2017-03-28 文/杜豔廷，董進秋，聞寶聯，孟慶營
(天津市市政工程研究院，天津 300074)
摘 要：本文以混凝土的收縮變形為輔助指標，通過試驗研究了水膠比、膨脹劑摻量和引氣劑等三個因素對自密實混凝土抗滲性能的影響。結果表明：自密實混凝土的收縮變形與其抗滲性能存在一定的關係；水膠比在0.35～0.36之間，膨脹劑在30～40 kg/m3之間時，自密實混凝土的收縮變形小，抗滲性能最佳，並且在自密實混凝土中應用引氣劑能夠有效抑制其收縮變形，提高抗滲性能。
關鍵詞：自密實混凝土；抗滲性能；收縮；輔助指標
Study on the Impermeability of Self-compacting Concrete Under Different Influence Factors
DUYanting,DONGJinqiu,WENBaolian,MENGQingying
(Tianjin Municipal Engineering Research Institute, Tianjin, 300074,China)
Abstract:The impermeability ofself-compacting concrete with different water-binder ratios, dosage of UEA and air-entraining admixture were studied with the aid of concrete shrinkage strain as auxiliary characteristics. The results show that the impermeability of SCC was related to its shrinkage strain. When the water-binder ratios were 0.35-0.36 and the dosage of UEA were 30-40 kg/m3, concrete specimens have little shrinkage strain and show excellent impermeability, and in addition, a small quantity of air-entraining admixture can effectively restrain the shrinkage and improve the impermeability.
Key words:self-compacting concrete, impermeability, shrinkage, auxiliary characteristics
1 引言
隨著科學技術的發展，人們對混凝土的耐久性要求越來越高。混凝土的耐久性是體現混凝土在使用過程中抵抗各種破壞因素的作用（破壞力）而能保持其使用功能的能力。如何有效地預防和抵抗這些破壞因素的破壞力，是解決混凝土耐久性問題的關鍵[1-2]。混凝土的抗滲性是混凝土抵抗壓力水滲透的能力，是混凝土耐久性的一項重要指標。美國的Mehta，英國的Neville以及我國吳中偉院士等都認為大幅度提高混凝土的抗滲性，是改善混凝土耐久性的關鍵[3]。
隨著高流態混凝土的迅速發展，自密實混凝土(Self-Compacting Concrete，SCC)也得到廣泛應用，其耐久性研究也成為人們關注的焦點[4-5]。影響混凝土耐久性的各種作用、各種危害機理、影響因素等，無一不與混凝土本身的滲透性有關。不管哪種因素導致混凝土劣化，其共同的特點是混凝土中需要充足的水分和其他有害物質的侵入，所以說SCC的抗滲性能是其耐久性的第一道防線[6]。抗滲性能差必然導致混凝土的耐久性差，直接影響結構的使用壽命。國內外一些學者對SCC的抗滲性進行了研究[7]，研究發現，影響混凝土抗滲性能的因素有多種，其中主要包括水膠比、膨脹劑用量和引
作者簡介：杜豔廷（1982~），女，碩士，現從事混凝土技術與耐久性研究。
通訊地址：天津市河西區平山道39號（300074）
E-mail：[email protected]
氣劑等。然而不同的水膠比、膨脹劑用量對混凝土的抗滲性能的影響差異較大，因而有必要對上述因素對自密實混凝土抗滲性能的影響進行研究。
本文通過抗滲性能試驗，並以混凝土的收縮變形值作為輔助指標，研究水膠比、膨脹劑和引氣劑這三個因素對SCC抗滲性能的影響，並確定了水膠比和膨脹劑摻量的合理區間。
2 原材料與試驗方法
2.1 原材料
水泥：唐山冀東水泥廠生產的P·O42.5R型普通硅酸鹽水泥；
細骨料：遼寧綏中河砂，細度模數為2.8，含泥量1.2%；
粗骨料：薊縣碎石5～25 mm，連續級配；
粉煤灰：天津第一熱電廠原狀ⅡFA；
膨脹劑：唐山北極熊建材有限公司生產的低鹼度UEA；
外加劑：瀋陽漢拿外加劑廠生產的聚羧酸類高效減水劑，減水率25%。
2.2 試驗方法
本文采用兩種試驗方法來研究自密實混凝土的抗滲性能，一種是採用混凝土抗滲儀，測定混凝土抗滲性能；另一種是採用收縮試驗來測定混凝土收縮變形，並以混凝土的收縮變形值作為輔助指標與混凝土的抗滲試驗結果相結合，共同研究了水膠比、膨脹劑摻量和引氣劑這三個因素對自密實混凝土抗滲性能的影響。
混凝土抗滲性試驗方法是應用型號為HP-4.0的抗滲儀，測定抗滲壓力超過2.5MPa時，不同配合比的劈裂混凝土試件的滲水高度。混凝土的收縮試驗應用混凝土收縮膨脹儀測定不同配合比的混凝土在3d、7d、14d、28d、56d、90d、180d內的幹縮變形，養護條件均為7d標準養護轉幹養室（溫度為20℃、相對溼度60%），以成型24h後脫模的混凝土試件長度作為變形測試的基點。
2.3 配合比設計
首先通過淨漿流動度試驗優選了材料最佳摻量區間，選擇出流動性優異，黏度適宜，自密實能力良好的一組作為基準配合比，如表1所示。本試驗研究水膠比、膨脹劑摻量和引氣劑這三個因素對混凝土的收縮、抗滲性影響，在基準配合比的基礎上，通過交叉設計，改變摻量，設計出系列配合比，配合比與試驗結果如表2所示。
表1 自密實混凝土配合比及試驗結果
<table><tbody>表2 SCC配合比及試驗結果
<table><tbody>注：①表示該配比減水劑中不含引氣成份
·70·
性能研究與檢測
2011年第1期
Number 1 in 2011
3 結果與分析
3.1 水膠比對SCC抗滲性能的影響
不同齡期混凝土的收縮變形與水膠比大小的關係曲線如圖1所示，自密實混凝土的滲水高度值與水膠比大小關係曲線如圖2所示。
從圖1、2中可以看出：隨著水膠比的增大，混凝土的抗滲性能和收縮變形明顯得到改善，但當水膠比增加到一定程度後，混凝土的抗滲性能和抗收縮變形能力呈下降趨勢。混凝土抗滲性能與其內部結構及孔隙有關，尤其對於自密實混凝土來說，其抗滲性能主要受工作性能的影響。水膠比降低，混凝土的流動性變差，容易使其內部結構產生缺陷，硬化過程中自收縮裂縫增多，導致混凝土抗滲性能較差；水膠比過大，水泥漿中富含豐富的遊離水，水分蒸發後留下的毛細孔和泌水所形成的通道，使得混凝土內部的透水通路增多，並且其內部產生的收縮負壓力使混凝土產生收縮變形，降低混凝土的抗滲性能。試驗結果表明，當水膠比在0.35～0.36之間時，自密實混凝土的抗滲性能最佳。
圖1 SCC各齡期幹縮與水膠比大小關係圖
圖2 SCC滲水高度與水膠比大小關係圖
3.2 膨脹劑對SCC抗滲性能的影響
不同齡期混凝土的收縮變形與膨脹劑摻量的關係曲線如圖3所示，自密實混凝土的滲水高度值與膨脹劑摻量的關係曲線如圖4所示。
圖3SCC各齡期幹縮與膨脹劑用量關係圖
圖4SCC滲水高度與膨脹劑用量關係圖
從圖3、4中可以看出：摻加膨脹劑的自密實混凝土與未摻加的自密實混凝土相比，其抗滲性能和收縮變形明顯得到改善，微膨脹能夠彌補部分混凝土幹縮體積變形；隨著膨脹劑摻量的增加，混凝土收縮變形曲線落差越來越小，混凝土的抗滲透性能明顯提高。膨脹劑的摻入在混凝土內部與水泥水化產物發生二次反應，生成的鈣釩石能夠填充混凝土前期生成的毛細孔，密實混凝土結構，並且產生的微膨脹可以彌補混凝土的收縮變形。因而，在配製高性能自密實混凝土時摻適量的膨脹劑，可提高混凝土的自密實性及防止混凝土硬化後產生收縮裂縫，進而有效的改善混凝土的抗滲性能。
通過試驗分析發現，混凝土的收縮變形很大程度上影響自密實混凝土的抗滲性能，並且膨脹劑摻量存在某一個合理區間使得混凝土的收縮變形最小、抗滲性能最好。結果表明：膨脹劑的摻量在30～40 kg/m3之間時，自密實混凝土的收縮變形落差小，抗滲性能最好。
3.3 引氣劑對SCC抗滲性能的影響
表2中3、10配合比研究了引氣劑對自密實混凝土收縮及抗滲性的影響。試驗測得3、10配合比的自密實混凝土在抗滲壓力超過2.5MPa時的滲水高度分別為15 mm、150 mm。同時以收縮變形為輔助指標，不同齡期混凝土的收縮變形與減水劑中摻與不摻引氣劑的關係曲線如圖5所示。
圖5 SCC各齡期幹縮與減水劑中摻與不摻引氣劑關係圖
自密實混凝土中加入適量引氣劑，能夠引入部分封閉的球形小孔來隔斷毛細孔，改善孔結構，同時還可以抑制混凝土收縮變形，有效的阻止水通過透水通路進入混凝土內部，提高混凝土的抗滲性能。結果表明：在自密實混凝土中應用微量的引氣劑能有效地抑制其收縮變形，使混凝土在各個齡期的收縮變形明顯減小，混凝土抗滲性能大幅度提高。
4 結論
本文以不同齡期混凝土的幹縮變形作為輔助指標，並按照混凝土抗滲性標準試驗方法，研究了水膠比、膨脹劑摻量、引氣劑這三個因素對自密實混凝土抗滲性能的影響。結果表明：這三個因素很大程度上影響了自密實混凝土的抗滲性能，不同的摻量對自密實混凝土的抗滲性能影響不同，並且自密實混凝土的幹縮變形與其抗滲性能存在一定的關係。通過對試驗結果分析得到：
(1)水膠比在0.35～0.36之間時，自密實混凝土的幹縮變形小、抗滲性能較好。
(2)膨脹劑摻量在30～40 kg/m3之間時，自密實混凝土的抗滲性能優異，且混凝土的收縮變形小。
(3)自密實混凝土中摻加引氣劑能夠有效抑制其收縮變形，提高抗滲性能。
參考文獻：
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