥基材的表面,而自收缩在基材体内相当均匀地发生,而不仅仅在表面发生。
自收缩集中发生于水泥拌合后的初期,一般发生在初凝后,尤以初凝到1d龄期时最显著。
常在模板拆除之前,大部分自收缩已经产生。
大部分干缩的发生时段一般在拆模以后,1年龄期以内。
自收缩与干缩在不同强度86安徽建筑工业学院学报(自然科学版) 第15卷的水泥基材中表现程度不同。
如:高强或高性能混凝土的致密性高于普通混凝土,在减少泌水的同时也减弱外部养护水对混凝土的湿养护作用,因而高强或高性能混凝土收缩以自收缩为主,而普通混凝土以干缩为主。
干缩在普通混凝土中占所有收缩的比例较大,占收缩总量近80%～90%,且随时间的延长而不断增大。
图1和图2就是自收缩和干燥收缩共同作用产生开裂、龟裂的结果。
图1 自收缩与干缩共同引起的开裂(1:20)图2 自收缩与干缩共同引起的龟裂(1:5)1.3 化学收缩化学收缩由水化前后反应物体积变化所致。
水泥熟料中的各种组分与水发生水化反应,各反应产物总体积小于水化前水泥与水的总体积,从而导致反应后体积减小[4]。
化学收缩随着水化龄期的延长而增大,从水化开始的前3d 的化学收缩增长速率最快,以后减缓,14d 以后明显减小,常与干燥收缩并存。
化学收缩一般随着胶凝材料用量和水胶比的增大而增大,所以在高强、高性能水泥基材料中,化学收缩所占的比例要比普通材料高。
1.4 塑性收缩塑性收缩一般发生在水泥基材料硬化前,大约发生在水化开始后的3～12h 。
主要由于硬化前水泥基材料表面的水分蒸发速度大于材料由内至外的泌水速度,水泥基表面产生的收缩应力大于此时材料所能承受的拉应力就产生塑性收缩。
塑性收缩主要与此时水泥基材料的抗拉极限、环境温度、相对湿度及风速有关。
图3是典型的由于初期养护不当而产生的塑性收缩。
图3 塑性收缩引起的表面裂缝(1:5)1.5 收缩与开裂的关系水泥基材料收缩的重要性及其危害很大程度上是因为与开裂有关[5～6]。
