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1、高效减水剂与膨胀剂复合使用对大体积混凝土性能的影响何廷树杨松林王福川宋振远(西安建筑科技大学西部建筑科技国家重点实验培育基地陕西西安710055(西安建筑科技大学材料科学与工程学院陕西西安710055(中交一航局第五工程有限公司山东秦皇岛066002)InfluencesofCompoundingSuperplasticizerswithSulfo-aluminateExpansiveagentsonthePerformancesofMassiveConcreteIIETing-shulYANGSong-Iin2WANGFu-chuanlSONGZhen-yuan3(1.StateKeyLab
2、ofWesternArchitecture&Technology(CultivatingBase),Xi,AnUniversityofArchitecture&TechnologyXi,an710055,Shanxi；2.CollegeofMaterialScience&Engineering,Xi,anUniversityofArchitecture&Technology,Xi,an710055,Shanxi；3. No.5EngineeringCompanyCCCCFirstHarborEngineeringCompanyLtd.,Qinhuangdao066002,Shandong)Ab
3、stract:Undertheconditionofsimulatingtemperaturevariationprocessinthemassiveconcrete,byusingcementmortar,theinfluencesofcompoundingnaphthaleneseries,aminosulfonicandpolycarboxylatesuperplasticizerwithsulfo-aluminateexpansiveagentsontherestrained-expansionrateandstrengthofshrinkage-compensatingmortars
4、withthesamewater-binderratiowereinvestigated.Thecoordinationofexpansionandstrengthofmortaraddedsuperplasticizersandexpansiveagentsundertheconditionofsimulatingtemperaturewasdiscussed.Theresultsshowedthatundertheconditionofsimulatingtemperature,thedifferentkindsanddosagesofsuperplasticizershavediffer
5、entinfluencesonthestrengthofshrinkage-compensatingmortars;thecompoundingsuperplasticizersandexpansiveagentscanreducetheearlyrestrained-expansionrate,thisissimilartothatundertheconditionofnormaltemperature.Comparedwiththatundertheconditionofnormaltemperature,undertheconditionofsimulatingtemperature,s
6、uperpaIsitisizersaddedcanfurtherreducecoordinationofexpansionandstrengthofmortar.Keywords:massiveconcrete;restrained-expansionrate;Strrngth;coordination前言混凝土是热的不良导体，大体积混凝土内部散热慢，温度高，表层散热快，温度低，内外温差大，因而表层易出现由于温差引起的收缩裂缝。在工程实践中，经常使用膨胀剂，用膨胀剂产生的微膨胀补偿混凝土的收缩，从而防止大体积混凝土的温度应力裂缝。但是，实际上，经常出现掺了膨胀剂的大体积混凝土也有开裂，没有掺膨
7、胀剂的混凝土也未必一定开裂。因此，对使用膨胀剂防止大体积混凝土温度应力裂缝的有效性，莫衷一是，多有质疑。实践中，膨胀剂单独使用的情况很少，大多数情况下，膨胀剂经常与其他外加剂复合使用，特别是泵送剂。阎培渝等对混凝土的水胶比、掺合料种类和掺量以及养护条件对补偿收缩砂浆的限制膨胀率的影响做过系统研究，但该研究并未考虑膨胀剂与其他外加剂复合使用时的情况。鉴于泵送剂的主要成份是高效减水剂和缓凝剂，何廷树和张圣菊等对高效减水剂和缓凝剂对铝酸盐膨胀剂的膨胀效能的影响进行了系统研究，得出高效减水剂和缓凝剂会降低膨胀剂的有效膨胀能，但是，该结论是混凝土在常温下凝结硬化时得出的。对于大体积混凝土而言，中心温度可
8、达6570,在这种温度条件下，高效减水剂和缓凝剂对铝酸盐膨胀剂性能的影响研究尚未见有文献报道。本文近似模拟大体积混凝土内部温度的变化情况，采用胶砂法，研究了蔡系、氨基磺酸盐系及聚残酸系等3种高效减水剂与铝酸盐型膨胀剂复合使用时的膨胀性能和强度性能，所得结果有助于更好地认识大体积混凝土中，膨胀剂与其他减水类外加剂复合使用时，膨胀剂的性能变化特点。1、原材料、试验方法及养护制度3.1 原材料水泥采用秦岭牌P.042.5R,来源于陕西秦岭水泥股份公司；高效减水剂分别选用蔡系（粉状）、氨基（液体），聚竣酸（液体），均为工业品；砂采用标准砂；水为自来水；所用膨胀剂为UEA铝酸盐型膨胀剂，来源于陕西同力外
9、加剂公司，其性能指标如表1所示。表1UEA硫铝酸盐型膨胀剂性能指标限制膨胀率（）抗压强度（MPa）抗折强度（MPa）水中7d水中28d空气中21d7d28d7d28d0.0350.042-0.0136.950.77.59.73.2 试验方法及养护制度本研究采用测量试件的限制膨胀率反映宏观膨胀性能，限制膨胀率试验按建材行业标准JC476-2001混凝土膨胀剂中的“混凝土膨胀剂的限制膨胀率试验方法”，制作带限制膨胀器的砂浆棒（4OnimX40mmX140mm）,并且按龄期测量其长度变化。测量所用比长仪的最小刻度值为O.01mm。每组试件成型砂浆棒3条,取相近的2条砂浆棒测定值的平均值为砂浆棒限制变
10、形率的测定结果。膨胀水泥砂浆强度测定按GB/T17671水泥胶砂强度检验方法（ISo法）进行，膨胀剂I（M等量取代水泥。本试验养护温度，简称模拟温度，是结合陕西省蓝田某大体积混凝土内部中心温度变化情况绘制。如图1所示，用于测量限制膨胀率的胶砂试件成型后带模置于温度为40C,相对湿度为90%以上的恒温恒湿箱中养护，Id后拆模冷却至（20士3）,Ih内测量初始长度，测量完初始长度立即将试件放入温度为63C的水浴养护箱内水养，其后按图1的温度对水浴养护箱的水温进行控制，14d后将试件拿出放入温度为（20士3）,相对湿度为70%以上的空气中养护至28d龄期，期间测量试件3d,7d,14d,21d,28
11、d龄期的长度，每次都是将试件冷却至（20士3）后测量，测量完立刻放入规定养护条件。用于测定强度的胶砂试件按模拟温度水浴养护，分别测量3d,7d,28d龄期的抗折强度和抗压强度。OZ810IZ14l1820ZZ2ZZ8龄期图1近似模拟大体积混凝土中心温度变化图“2、试验结果与分析2.1 高效减水剂与膨胀剂复合使用对强度的影响按GB/T17671中规定材料用量，选用10%的UEA铝酸盐型膨胀剂等量取代水泥，水胶比0.5不变，分别掺入不同量的蔡系高效减水剂、氨基高效减水剂、聚竣酸高效减水剂，各龄期试验结果见表2。如表2所示，在模拟温度下，与单掺膨胀剂的基准试件相比，复掺蔡系高效减水剂和氨基高效减水剂
12、会不同程度的提高3d抗折强度和抗压强度，但会降低7d和28d抗折强度。复掺禁系高效减水剂降低了试件28d抗压强度，复掺氨基减水剂不降低试件28d抗压强度或提高了试件28d强度。对于聚竣酸高效减水剂而言，由于引气效果较为明显，使得复掺聚竣酸高效减水剂的胶砂试件各个龄期的抗折强度、抗压强度与基准试件比有不同程度的降低。从试验结果来看,减水剂的掺量对试件的强度也有较大的影响，尤其是蔡系高效减水剂和聚竣酸高效减水剂表现的更为明显。表2高效减水剂与膨胀剂复合使用对强度影响减水剂名称减水剂掺量(%)UEA掺量(%)抗折(MPa)抗压(MPa)3d7d28d3d7d28d基准0.00106.410.010.
13、132.542.654.1蔡系减水剂0.50106.99.29.334.646.847.10.75107.79.39.535.613.849.61.00106.58.09.633.139.150.9氨基减水剂1.00107.19.49.935.643.056.51.33106.99.49.833.943.455.71.67107.19.19.535.040.954.1聚按酸减水剂0.80105.56.58.423.631.349.81.00105.47.87.722.730.447.51.33105.06.87.121.425.640.2由以上的分析可知，高效减水剂品种、掺量不同，对掺膨胀剂胶
14、砂强度有不同程度的影响。在大体积补偿收缩混凝土中，复掺氨基高效减水剂比复掺蔡系高效减水剂和聚竣酸高效减水剂能取得更好的强度效用。因此，合理选择减水剂品种和掺量，对于膨胀剂的正确使用有着不可忽视的作用。2.2 高效减水剂与膨胀剂复合使用对限制膨胀率的影响按JC4762001中规定材料用量，选用10%的UEA铝酸盐型膨胀剂等量取代水泥，砂胶比不变，水胶比0.4不变，分别掺入不同量的蔡系高效减水剂、氨基高效减水剂、聚竣酸高效减水剂，各龄期试验结果如表3所示。表3高效减水剂与膨胀剂复合使用对限制膨胀率影响养护温度减水剂名称减水剂掺量（）UEA掺量(%)限制膨胀率（X103d7dMd21d28d常温基准0.0010260350385419421模拟温度基准0.00103811641494946蔡系FeJ效减水剂0.5010321196110103990.751024916711081991.00102811731209395氨基高效减水剂1.00102491215670811.3310153714242421.671019989747171聚竣酸高效减水剂0.801024912810391921.00101991036031421.3310179110715649常温水养条件下，单掺膨胀剂以及高效减水剂与膨胀剂复掺，21d龄期内持
