外加剂对碾压混凝土性能的改善作用
(1)改善混凝土的工作性和施工性 碾压混凝土不具有流动性,一般呈干松状态,要使碰压混凝土拌和物流动,必须克服比常用混凝土拌和物更大的屈服应力。常用固定振动频率及振幅,固定压强条件下,拌和物从开始振动至表面泛浆所需的时间(即VB值或VC值)来表示其工作度。
外加剂对碾压混凝土VC值的影响主要表现在如下几个方面。
①大减水,大大降低了碾压混凝土的单位用水量 高性能混凝土外加剂的减水率一般都在20%以上,实际施工中,可根据工程实际情况,用外加剂的换量来调节混凝土的减水率。减水剂掺入混凝土后,混凝土拌和物中胶凝材料浆体的内聚力减小,骨料与浆体界面的黏附力下降,界面层厚度变薄,碰压混凝土的VC值降低。
②引气剂的拨入,改善了颗粒间的界面状态 引气剂掺入混凝土后,引气剂吸附在水-气界面上,可显著降低水泥浆体的表面张力。大量的微小气孔,在混凝土中起到了润滑作用,水泥与水泥颗粒间,水泥浆体与集料颗粒间的界面状态明显得到了改善。掺入引气剂的混凝土,VC值更小,更易于振动压实。
如前所述,引气剂引入的气泡质量高低对混凝土的性能影响很大。一般的引气剂掺入混凝土后,都会降低混凝土的强度,混凝土表面的耐磨性也会变差。掺入适量的高性能混凝土引气剂(如GYQ高性能混凝土引气剂),不仅不会使混凝土的强度下降,而且还会使混凝土的强度提高10%左右。由此可见,引气剂的引气质量很关键,细小的气泡引入混凝土后,不仅不会降低混凝土的强度,反而会因这些气泡的引人给混凝土孔结构带来改善作用,提高混超土的强度。
③对粉媒灰等混合材的适应性 碰压混新土的水泥用量都较少,为了保证有足够的浆体量包裹集料,不致发生集料架空现象,同时又能保持混土的低水化部性能,往往要挂用一定量的粉媒灰。一般说来,外加剂对粉煤炭的适虚性部教好,高性能混凝土减水剂不仅会使粉媒灰等混合材的需水量降低,而且还能使换粉综家混凝土的工作度及其强度力学性能和耐久性能得到明显改善,这就是常说的“及掺”效应。
④提高混凝土对环境气候变化的适应性,保证混凝土拌和物的停置时间压混凝土在拌和运输过程中的水分蒸发,对混凝土的工作度影响很显著,随着报土停置时间的延长,混凝土的VC值增大。停放仅2h,VC值可增大两三倍。高性能混凝土外加剂(如JM-II改进型萘系减水剂、JM-PCA聚羧酸类外加剂等)的保场能力特别强,可使混凝土在较长停置时间内VC值很少增加,以保证碾压混最土高的振动压实性能。特别是夏季硇压混凝土施工,水分蒸发快,而JM-Ⅱ高性能外加剂,由于复合了部分高分子材料,这些高分子材料几乎不受气温变化的影响。温度高时,高分子材料释放快;温度低时,高分子材料释放慢。只要保证其使用量,你碾压混凝土在夏季施工时的VC值增大很有限。
(2)改善了混凝土的热特性,有利于混凝土的温控 混凝土的热特性包括混最土的热导率、比热容、绝对温升和各龄期的水化热分布。
混凝土中的总的水化热量是由水泥用量决定的,碾压混凝土的水泥用量较低,水化热量与常态混凝土相比要低得多。研究表明,混凝土的早期开裂主要来自于混凝土的变形,而这类变形又与混凝土用水泥的水化热特性有关。外加剂捻入混凝士后,不能减小混凝土的总放热量,但可以改变混凝土各个龄期水泥水化热的分布,掺JM-PCA聚羧酸类减水剂的水泥浆体早期的水化热分布很均匀,几乎没有明显的水化放热速率峰,掺改进型的JM-Ⅱ萘系减水剂的水泥浆体的早期水化热分布曲线也较平缓,最大放热速率不仅向后推迟了近30h,而且峰值也降低了30%以上。
掺高性能混凝土外加剂的混凝土绝热温升较不掺外加剂的混凝土的绝热温升也有明显的降低。值得指出的是,掺未改进的萘系减水剂混凝土的绝热温升较不换外加剂的混凝土的绝热温升高。
(3)减少混凝土的含气量损失 为了提高混凝土的耐久性,一般都要换入一定量的引气剂。通过混凝土的适当引气,改善混凝土的孔结构,提高混凝土的抗冻融能力和耐久性能。在实际工程应用中,混凝土拌和后至成型总有一定的停置时间,这一时间内,混凝土的含气量总要有些损失。这就是说,振动密实成型后的混凝士实际含气量与试验室测出的含气量有较大的差异,不同的引气剂,与引气剂一同使用的减水剂不同,混凝土的含气量损失亦不相同。表7-66所列为混凝土含气量損失试验结果。
由试验结果可知,常用的萘系减水剂与引气剂复换使用时,含气量损失较大,混凝土拌和后1h含气量损失率达到40%以上,而用聚段酸类的JM-PCA(I)高性能混凝土外加剂与引气剂复挚时,混凝土拌和后1h含气量损失率仅有10%左右。曾经采用两种外加剂与引气剂复挟,拌和后即振动成型,测其含气量损失,拨萘系减水剂的混凝土振动后的含气量损失率要增加30%左右,挚聚段酸类高性能混凝土外加剂的混凝土含气量损失率只增加15%左右。聚羧酸类高性能混凝土外加剂与高性能引气剂复合使用(如JM-PCA减水剂和GYQ引气剂的复合),混凝土的含气量损失率较萘系减水剂与引气剂复合使用的混凝土含气量损失率减小一半左右。
聚羧酸类高性能混凝土外加剂的优异保气能力是其他品种的外加剂难以做到的。
(4)提高了混凝土的抗裂能力
① 干缩率明显降低 尽管碾压混凝土的干缩率比常态混凝土低,但仍有(2.7~5.5)×10-4的干缩率。掺粉煤灰的碰压混凝土干缩率一般为(2.7~3.5)×10-4.
有资料表明,掺凝灰岩粉的碾压混凝土90d龄期干缩率达到4.64×10-4.混凝土外加剂对混凝土的收缩影响较大,采用新型的聚羧酸类高性能混凝土外加剂配制的混凝土要比采用萘系减水剂配制的混凝土干缩率低30%左右。采用JM-PCA(I)聚羧酸类高性能混凝土外加剂和GYQ引气剂复配,C30碾压混凝土的90d干缩率仅有2.51×10-4.
开裂时间延长,开裂面积减小 采用圆环抗裂试验方法测试混凝土的开裂时间和开裂面积,结果表明:掺JM-PCA(I)高性能混凝土减水剂的碾压混凝土较拨萘系减水剂的碱压混凝土开裂时间延长了70%左右,开裂面积也减少了一半以上。
(5)改善混凝土的孔结构,提高混凝土的力学性能和耐久性能 高性能混凝土外加剂掺入碰压混凝土后,混凝土的单位用水量降低,水灰比减小,混凝土施工和易性得到明显改善。混凝土的内部孔结构也产生了显著的变化。
主要表现在:①混凝土的总孔隙率降低;②孔结构产生了质的变化,无害或少害的小孔增多,有害的孔减少;③混凝土的总孔体积减小。混凝土的孔结构改善,提高了混凝土的力学性能和耐久性能。混凝土的强度提高,特别是混凝土的抗弯折强度提高幅度更大。混凝土的抗冻融循环能力、抗渗性能、耐腐蚀性能等均具有较明显的改善。