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随着外加剂技术的发展,混凝土走向高强高性能化。作为混凝土安全性的重中之重,混凝土的体积稳定性特别是高性能混凝土的收缩开裂问题广受专家学者重视。与传统外加剂相比,作为新一代的高性能外加剂聚羧酸系减水剂有着更为优异的表现,故开展外加剂特别是聚羧酸外加剂对混凝土的收缩开裂等体积稳定性的研究有着重要的意义。
本文主要是针对于常见结构形式,研究聚羧酸系高效外加剂对混凝土收缩性能的影响,从外加剂对水泥水化、微观结构、水分传输的影响角度探讨其对混凝土塑性收缩、自收缩和干燥收缩的影响机理。主要研究结论如下:
在塑性收缩和抗裂方面,聚羧酸系减水剂比萘系减水剂表现要好。在适宜掺量范围内,较高的减水剂掺量或水胶比会引起较大的塑性收缩。混凝土塑性抗拉强度和动弹性模量发展等反映了混凝土抗变形的能力,抗拉强度和动弹性模量越高,混凝土的抗变形能力越强,越不容易开裂。缓凝组分延缓水化,降低早期收缩,早强组分加速水化,增大早期收缩,是缓凝组分收缩的3倍。水化特性反映了胶凝材料的水化反应情况,适当的缓凝可以减小混凝土早期收缩变形量,减小开裂可能性。
在干燥收缩量方面,聚羧酸系减水剂低于萘系减水剂。增大掺量,干燥收缩增大,增大至过掺,其值有所下降。干燥收缩与混凝土内部水分传输、毛细孔结构及孔溶液表面张力有关,较低的内部湿度、较细的毛细孔结构和较高的孔溶液表面张力都会使干燥收缩值增大。缓凝组分的掺入会使干燥收缩值增加约6%,引气组分则使其增加约12%,而早强组分使小孔径数目明显增多从而使干燥收缩增加约45%。自干燥收缩模型与干燥收缩相似,但失水机理不同,毛细管张力由水化耗水形成。
在配筋混凝土板构件试验中,靠近混凝土边缘及表面的位置湿度扩散较快,混凝土收缩应变略大。聚羧酸减水剂相对萘系减小了收缩应变,由于混凝土与钢筋的协同变形效应,配筋可以减小混凝土的收缩变形,其减小的幅度与配筋率有关。