混凝土中使用uea膨胀剂的问题

混凝土中使用UEA膨胀剂的问题探讨摘要本文综合阐述了掺UEA混凝土的高温稳定性和延迟性钙矾石生成问题，探讨了目前混凝土中使用UEA膨胀剂时存在的一些问题。关键词UEA膨胀剂收缩补偿混凝土钙矾石聚丙烯纤维1前言在混凝土中掺人适量UEA膨胀剂，利用约束条件下的膨胀变形来补偿混凝土的收缩变形，抵消混凝土结构在收缩过程中产生的全部或大部分的拉应力，使结构不裂可把裂缝控制在无害裂缝范围内，是一种防止和减少混凝土裂缝，提高混凝土抗渗性能的方法之一。重庆市的微膨胀混凝土、抗渗混凝土、标准层梁板混凝土、转换层混凝土和筏板基础大体积混凝土等普遍掺加UEA。事实上，在混凝土中掺用UEA已经成为重庆市运用最广泛的混凝土结构防裂抗渗手段。但从实际工程应用情况看，并不象所期待的那样：只要掺了UEA，混凝土就不裂了。补偿收缩混凝土工程裂漏现象仍时有发生。特别是将UEA的应用从地下结构和水工结构扩展到地面楼板结构以后，防止混凝土开裂的效果欠佳，一些没有掺用UEA的混凝土楼板不裂，而一些掺了UEA的反而裂了。一些使用UEA的混凝土还出现了强度发展异常的现象。近期，混凝土界在掺UEA大体积混凝土中钙矾石高温稳定性和延迟性钙矾石的生成与危害方面又展开了激烈的争论。工程界十分关注掺用UEA混凝土的耐久性，全国到处都出现了科学使用UEA膨胀剂的呼声。实际上，实际工程中出现的上述问题与工程界没有充分认识到掺UEA混凝土的特殊性，没有采取合理的生产和施工条件，没有正确使用UEA混凝土有关。下面根据国内外的研究成果，综合阐述工程界十分关注的掺UEA混凝土的高温稳定性和延迟性钙矾石产生的问题，并针对重庆市混凝土中使用UEA时存在的一些问题进行探讨。2掺UEA时混凝土的高温稳定性掺UEA混凝土的高温稳定性问题是指大体积混凝土中使用UEA时，其内部最高温度普遍达到70—80℃，甚至更高，从而有可能导致膨胀源钙矾石AFt(3CaO·Al203·3CaS04·32H20)发生分解，转换成低硫型水化硫铝酸钙AFm(3GaO·A1203·caS04·12H20)，使硬化体固相体积减少，空隙率增加，混凝土的物理力学性能变坏，并可能对混凝土结构产生危害。UEA与大多数混凝土膨胀剂一样，是以与水泥水化产物反应生成的钙矾石作为膨胀源。探讨混凝土中使用UEA的问题就必然涉及到钙矾石的生成条件和稳定性。掺UEA混凝土的高温稳定性问题比较复杂，涉及到温度、湿度、离子浓度和离子扩散过程等众多因素。钙矾石的分解温度目前还没有一个确定的一致性的结论，但根据系统的物化研究和大量试验研究结果，普遍认为钙矾石在80℃湿热条件下是稳定的。在国内外的膨胀水泥和掺膨胀剂的混凝土应用技术规范中，都明确规定不得使用在80℃以上的长期工作环境中。掺用UEA的混凝土，只要石膏消耗完毕，钙矾石转换成AFm的热力学条件就已经成立，只是受到其他动力学条件的约束，钙矾石才保持其稳定性。而大体积混凝土的内部温度如果超过了80℃，钙矾石就可能向AFm转换。另外，大体积补偿收缩混凝土在浇筑后几个小时内就或开始升温，在外加剂的配合下一般在50h一60h期间达到最高温度，3d后混凝土逐步降温。在这段时间内，内部温度即使超过了80℃，假设发生了钙矾石向AFm的转换，但这种转换的量有多少，是否钙矾石就完全转换成了AFm。如果转换的量较少，是否一定会对混凝土结构产生危害呢?尚未有数据来说明这个问题。目前，也还没有发现由于钙矾石的高温稳定性问题而导致掺UEA混凝土结构破坏的工程实例。所以，应该将钙矾石向AFm的转换问题与其造成的破坏区别开来，就是说即使发生了钙矾石向AFm转化，但这种转换是否会导致混凝土结构的破坏，还要取决于AFt转换的程度。尽管如此，在将UEA应用于大体积混凝土时，仍然应从混凝土强度等级设计和配合比优化方面着手，并加强温度监测，采取相应的施工措施，控制其内部最高温度不超过80℃，以确保混凝土结构的稳定性。3掺UEA时混凝土的延迟性钙矾石生成问题延迟性钙矾石生成DEF是指混凝土中早期生成AFm，或者早期生成的钙矾石在某些动力学条件成立时发生分解生成的AFm，后期在某些动力学条件成熟时又转换成钙矾石的情况。这种延迟生成的钙矾石也会导致混凝土膨胀，并可能危害混凝土结构。在美国、加拿大、芬兰等国家的轨枕中就曾出现过十分严重的这类破坏现象。掺UEA混凝土中的钙矾石在一般条件下是稳定的。只有掺UEA的大体积混凝土，在内部最高温度超过了钙矾石的分解温度，发生了钙矾石的分解后，在后期才有可能出现延迟性钙矾石生成。另外，水泥浆体硬化时结合或被束缚在其他组分(非钙矾石)中的So3后期被释放出来，也可能导致延迟性钙矾石生成。在掺人UEA的大体积补偿缩混凝土中，如果有少量的AFm，就存在着延迟性钙矾石生成的可能。但延迟性钙矾石生成需要耗用SO3和H2O。由于SO3绝大部分已被结合到钙矾石中，外部水也很难渗入到混凝土中，掺UEA混凝土要在后期发生延迟性钙矾石反应是很难的。目前也还没有发现由于延迟性钙矾石生成而导致掺UEA混凝土结构破坏的工程实例。同时，正如应将钙矾石的分解与分解所导致的破坏区别开来一样，应将延迟性钙矾石生成与延迟性钙矾石破坏区别开。即便在后期有少量的延迟性钙矾石生成，它的作用可能也是很有限的，并不一定会导致混凝土结构的破坏。只有当延迟性钙矾石生成的量较多时，才会影响混凝土结构的安全性。4混凝土中使用UEA膨胀剂存在的一些问题歇4.1脉潮湿养护条件炮是影响朱掺缺UF半A眼混凝土膨胀性补能的最关键电因素平处婆对膨胀剂在不抬同养护条件下压的膨胀效能进贪行的试验结果雨表明，养护水皮的充足与否，佳直接宴关系到补偿收觉缩混凝土的膨腹胀效能奥。伐7跌d促龄期时，不论彼是标养、水养茧、还是湿养，旁由于此时试件忽是全部浸在水殖中，其限制膨斤胀量相差无几绕。和7裂d答后，试件转入岛空干养护，此辆时由于水分不济充足，其限制田膨胀率随龄期颤的增加，出现功负增取长肚(圆收贡缩饱)治。而水养试件形，其最高限制橡膨胀量一般以在订28裕d妹达到最高，超怒过政28递d辈龄期，其收缩倾相当缓慢。现笛场模拟试验证醉明，自然养护置的鸦掺脊UE燥A捧混凝土，早期武得不到充足的划水分，其膨胀断效能得不到发丧挥，其限制膨枝胀率单在企3拒d四就出现负增长甩，苹7战d槽～宝14扯d苗时由于雨淋，苦试件再现微膨记胀，但与补偿犬收缩混凝土要葡求的限制膨胀船差异很大。歪息要徐志全等人对堆膨胀剂限制膨腹胀率影响因素忠的正交试验结录果进一步表明铜，无论是早林期逆(7d垮)荒还是后挣期视(14意d切和弹28d纯)谈限制膨胀率，希不管是掺加粉跌煤灰还是矿渣雷，养护湿度始汗终是对限制膨消胀率影响最大滋的因素，而水亭胶比对限制膨歌胀率的影响较衣小，养护温度督对早期限制膨筹胀率影响较小育，对后期限制劲膨胀率影响较偷大。哲轨宫因此，潮湿养旬护条件是影响妈掺临UE帽A恒混凝土膨胀性热能的最关键因阁素。在实际工守程中，特别是击地面以上的工校程部位，一般阳很难按照标准羡潮湿养护沾到统14论d朱的，有的只潮拿湿养垒护婶2d~3伍d昼，有的甚至根愚本没有进行潮零湿养护。这就坐是胳掺域UE搏A社预拌混凝土在佩防裂抗渗方面轧经常失效的基陶本原因。有关嫂施工单位应该损清楚认识晴掺果UE否A缴预拌混凝土对旅养护条件的特锤殊要求，做好担潮湿养护工作狮，保匪证助UE只A古膨胀作用的正慰常发挥。绕虏女使用混凝土养佳护剂，减少混攻凝土结构的水赌分散发；也是画促进作棒的揪UE血A劲混凝土养护工筝作的有效措施控之一。江4久.生2浙渔粉煤灰等掺合朋料对辉掺凶UE尊A卫混凝土膨胀性抵能的影响锻享很多资料都表舌明，在混凝土命中掺入粉煤灰竹会降离低惑UE走A子的早期膨胀能创。徐志全等人朵对膨胀剂限制梅膨胀能影响因秆素的正交试验店结果也表明，卸粉煤灰和矿渣途等矿物掺合料掌的使用显著降太低膨胀剂的早隔期膨胀率，对税后期限制膨胀鄙率影响较小。灯虽然目前还没叉有资料综合性川地阐述出现这盛种现象的机理课或者原因，但跑这些掺合料会痛显著降低混凝劣土的早期膨胀冻是一致性的结搅论。爸灰涨在重庆市的预莫拌混凝土行业琴，由于资源状竞况的特点，都慨依靠粉煤灰来仰提高特细砂预无拌混凝土的可循泵性，并在部兔分特殊工程中赞使用了磨细矿辫渣粉。一些预层拌混凝土企业座为了降低成本领，在预拌混凝口土中，特别是条低强度等级的佣预拌混凝土中航，大量甚至过搬量掺用粉煤灰担。这样，虽然贸混凝土的后期优强度满足了设仆计要求，但影膊响作了哭UE尸A表早期膨胀能的偶发挥。秃在秃UE维A蠢掺量保持不变习的情况下擦，巡UE茧A侨膨胀剂在这种直大量使用粉煤川灰的预拌混凝屑土中是否能够屋产生足够的早大期膨胀，是否饶能够起到防止疾混凝土早期开秋裂的作用，笔狗者对此表示怀吉疑，并有待进链一步的研究工晒作。雄4.3它温度对缸掺锡UE冤A夹混凝土性能的饱影响谋在生产净掺所UE校A炼预拌混凝土的西过程中发现，乞掺剥UE椒A袄混凝土的强度待发展对温度特况别敏感巧。絮—候些掺迹用饲UC烈A钟膨胀剂的预拌研混凝土，特别熔是低强度等级依的预拌混凝土盾，在气温较低砖（似5倘℃替一填1灾0滤℃碑)序时，早、后期斯强度都发展缓雪慢。目前关于采膨胀剂的试验估研究也大多在如标准试验室条亦件下进行，尚召未见到在低温跃条件下舌掺尚UE午A疏混凝土的膨胀盼性能和力学性唯能的研究报道李。钉4孙.懒4UE赌A蓝与水泥和泵送俱剂的适应性问堆题顶泼辈在使胳用谢UE针A息膨胀剂生产预宁拌混凝土的过电程中还发现获，代UE饿A属存在着与水泥徒或者泵送剂的对适应性问题。拍例如在使用重董庆某水泥厂的俩水泥和某种泵桨送剂生产洋掺疲UE排A惠的预拌拌混凝音土时，强度发坟展就会出现异营常现象，而改衬用其他的水泥宾或者泵送剂，卖强度发展又正勺常。工程界应语该笋进一步关注这木个问题。述限状另外，对于不拐同品种的水泥牵，不同品种的丘膨胀剂，其补史偿收缩效果是熟不同的。周群班等人研究了使插用普通水泥和算矿渣水泥参的踩C3惭0神混凝纯土既(1售2约％法UEA欧)乳的限制膨胀情辜况，结果表明号用矿渣水泥衔时炼14委d颤限制膨胀率丝达判0.02绸5羊％，是用普通移水泥时角的鸣2.侦2馆倍；用普通水破泥时气瑞养伪180毛d励膨胀率膊为膝-0.01送5饱％，而用矿渣泥水泥时未出现损负变形。这说碑明响UE甲A执膨胀剂与矿渣月水泥的适应性扮比普通水泥好绩。而采聋用喝UE山A截试验，使用普现通水泥和矿渣帐水泥，混凝土考的限制膨胀率观相差不大。这秋可能主要与水康泥的矿物组成草和混合材种类释及其掺量有关钓。欢4睡.凯5喊掺咏UE碑A待混凝土的最低钟水泥用量问题乖钻孝大量混凝土的伞生产应用实践脸表明，掺晒用搬UE况A杯混凝土的单方过水泥用量不能带过低，否则有右可能会造成早乡期抗压强度极核低响、婚28平d神后抗压强度也通很低的情况。撒这不仅影响施宿工，甚至有可忠能造成严重的或工程质量事故粱。掺幕用介UE尚A锁的混凝土存在卷着一个合理的玉最低水泥用量冶。誓《先UE偷A翻补偿收缩混凝体土防水工法弟》抹(YJGF2租2--92善)居和仇UE再A靠产品说明书都饿规定其单方水酱泥用量不得低袄于米300k括g展。键偶升疤一些预拌混凝祸土企业忽略了属这个问题，在拜出具一些低强利度等级的般掺笼UE康A能混凝鞭土麻(掀如著C2担0谜、橡C2扩5够、肉C30歪)甲的施工配合比袭时；往往按照油普通混凝土的惹水泥用量设计首，并且还要进吴行巧UE朱A虾的等量取代，快使得使用的单援方水泥用量过候低，从而影响减了预拌混凝土止强度的发展，信施工方配合不焰好就导致结构疾表面拉伤，严邻重街时嗽28稿d抚龄期也达不到业设计强度。箱4曾.菊6貌宴掺垫用迫UE赢A艳后混凝土膨胀独值的相对性驳哲夺在工程界存在自着一种生搬硬剖套数据的现象淋，例如笔者在化重庆市江北区交某工程的转换涂层预拌混凝土腐供应中，其技牛术人员参照某穗资料的数据，政要求持掺渐1笑2葵％傻UE仓A态的预拌混凝土妄在现场必须达卡到掘60吓d们龄期万分揭之侮2~过3征的膨胀率。投口饿笔者曾对重庆侄市江北区某工棍程徐用展C4梢0述，球掺乒1奔2向％塘UE攻A峰混凝土的限制诊膨胀率情况进车行了测定，测滩定结果见覆表骑1悄。美趁加表亿1C4鼻0芝掺弹1禾2防％驱UE源A浮预拌混凝土的谱限制膨胀率徒龄期与养护条阅件羽水显养功3d阴水娘养仪7d怜水送养傅14d删空五干趟28d廉空恋干少90d蓬空赌干醋180d虎限值膨胀率突（磁×10械-4共）桂1.50倒1.44模1.44提-0.67述-1.56培-2.00筋因此，在目前境掺爪人枝8还％猜一树1亭5外％船UE寸A构和标准的测试循条封件阿(20±嫩3绿℃金水飞养左14顷d遍、后期空干养镜护联)梦下，混凝禽土校60壳d划龄期膨胀率一担般达不到万分惊之霞2~认3桃。渡万涌另外，地面以意上工程的水养欧条件一般也达猜不甚到愚14失d菠，很多时候只倡有联2联—粒3鱼天，，有的局锣部根本就没有迫进行保水养护虚，其限制约束黑的条件也千差疫万别。混凝土挪膨胀率的测定略还与初长测定转的准确性也有径很大的关系。柳因此，工程上励掺不UE玉A减混凝土的实际忠膨胀情况与试株验室中测得的勤结果有很大差绿异。工程中实徒际应用的坟掺犬UE懒A您混凝土的具体替膨胀率值是相另对的，取决于砌相应的工程约朵束条件和养护足条神件，目前也无记法进行具体的掏计算，也不能剪硬套资料上的昂试验室数据，直只能在施工上执采取相应的措稼施，促进式掺衰UE棉A科预拌混凝土的忆潮湿养护，使瓦其实际膨胀值疼尽量接近或达秘到试验室的测永定结果。芽4待.茂7肝狗使蚊用济UF董A王的计量控制问鉴题雨斜艳既然根据工程解结构部位的需即要设计了笔掺蓬UE龟A腿的混凝土配合否比辫，登UE咽A疾在这种混凝土主中就卖肯定要起到相幻应的作用。不忘掺或者少慧掺鸽UE恼A阴都会导致其作猫用失效。鼓司崭一些预拌混凝衔土企业为了节剂约成本，在生轮产项掺挽UE本A迹的预拌混凝土租时存在少掺或匪者不煌掺秀UE挣A同的现象，人为袍地在实际使用摊的施工配合比口中减案少租UE屯A润的掺量。另外测预拌混凝土企茂业一般采用人羞工按包估量法举掺瓦用无UEA果,牧容易出现多掺盈或者少掺甚至除漏掺的现象。间因此，预拌混挤凝土企业应该须加吸强屋UE重A腰的计量监控，既严格按照配合犹比设计的要求泳足量掺寺人拜UE联A后，有关的监理支单位和施工单促位应该加强这挨方面的监督工盟作。施4.8钞牵聚丙烯纤维替娇代疯UE默A舟的问丸题氧院榴萍聚丙烯纤维混文凝土技术在北浪美和欧洲已，托经佩有揪2燃0套年的大量工程吊实践，应用技键术已日臻完善窜。近年来，国涝内聚丙烯纤维土增强混凝土的刘生产和应用逐袄步增多。但在禽十些工程技术缺人员中存在着男一种误解，既军然聚丙烯纤维较和按UE判A瑞膨胀剂在混凝撕土中的作用都霜是防裂抗渗，肢那么使用宅了孔UE士A稠就没有必要使疼用聚丙烯纤维矮，或者使用了鼠聚丙烯纤维就宴没有必要使征用牵UE踪A垫。愤UE迎A初是在与水泥水睛化产物发生化礼学反应生产足更够数量的钙矾扫石膨胀源，并壳在限制膨胀的不条件下产生内志部膨胀应力来诸抵消其它破坏匀拉应力，从而唱达到防裂的目慨的婶。残园餐即聚丙烯纤维的立使用，不会改工变混凝土中水刷泥浆体的化学拢成分和矿物组兵成，纯粹依靠香水泥砂浆对纤厌维的物理握裹亲作用，无需象汪使主用昨UF永A罚那样的严格的摘潮湿养护条件蛋。只要混凝土倾产生了足够的徐强度可以把纤辜维两端裹紧，饼就可以起到相重应的防裂作用加。其作用的时搜间发生在相对卸较后的龄期，领从混凝土具有化足够的握裹强浊度开始，直到原数十年龄期《跌取决于聚丙烯怀纤维本身在水楼泥砂浆中的耐凡久诞性归)泳。研究还表明商，聚丙烯纤维弹对水泥浆体本仍身的抗渗性能豆并没有明显的悄影响，但其抗妇裂作用可以减裳少有害裂缝的页形成。锋啦