吸水树脂改善膨胀混凝土性能及机理研究

摘要

收缩是导致混凝土开裂的重要原因之一，为补偿混凝土的收缩，实际工程中常常掺加膨胀剂。低水胶比的膨胀混凝土往往由于内部水分不足以供膨胀剂和水泥的早期充分水化，而产生收缩开裂现象。掺加超强吸水树脂(SAP)作为内养护剂，SAP均匀地分散在混凝土中，起内部蓄水池的作用，补充混凝土水化需要的水份，使得膨胀组分得以充分发挥其效能。为解决低水胶比膨胀混凝土养护不足，容易出现收缩开裂的问题，论文研究内养护技术(掺加超强吸水树脂SAP)对膨胀混凝土性能及机理研究。
　　 论文研究了超强吸水树脂(SAP)不同掺量对微膨胀砂浆的力学性能、变形性能、开裂性能和耐久性能的影响规律，并通过MIP、SEM、XRD微观分析，从孔径分布、水化产物的形貌以及SAP的吸水释水模式等方面对其进行作用机理进行了探讨。
　　 论文结合了桥梁混凝土板拼接部位低收缩混凝土制备技术进行了研究，研究结果表明，饱水SAP通过浓度差、湿度差和毛细管吸收作用释放水分，可以有效地改善砂浆的内部湿度，减少水分的蒸发，使胶凝材料和膨胀组分水化更加充分，从而有效的提高了膨胀混凝土的限制膨胀率，改善膨胀混凝土的变形性能，提高了膨胀混凝土的抗裂性。采用“膨胀剂补偿收缩——内养护改善变形性能——纤维增韧技术”，配制了C50高性能微膨胀混凝土的不同配合比。试验结果表明，掺0.2％～0.3％的SAP，适当增加减少剂用量，配制的膨胀混凝土和易性良好，无泌水现象，可保持坍落度在(200±20)mm，满足泵送施工要求；28d抗压强度不降低，后期强度持续稳定增长；掺JM-Ⅲ膨胀剂14d水中限制膨胀率为1.8×10-4，而掺0.2％SAP又提高了61％；对于JM-SA高效膨胀剂，14d水中限制膨胀率为4.2×10-4，掺加内养护剂后又提高了21％；而掺加纤维能有效提高膨胀混凝土抗折强度和劈裂抗拉强度，而对混凝土的限制膨胀率影响不大。掺加内养护剂和纤维可以明显降低混凝土的干燥收缩率和限制膨胀收缩落差值，可减少或者避免混凝土出现收缩开裂现象：对于耐久性能方面，掺加SAP可以少量提高混凝土抗碳化、抗氯离子渗透能力，但却能大大提高其抗冻性能，冻融循环100次对于JM-SA高效膨胀剂组相对动弹性模量保持率仅为85.7％，而掺加SAP后组仍保持在93.1％。