一种混凝土内养护剂的制备和应用研究！

shuili_123 发表于 2024-5-24 04:54:21

［摘要］本文通过自制一种高吸水性树脂型混凝土内养护剂，将其应用于混凝土中，混凝土的工作性能得到提升且可长时间维持，混凝土的抗开裂性能也明显提升，用量适当的养护剂还可显著提高混凝土的力学性能。
［关键词］混凝土；内养护剂；制备；应用
0 前言
耐久性是混凝土最重要的质量性能指标，养护是保证混凝土耐久性的最重要措施之一。然而随着经济的发展，劳动力成本的不断上升，混凝土基层施工人员的技术素养却不断下降，重视工作性能和力学性能，轻视耐久性能已成为当下混凝土行业的通病。
收缩是混凝土的固有属性，由于收缩造成的混凝土裂缝对混凝土的耐久性造成了严重的负面影响，严重时可使混凝土丧失使用功能。调节混凝土的内部湿度可以有效降低混凝土的收缩，提高混凝土的耐久性和安全性。
本文利用蒙脱石、伊利石等层状硅酸盐结构的蓄水性能，利用高分子材料为载体，将层状硅酸盐材料均匀的分散于高分子材料中，充分饱水后搅拌于混凝土中，这些高分子颗粒将在混凝土中起到调节混凝土内部湿度的作用，在混凝土拌合物阶段可以起到保坍作用，在硬化混凝土阶段可以起到防裂抗收缩作用，由于内部胶凝材料的水化程度提高，内养护剂还可在一定程度上提高混凝土的力学性能。
1 试验
1.1 试验原料
（ 1 ）水泥：徐州中联  P · Ⅱ 5 2 . 5 水泥， 2 8 d 强度57.7MPa。
（ 2）矿粉：徐州中诚矿粉，S95 级， 28d 活性指数103%，比表面积 410m2/kg。
（3）粉煤灰：国华 Ⅱ 级灰，45μm 筛余 16%，需水量比 98%。
（4）细集料：河砂，细度模数 2.7，含泥量 1.7%。
（5）内养护剂：自制，细度为 100 目，吸水率 22.6%。
（6）粗集料：碎石，5～25mm 连续粒级。
（7）外加剂：苏博特 PCA-1 减水剂，减水率 28%。
1.2 试验方法
将聚丙烯酰胺、蒙脱石、伊利石和聚丙烯按质量比例为 1:0.5:0.5:1 混合，并按聚丙烯酰胺与氢氧化钠的摩尔比为 1:1 加入 0.1mol/L 的氢氧化钠溶液，然后加入与聚丙烯酰胺等质量的苏博特 801 高性能聚羧酸减水剂，用超声波分散溶解均匀，用 0.1mol/L 的盐酸调节 pH 值至 7，然后将得到的聚合物溶液在 50℃ 下，进行 30min 的聚合反应得到聚合物，烘干后粉碎，过 100 目筛得到混凝土用内养护剂。
高强混凝土由于其胶凝材料用量多、水胶比大，其拌合物工作性能保持难度大、硬化后对养护的要求高，养护不到位时收缩更大，开裂的风险也更大。因此本试验采用 C60 商品混凝土配合比作为初始配比，调整混凝土中内养护剂对混凝土性能的影响。混凝土的初始配合比如表 1 所示。
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高强混凝土由于其致密性高、外部养护水分难以渗入，内部水分不足以保证水泥的充分水化，因此其内部强度一般低于表面强度，反映到混凝土标养试块上，则存在着体积较大的试块的抗压强度低于体积较小的试块的现象。因此本文采用 100mm×100mm×100mm 和 150mm×150mm×150mm两种规格的试样强度对比来考察内养护剂对混凝土力学性能的影响。本文对混凝土拌合物性能按 GB/T 50080－2002 《普通混凝土拌合物性能试验方法》标准进行测试，混凝土力学性能按 GB/T 50081－2002 《普通混凝土力学性能试验方法》标准进行测试，混凝土的抗开裂性能按 GB /T 50082－ 2002 《普通混凝土长期性和耐久性试验方法标准》标准进行测试。
2 实验结果与讨论
2.1 内养护剂对混凝土工作性能的影响
将混凝土内养护剂在水中浸泡 12h 使其充分饱水后使用。在混凝土配比其他材料不变的前提下，内养护剂按胶凝材料 0.5%、1%、1.5%、2%、2.5% 的用量外掺，测试内养护剂对混凝土的工作性能的影响，见表 2。
由试验结果可知，内养护剂使用后，混凝土的初始扩展度和扩展度经时损失都有明显的改善，当内养护剂的用量达到 1%～1.5% 时其效果已足以保证高强度混凝土的高效施工。
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2.2 内养护剂对混凝土抗开裂性能的影响
与对工作性能的测试试验相同，内养护剂按照胶凝材料0.5%、1%、1.5%、2%、2.5% 的用量外掺，按 GB/T 50082－2002《普通混凝土长期性和耐久性试验方法标准》进行混凝土的抗开裂性能测试，测试结果如表 3 所示。
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由试验结果可以看出，内养护剂对混凝土的抗开裂性能提升明显，混凝土的开裂条纹数和开裂面积都有明显的改善，当内养护剂的掺量超过 1.5% 时，混凝土不发生开裂。这说明内养护剂对混凝土抗开裂性能的提升效果显著，混凝土表面失去的水分迅速由内养护剂补充，表面裂纹难以产生。
2.3 内养护剂对混凝土力学性能的影响
将混凝土拌合物以 1 0 0 m m × 1 0 0 m m × 1 0 0 m m 和150mm×150mm×150mm 两种规格成型，检测混凝土的 28d抗压强度，分别标记为抗压强度 1（已考虑试块的尺寸系数）和抗压强度 2。与对工作性能和抗开裂的考察试验相同，内养护剂按照胶凝材料 0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5% 的用量外掺，测试内养护剂对混凝土的力学性能的影响，见表 4。
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由试验结果可知，随着内养护剂掺量的提高，100mm×100mm×100mm和 150mm×150mm×150mm 两种规格的混凝土试块的抗压强度差呈不断缩小的趋势，但混凝土试块的总体力学强度表现为先上升再下降，这是由于内养护剂为树脂类物质，本征强度较低，超过一定量后会降低混凝土的刚度以及抗压强度。当内养护剂掺量控制在1.5% 时，100mm×100mm×100mm和 150mm×150mm×150mm 两种规格的混凝土试块抗压强度已非常接近，且力学性能相较于基准而言还有一定程度地提升，此时混凝土已得到了充分的内养护。因此，内养护剂的用量宜控制在 1.5% 以内。
3 结论
（1）内养护剂使用后，混凝土的初始扩展度和扩展度经时损失都有明显的改善，当内养护剂的用量达到 1%～1.5%时其效果已足以保证高强度混凝土的高效施工。
（2）内养护剂对混凝土的抗开裂性能提升明显，混凝土的开裂条纹数和开裂面积都有明显的改善。当内养护剂的掺量超过 1.5% 时，混凝土不发生开裂。这说明内养护剂对混凝土抗开裂性能的提升效果显著，混凝土表面失去的水分迅速由内养护剂补充，表面裂纹难以产生。
（3）内养护剂对混凝土力学性能有着明显的提升效果，但掺量应控制在一定范围内。由于内养护剂自身本征强度较低，过量使用会导致混凝土的力学性能下降，因此，内养护剂的用量宜控制在 1.5% 以内。
（作者拾莉，刘先国，祖庆贺，商品混凝土杂志2016年6期）
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