林立寬

（重慶交通大學土木建筑學院　重慶　400074　廣西壯族自治區(qū)百色公路管理局　廣西　百色　533000）

化學外加劑對混凝土徐變的影響規(guī)律研究

林立寬

（重慶交通大學土木建筑學院重慶400074廣西壯族自治區(qū)百色公路管理局廣西百色533000）

通過自制混凝土徐變的加載裝置，研究萘系減水劑和減縮組分等對等比混凝土徐變的影響規(guī)律。同時，研究其徐變影響的原理。結果顯示，聚羧酸減水劑可以明顯控制混凝土發(fā)生徐變。其中，早強聚羧酸減水劑的效果最為明顯；緩凝組分對混凝土徐變存在不利影響；聚羧酸減水劑及減縮組分能降低徐變，增加混凝土徐變。

化學外加劑；混凝土徐變；影響規(guī)律

1　前言

隨著社會經濟的發(fā)展，國家加大了基礎設施的建設，大跨度的橋梁建設項目日益增多?；炷潦菢蛄航ㄔO的一種基本材料，為了保證橋梁能夠安全投入使用，保持混凝土體積的穩(wěn)定性十分關鍵。徐變是指混凝土在恒定的荷載情況下的持續(xù)變形過程，是混凝土的體積穩(wěn)定性的一部分，也是導致大跨度橋梁的預應力發(fā)生損失、變形及內力的重分布明顯增加的原因之一。根據混凝土材料成分研究混凝土徐變的影響規(guī)律主要是通過對摻合料的品種、摻量以及減縮劑方面對混凝土徐變的影響。對于外加劑，尤其是對減水劑的分析研究，主要是對混凝土的漿體流變性及相關原理進行研究，對收縮及裂縫方面的影響也涉及較多。

2　實驗

2.1實驗原材料及配合比

水泥選用P.O.52.5標準的水泥；粉煤灰選用I級粉煤灰，細度為6.55%，表觀密度為2.26g/cm3；礦粉選用S95粒的礦渣超級細粉，比表面積為400m2/kg；天然河砂的細度模數(shù)為2.7，級配區(qū)間為2區(qū)，表觀密度為2.61g/cm3；粗骨料選用破碎的石灰石，粒徑在5～25mm之間，表觀密度為2.61g/cm3，水使用自來水即可[1]。聚羧酸減水劑具有高減水率、高分散性以及高保坍性的綜合特點，在混凝土的工程中已被廣泛應用[2]。本次實驗中使用4種聚羧酸減水劑并進行編號為羧酸減水劑J1、J2、J3及J4，其中J1具有早強的作用；使用一種萘系減水劑為N1；兩種功能組分為緩凝組分和減縮組分。

設計混凝土的要求為7d強度實現(xiàn)C50，彈性模量大于35.5GPa，同時摻加粉煤灰及礦粉，使用不同的減水劑及功能組分同時對摻加劑量進行調整，并將混㎝凝土初始的坍落度控制在200～220mm之間。

2.2試驗方法

2.2.1徐變及內部相對濕度

自制徐變實驗是通過對預應力的張拉徐變規(guī)律進行觀察。試件由自制的木模成型，尺寸大小為130mm×130mm×400mm。將中間部分的預埋PVC管作為進行加載時的鋼筋通道，以便于完成徐變預應力的加載。在進行7d的養(yǎng)護后脫模，使用100t穿心式的千斤頂加載上述PVC管內的鋼筋。其中，由于含有緩凝組分的試塊強度不夠，應注意增加1d的養(yǎng)護時間再進行加載。采用振弦式的壓力傳感器對加載進行控制至試件棱柱體的抗壓強度的40%，對應變使用埋藏在混凝土中心位置的振弦式混凝土應變計進行測量。

實驗時如果發(fā)現(xiàn)壓力傳感器的數(shù)值降低超過2%，應對徐變的試件補張預應力，試驗環(huán)境的溫度應控制在（19±1）℃，相對濕度在（60±5）%。完成數(shù)據統(tǒng)計以后，計算出試件徐變度并進行對比分析。徐變度是指混凝土由應力引起的變形，具體單位為1/ MPa，通過如下公式進行計算：

式中：C（t，t0）表示自加載時t0至t時的總徐變度；εc（t，t0）表示從t0至t時的總徐變的應變；σ（t0）表示加載的應力值，單位為MPa；εtotal（t，t0）表示從t0至t時的總應變；εc（t0）表示加載時產生的瞬時性彈性應變；εgs（t，t0）g表示從t0至t時總的收縮應變。

同時，應使用內埋濕度傳感器對試件內部的相對濕度演化進行監(jiān)控。當試件已經成型時，再將內有鋼筋外徑為20mm的PVC管插到試件的中心位置。當混凝土實現(xiàn)初凝拔出鋼筋，并吸干PVC管中的水分。再將濕度傳感器放至管內，將傳感器的上部用保鮮膜覆蓋，再用石蠟封死管口。這樣，所測出的數(shù)據即是混凝土該點時的相對濕度。

2.2.2漿體非蒸發(fā)水含量

漿體非蒸發(fā)水含量使用燒失量的方法進行測定，配合比如同混凝土中的水與膠凝材料的比值。養(yǎng)護7d后移至（19±1）℃，相對濕度（60±5）%的環(huán)境中。養(yǎng)護直至預定齡期，再將水化的漿體用壓力機進行壓碎，取漿體內的小碎片浸泡在異丙醇內30min，在105℃以下進行干燥24h，取出試樣在950℃下進行灼燒直至恒重，測出試樣的燒失量。對干基物料在相同溫度下的燒失量進行校正，最終換算成為單位的質量干基物料的燒失量即是漿體非蒸發(fā)水含量。

3　實驗結果

3.1不同外加劑對混凝土徐變的影響分析

通過對260d的徐變度進行分析發(fā)現(xiàn)，相比摻入萘系減水劑的試件，摻入早強型聚羧酸減水劑第一種試件可以降低徐變43.4%；另外3種聚羧酸減水劑降低的徐變比例分別為16.4%、19.7%和11.8%。因此，每種聚羧酸減水劑對混凝土徐變都有降低作用，尤其以第一種早強型聚羧酸減水劑效果最為明顯。

3.2非可蒸發(fā)水含量分析

硬化的漿體水包含自由水及非可蒸發(fā)水，與萘系減水劑對比，聚羧酸減水劑在非可蒸發(fā)水的含量中具有延遲性。早期的非可蒸發(fā)水量比較低，后期的非可蒸發(fā)水量增長迅速。早強型聚羧酸減水劑J1的早期非可蒸發(fā)水量高于其它的聚羧酸減水劑，后期則超過了N1。而其它的組聚羧酸減水劑7d非可蒸發(fā)水量較N1j降低20.5～29.5%之間，至90d時非可蒸發(fā)水量仍低于N14.6～8.5%。此外，緩凝組分對水化具有延緩作用，減縮組分則影響不大。

3.3內部相對濕度經時演化分析

在加載早期，J1與N1內部相對濕度的損失發(fā)展比較快，其它3種聚羧酸減水劑則發(fā)展較慢，水泥及礦物摻合料的水化消耗水分是此階段產生內部相對濕度損失的最主要原因。在成型的90d后，各組的混凝土非可蒸發(fā)水量已經達到260d的90%以上，混凝土的內部相對濕度仍然存在一定程度的降低。因此，此時混凝土產生內部相對濕度損失的原因主要是由于混凝土內部水分的外部散失所造成的。自加載后的90～260d內，摻入4種聚羧酸減水劑的混凝土的內部相對濕度分別下降比例為2.7%、2.5%、2.5%和2.2%，此階段萘系減水劑N1的內部相對濕度則下降了3.7%。在整個加載階段，萘系減水劑非蒸發(fā)水的總含量與后三種早強型聚羧酸減水劑基本一致，但內部的相對濕度損失數(shù)值比幾種聚羧酸減水劑卻高出了3.9～5.2%。因此，在整個加載過程里，聚羧酸可有效控制內部水分的擴散，進而抑制徐變的發(fā)展速度。此外，對于兩種功能組分而言，緩凝組分對降低混凝土徐變具有不利影響，減縮組分則對水化作用的影響很小。

4　討論

（1）在初始的流動度和其它組分配比均相同的條件下，相比較于萘系減水劑而言，其他幾種聚羧酸減水劑都能夠控制混凝土徐變的速度。其中，早強型聚羧酸減水劑的效果最顯著。在加載后的260d，降低的幅度為43.3%，其它幾種聚羧酸減水劑的降低幅度分別為16.1%、19.8%和11.7%。在260d的齡期，復摻減縮劑對比較不摻的情況，可控制徐變速度為18%，但是緩凝組分卻讓徐變提高了51.5%。

（2）普通的聚羧酸減水劑具備緩凝效果，早期非可蒸發(fā)水的含量相對比較低，但對混凝土的強度及徐變均沒有明顯影響。摻加早強型聚羧酸減水劑比萘系減水劑具有更高的非可蒸發(fā)水含量，強度提高，徐變變低。摻入緩凝組分可以延緩水化，使得非可蒸發(fā)水的含量在后期比較低，進而降低了混凝土的強度及抗徐變的能力[3]。

（3）早期混凝土的內部濕度損失主要是因自干燥的效應引起的，后期是因混凝土內部的水分逐漸向外界散開引起。聚羧酸減水劑及減縮組分可以降低混凝土內部的水分逐漸向外界散開，這種現(xiàn)象很可能是因為細化水泥的石孔結構降低了孔溶液的表面張力引起的。因而控制了混凝土內的水分傳輸速度，進而降低混凝土的徐變。

[1]高輝，張雄，張永娟.化學外加劑對混凝土氣孔結構及水化的影響[J].功能材料，2013，44（23）：3416.

[2]杜欽.聚羧酸減水劑的早強性能及其機理研究[J].武漢理工大學，2012，01（01）：I.

[3]張異，錢春香，趙飛，何智海，曲軍，郭景強，等.化學外加劑對混凝土徐變的影響規(guī)律研究[J].功能材料，2013，44（11）：1623.

TU528

A

1673-0038（2015）02-0098-02

2014-12-25

林立寬（1969-），男，高級工程師，工程碩士，主要從事公路工程建設管理工作。