摻入高吸水樹脂（SAP）的混凝土抗凍性能綜述

潘鑫 王紅雨

【摘要】季凍區農業灌溉輸配水渠道凍脹破壞嚴重。本文分析寧夏引黃灌區混凝土襯砌渠道凍脹破壞特性，針對目前灌區渠道混凝襯砌板抗拉強度低、普通混凝土材料本身抗凍脹性能差等實際狀況，提出摻入SAP優化混凝土內部結構，并綜述了國內外SAP混凝土的研究動態。分析表明，SAP加強混凝土抗拉和抗折性能，用其制備的襯砌板有更優抗凍脹性能。

【關鍵詞】高吸水樹脂（SAP）；混凝土；抗凍脹性能

引言

國內外學者對高吸水樹脂（SAP）混凝土的抗凍性進行了大量的試驗研究和機理分析。周宇飛等人研究了高吸水性樹脂的摻量及引水量對不同水膠比混凝土的自收縮與強度的影響規律。丁以兵等人研究通過SAP內部引水能有效的提高混凝土內部相對濕度，使其實現自養護。姚明甫等人研究表明養護條件對于混凝土板的早期收縮和收縮裂縫的影響顯著。王德志等人的研究得出與粉煤灰互摻均可改善混凝土的抗凍性。何真等人提出未摻礦物外加劑的體系，SAP 的摻入使開裂更易發生。

1、普通混凝土襯砌板凍脹破壞機理

目前提出的凍融破壞理論主要有靜水壓經典理論、滲透壓理論、冰棱鏡理論等。由于混凝土是多孔結構，因此凍融循環中抗折強度降低，促使混凝土襯砌板遭受凍脹破壞。若能調整混凝土內部結構孔隙的分布和大小，就能提高混凝土抗凍性能。本文綜述了 SAP摻入混凝土能改變內部結構和抗凍性。

2、摻入高吸水樹脂（SAP）混凝土抗凍分析

2.1 SAP的概況

王志玉，劉作新的研究說明了高吸水樹脂是高分子材料，它可以迅速吸收超過自身重量幾百倍甚至上千倍的水分。由于其結構上分子交聯的復雜性決定了其能形成高含水凝膠并且不容易釋水，而且在吸水后有彈性凝膠的性能而形成高膨潤狀態。

2.2 SAP混凝土的內養護

研究表明，若采用混凝土內養護技術，能提高混凝土的使用壽命，內養護方式可以抑制氯離子擴散，減緩混凝土早期裂縫的出現。

2.3 SAP混凝土的內部結構

加入SAP后由于混凝土水化使SAP顆粒釋放水分從而縮小，在混凝土中留下孔隙，其結構和布局對混凝土的強度和抗凍性能有著至關重要的影響。孔祥明，張珍林引入SAP的混凝土中有很多SAP干燥后形成的孔隙，孔隙表面的有機膜減小了其滲透性和連通性。馬先偉表明加入SAP混凝土的攪拌方式來改進孔隙分布。

2.4 SAP混凝土的抗凍性

M?ning]研究總水灰比相同時加入SAP使總孔隙率降低，提高了抗凍性。文獻表明加入SAP后對混凝土的抗折強度和抗壓強度在凍融循環后都有提高。

2.5 SAP混凝土的制備

蔡永濤研究表明：加入SAP量太少，使混凝土的內養護不充分，導致其開裂；若量太多，降低其強度和耐久性。同時，過大的SAP顆粒會在混凝土中留下過大的空隙進而發展成有害孔影響混凝土板的抗凍脹性能。當引水量過少，會使混凝土難以搗實，影響混凝土的抗凍性能；但降低混凝土的強度同樣會降低混凝土的抗凍性能；一般情況采用15倍引水量。在造價方面，加入SAP的混凝土造價雖高，但以2%-4%質量比加入可以滿足抗凍脹混凝土襯砌板標準，其抗凍脹性能更優秀，節省了后期的維護費用。

3、結論與展望

我國SAP應用起步較晚，對于這種材料運用不普遍，SAP通過優化混凝土的內部孔隙結構，使其抗拉強度、抗拉強度和抗折強度均提高，從而其抗凍性增強。SAP不僅是養護劑，還是一種在不斷完善的技術，其功能和運用有待開拓。

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