FQY-Ⅱ新型混凝土膨脹劑的膨脹性能研究

武漢三源特種建材有限責(zé)任公司 吳翠娥 凡濤濤 王力 · 2015-01-20 15:16 留言

  【摘 要】本文通過對膨脹劑微觀形貌、砂漿限制膨脹率、混凝土限制膨脹率及強度以及混凝土膨脹速率的分析,研究了一種新型膨脹劑FQY-Ⅱ的膨脹性能。實驗結(jié)果表明:C35混凝土中摻35Kg/m3的FQY-Ⅱ在滿足強度設(shè)計要求條件下水養(yǎng)14天膨脹率達(dá)0.087%, 且膨脹性能穩(wěn)定。膨脹率曲線表明FQY-Ⅱ膨脹劑可以發(fā)揮出更多的有效膨脹能。

  【關(guān)鍵詞】膨脹劑;膨脹速率;膨脹性能

 1 前言

  我國混凝土膨脹劑經(jīng)歷了30多年的發(fā)展,特別在最近20年得到迅猛發(fā)展,膨脹劑產(chǎn)品更新?lián)Q代也越來越快。目前市面上仍然存在的普通膨脹劑摻量(30~50)kg/m3時,其水中14天混凝土限制膨脹率僅能達(dá)到0.015%~0.025%,甚至很多廠家膨脹劑還無法達(dá)到這個標(biāo)準(zhǔn)。混凝土收縮值大約為0.06%~0.07%,有些膨脹劑因膨脹能不足,不能有效的補償混凝土收縮。目前評價膨脹劑性能局限于膨脹率以及強度,本文通檢測完整的速率曲線,從而反應(yīng)膨脹劑本質(zhì)特點。

  2 實驗材料與方法

  2.1膨脹劑制備

  2.1.1主要原材料

  鈣質(zhì)原料:SiO2<2.0%,CaO>50.0%;

  硬石膏:SO3>45%;

  鋁質(zhì)材料:SiO2<20.0%,Al2O3>50.0%。

  2.1.2實驗方法

  將各原材料按一定比例稱量,用實驗室磨機磨至細(xì)度為0.08mm篩余10%~14%,磨好后生料加適量水壓制成圓餅,置于電爐中煅燒,升溫速率為5℃/min,至1300℃,保溫20min,取出后冷卻,磨至細(xì)度為0.08mm篩余20%~25%,制得FQY-Ⅱ膨脹劑,放入干燥器中備用。

  2.2砂漿試驗

  膨脹劑按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土膨脹劑》GB23439-2009進(jìn)行限制膨脹率試驗。

  2.3混凝土實驗

  2.3.1實驗材料

  水泥:(1)基準(zhǔn)水泥P·O 42.5(中國建筑材料科學(xué)研究總院);(2)水泥P·O 42.5(華新水泥股份有限公司);

  砂子:標(biāo)準(zhǔn)砂(廈門艾思?xì)W標(biāo)準(zhǔn)砂有限公司出品);

  粉煤灰:Ⅱ級粉煤灰(武漢青山電廠);

  礦粉:磨細(xì)礦渣粉(武漢綠色礦渣有限公司);

  減水劑:UJOIN-PC聚羧酸系高性能減水劑(武漢源錦科技股份有限公司);

  膨脹劑:

  (1)UEA膨脹劑(市售產(chǎn)品);

  (2)FQY膨脹劑(武漢三源特種建材有限責(zé)任公司);

  (3)FQY-Ⅱ膨脹劑(武漢三源特種建材有限責(zé)任公司);

  細(xì)骨料:河砂,細(xì)度模數(shù)2.66(湖北巴河);

  粗骨料:碎石, 5mm~31.5mm連續(xù)級配(湖北烏龍泉);

  2.3.2混凝土配合比

  混凝土配合比見表1,其中膨脹劑為內(nèi)摻取代粉煤灰?;炷涟韬闲阅馨凑誈B/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能實驗方法標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定進(jìn)行,力學(xué)性能按照GB/T50081-2002《普通混凝土力學(xué)性能實驗方法標(biāo)準(zhǔn)》檢測。

  2.3.3膨脹速率實驗

  試模預(yù)裝上膨脹桿,將攪拌好的混凝土直接澆筑到非接觸式混凝土收縮變形儀(NEL-NES,北京耐爾得儀器設(shè)備公司)中,蓋上濕抹布并安裝標(biāo)靶,監(jiān)控整個膨脹曲線,將曲線微分處理,得到膨脹速率曲線。

 3 實驗結(jié)果與分析

  3.1膨脹劑微觀分析

  由圖1FQY-Ⅱ膨脹劑SEM圖中可以看出,除了一部分球形CaO特性,存在層狀、板狀結(jié)構(gòu)的硫鋁酸鈣晶體,說明FQY-Ⅱ膨脹劑為氧化鈣和硫鋁酸鈣雙膨脹源,可以更有效的發(fā)揮膨脹性能。由圖2中可以看出CaO膨脹劑中主要礦物為f-CaO(特征峰為2.772,2.4004,1.6972),次要礦物為C3S特征峰為3.0377,2.6018,2.1852)。FQY-Ⅱ膨脹劑除了有CaO相同的f-CaO和C3S礦物特征峰外,在為3.7540和3.5065處存在硫鋁酸鈣特征峰和石膏峰特征峰。f-CaO可以更好的被包裹,延遲了f-CaO水化速度。

  3.2砂漿性能影響

  將不同摻量的FQY-Ⅱ膨脹劑與市面上膨脹劑作對比,其砂漿膨脹率見表2??梢钥闯鯢QY-Ⅱ膨脹劑摻量為6%的7天砂漿膨脹率已經(jīng)達(dá)到0.072%,滿足GB23439-2009Ⅱ型標(biāo)準(zhǔn)。FQY-Ⅱ膨脹劑摻量為10%的7天砂漿膨脹率為0.171%,約為UEA膨脹劑的4倍,為FQY膨脹劑1.6倍。

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  3.3混凝土性能影響

  3.3.1混凝土限制膨脹率及強度

  圖3為(3~5)MPa拆模后檢測得到的限制膨脹曲線,由圖可以看出,F(xiàn)QY-Ⅱ膨脹劑在混凝土中具有較優(yōu)的膨脹性能,其14天膨脹率在0.087%,28天干縮膨脹率剩余0.059%,膨脹率曲線在第5天穩(wěn)定。圖4顯示摻膨脹劑實驗組強度與空白組強度相當(dāng),都滿足設(shè)計強度。

  4 膨脹速率試驗

  4.1三種膨脹劑在C35混凝土中膨脹速率曲線

  將混凝土攪拌好后,直接裝入預(yù)先準(zhǔn)備好的裝有限制膨脹桿的非接觸式變形儀中,裝好探頭蓋上濕抹布后開始實驗。檢測得到如圖5所示膨脹劑從塑性到硬化過程中完整的膨脹周期,所得到的膨脹率為(3~5)MPa拆模后檢測的值的2~3倍,并且膨脹率略有提前。圖6為成型后同時跟蹤檢測的貫入阻力與時間對應(yīng)圖,由圖可以看出大約在加水后7h~8h時產(chǎn)生灌入阻力,此時混凝土剛開始凝結(jié),并且開始產(chǎn)生限制膨脹率。FQY-Ⅱ膨脹劑、UEA膨脹劑、FQY膨脹劑的膨脹率起點基本一致,但FQY-Ⅱ膨脹劑更有效的發(fā)揮出更大的膨脹能。

  將得到的完整的膨脹速率曲線進(jìn)行微分處理,即可得到如圖7所示膨脹速率曲線。FQY-Ⅱ膨脹劑具有明顯較寬膨脹速率峰且峰值高。UEA膨脹劑、FQY膨脹劑、FQY-Ⅱ的峰寬分別約為7h~28h、7h~44h、7h~60h。FQY-Ⅱ膨脹劑膨脹速率峰值位置比UEA膨脹劑推遲約25h,比FQY膨脹劑推遲10h,由此可以看出 FQY-Ⅱ膨脹劑可以更有效的發(fā)揮膨脹性能。

  4.2不同摻量對FQY-Ⅱ膨脹速率曲線的影響

  為了進(jìn)一步驗證膨脹速率曲線峰值關(guān)系,下面做了不同摻量的膨脹劑試驗。如圖8所示,對比35kg/m3與25kg/m3兩種摻量的FQY-Ⅱ膨脹劑,其膨脹速率峰的位置和峰型基本相同,只是較少摻量的峰值比較大摻量的峰值小,可見不同摻量的同種膨脹劑具有相同水化規(guī)律。膨脹速率曲線可以一定程度上反應(yīng)膨脹劑本質(zhì)屬性,與摻量或者復(fù)配摻合料無關(guān)。

  4 總結(jié)

  (1)FQY-Ⅱ膨脹劑具有良好的膨脹性能,砂漿及混凝土膨脹率高。

  (2)混凝土剛產(chǎn)生灌入阻力即大約在7h~8h時,膨脹劑開始產(chǎn)生限制膨脹率。通過膨脹速率曲線可以看出FQY-Ⅱ膨脹劑具有較寬的膨脹速率峰。不同膨脹劑膨脹速率峰有一定區(qū)別。膨脹劑的峰型和峰值位置與膨脹劑摻量無關(guān)。膨脹速率曲線可以一定程度上表征膨脹劑本質(zhì)性能。

  【參考文獻(xiàn)】

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編輯:王欣欣

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