劉菡

湖北建夷檢驗(yàn)檢測(cè)中心有限公司 湖北宜昌 443000

在傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)施工中，水泥以及粘土制品比如說磚以及加氣混凝土在世界各地的建筑工程中得到了較為廣泛的應(yīng)用，同時(shí)其生產(chǎn)能源消耗巨大以及排放出大量的二氧化碳，目前一種全新的混凝土引起了人們的關(guān)注，在混凝土之中加入膨脹劑促使混凝土在泡沫劑的影響下，使得體內(nèi)出現(xiàn)了大量的氣孔。

1 膨脹劑概述

自密實(shí)混凝土（Self Compacting Concrete，簡(jiǎn)稱SCC）最早是上世紀(jì)八十年代中期由日本研究人員Okamura進(jìn)行試驗(yàn)研究得出，他在進(jìn)行試驗(yàn)之后得出了SCC的配合比，并成功將其制備出來。SCC具有免于振搗，降低噪音，同時(shí)避免混凝土分布不均等問題。Frank Dehn對(duì)SCC進(jìn)行配合比調(diào)整試驗(yàn)之后，了解到添加粉煤灰能夠促進(jìn)SCC早期強(qiáng)度發(fā)展。

混凝土中摻加膨脹劑制成補(bǔ)償收縮混凝土是目前工程中最常用的從材料角度抑制混凝土收縮變形的措施之一，不僅在隧道、橋梁、地下空間等抗裂防滲要求較高的鋼筋混凝土工程中得到大量應(yīng)用，也在鋼管混凝土拱橋、超高層結(jié)構(gòu)鋼管柱等體積穩(wěn)定性要求高的填充性混凝土工程中得到使用。根據(jù)水化產(chǎn)物的不同，常用的膨脹劑有硫鋁酸鈣型、CaO型、MgO型以及上述幾種的復(fù)合等。作為一類外加劑，膨脹劑摻入后對(duì)混凝土自收縮、干燥收縮及力學(xué)性能的影響已有大量研究，并得到一些普遍共識(shí)規(guī)律。但其對(duì)混凝土徐變性能的影響研究較少，已有少量研究主要集中于硫鋁酸鈣型膨脹劑。

膨脹劑中的膨脹源能夠通過水化反應(yīng)生成鈣礬石、氫氧化鈣等產(chǎn)物，其水化產(chǎn)物在吸水、結(jié)晶等過程中引起體積膨脹.減縮劑則可以減小混凝土內(nèi)部毛細(xì)孔內(nèi)溶液的表面張力，由此降低毛細(xì)管應(yīng)力，減小自收縮[1]。

2 膨脹劑對(duì)混凝土性能的影響研究

2.1 抗壓強(qiáng)度

可以得出，膨脹劑對(duì)UHPC的抗壓強(qiáng)度有著較大的影響，同時(shí)也會(huì)從總體上提升膨脹劑摻量的提升，促使UHPC抗壓強(qiáng)度的增加，同時(shí)在加入大約3%的MgO膨脹劑之時(shí)，UHPC的抗壓強(qiáng)度會(huì)有著一定提升的提升，同時(shí)在摻量提升下，抗壓強(qiáng)度也會(huì)慢慢降低，MgO膨脹劑摻量大約為8%的UHPC其試塊28d強(qiáng)度同基準(zhǔn)組進(jìn)行比較來說會(huì)降低大約18.75%；HCSA膨脹劑的加入，給UHPC抗壓強(qiáng)度帶來負(fù)面影響，并隨著摻量提高，作用越明顯。

同時(shí)一些少量的MgO膨脹劑會(huì)在內(nèi)部出現(xiàn)微膨脹實(shí)現(xiàn)對(duì)孔隙進(jìn)行填充，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)較為緊密，方便提升UHPC的強(qiáng)度，進(jìn)而提升膨脹劑摻量，膨脹量也會(huì)提升，造成了UHPC內(nèi)部拉應(yīng)力的出現(xiàn)，造成缺陷的增加，黏結(jié)強(qiáng)度的減少，導(dǎo)致抗壓強(qiáng)度的降低，HCSA膨脹劑早期膨脹量比較大，總體反應(yīng)比較快，會(huì)同水泥爭(zhēng)奪水分，導(dǎo)致水泥水化度的降低，影響到UHPC的抗壓強(qiáng)度。

是當(dāng)摻入量較低時(shí)，會(huì)因外加HCSA發(fā)生水化形成微量鈣礬石，將混凝土制備中產(chǎn)生的內(nèi)部孔隙彌合。對(duì)自收縮形成空洞起到補(bǔ)償作用，有助于混凝土早期強(qiáng)度提高，但當(dāng)摻量大幅提高后，因限制膨脹率的增大，會(huì)在混凝土內(nèi)部形成膨脹損傷，相對(duì)影響后期強(qiáng)度。通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，在不影響混凝土抗壓強(qiáng)度的情況下，綜合考慮摻量經(jīng)濟(jì)性，建議HCSA摻入量區(qū)間設(shè)置為6%-10%[2]。

2.2 彈性模量

不摻量的鋼纖維UHPC拉伸初裂前，都會(huì)處在彈性變形時(shí)期，在此階段應(yīng)力同應(yīng)變之間為正比，拉伸曲線基本為直線，斜率就是抗拉彈性模量。在本文中彈性模型指的是應(yīng)力應(yīng)變曲線1/3最大拉應(yīng)力處對(duì)應(yīng)的割線彈性模量，一般都會(huì)比壓縮彈模低一些，但是分析運(yùn)算之時(shí)可以對(duì)其忽略不同，UHPC的彈模會(huì)隨著MgO的膨脹劑摻量增加，有了一定提升后接著降低，但是HCSA對(duì)于UHPC則會(huì)一直處在負(fù)面的影響中，同時(shí)摻入等量的膨脹劑，HCSA的影響同MgO膨脹劑的影響之間比較更加明顯，主要的原因是膨脹劑可以通過對(duì)基體孔隙率同界面過渡的密實(shí)度產(chǎn)生影響進(jìn)而改變彈性模量。

2.3 抗氯離子滲透性

氯離子侵蝕會(huì)造成混凝土鋼筋中鈍化膜被削弱，也是造成混凝土內(nèi)部鋼筋出現(xiàn)銹蝕，耐久性逐漸減弱和失效最為重要的原因，特別是在鹽堿土質(zhì)或者是海洋暴露的土質(zhì)環(huán)境中，此種耐久性劣化則會(huì)更加明顯。從這就可以看出的MgO膨脹劑的加入，會(huì)使得混凝土內(nèi)部空隙結(jié)構(gòu)得到改善，結(jié)構(gòu)變得緊密，氯離子擴(kuò)散難度增加，進(jìn)而提升混凝土抗氯離子滲透性能[3]。

2.4 水化熱

MgO膨脹劑會(huì)導(dǎo)致得UHPC水化加速期斜率，導(dǎo)致水化放熱峰的延緩會(huì)出現(xiàn)，同時(shí)水化放熱的峰值也會(huì)慢慢降低。與此同時(shí)，UHPC累積水化放熱量也會(huì)逐漸降低，主要是因?yàn)镸gO活性比較低，反應(yīng)速度比較慢，同時(shí)水化放熱速率與放熱量均小于水泥的水化。不同于MgO膨脹劑的作用。

3 結(jié)語(yǔ)

加入膨脹劑的混凝土，具有流動(dòng)性好、隔熱隔音、耐火性能好、重量輕等特點(diǎn)?；炷猎趯?shí)際生產(chǎn)過程中使用的水泥量和骨料比較少，此種高流動(dòng)性混凝土具備著改善和和易性的優(yōu)勢(shì)，可以幫助澆筑擁擠或者是形狀較為復(fù)雜的構(gòu)件，同時(shí)降低結(jié)構(gòu)自重出現(xiàn)的荷載。