外加劑對泵送混凝土早期變形抑制作用分析

王遠春、王欣然

（1.三河華泰混凝土建材有限公司, 河北三河065200;2.萊蕪安諾得混凝土有限公司, 山東濟南250000）

1 試驗

1.1 原材料

在試驗過程中，所使用的粉煤灰為Ⅱ級粉煤灰，砂石為Ⅱ區(qū)Ⅰ類天然砂，細度模數(shù)為2.4，空隙率為36%，表觀密度為2.675g/cm3，含泥量為0.8%；水泥為P·O42.5 水泥，產(chǎn)品為三河鉆牌；石子為連續(xù)級配碎石，直徑范圍是5～31.5mm，針片狀含量為11.2%，含泥量為0.6%；水是自來水；外加劑主要有PVA 纖維、ZQ（晶核早強劑）、PZ（氧化鈣類混凝土膨脹劑）、SP（塑性膨脹劑）、VK-CS（聚羧酸高性能減水劑，含固量為16.5%，減水率為26%）。

1.2 試驗方法

1.2.1 混凝土性能

混凝土的力學性能應以力學性能試驗方法為基礎進行測試，新版混凝土性能以及拌和物性能試驗方法為基礎進行測試。

1.2.2 混凝土早期變形

在試驗條件下，混凝土早期變形主要以自收縮變形和塑性沉降為主，在對混凝土早期變形進行試驗過程中，應對絕對濕度和溫度進行控制，研究內部膠凝材料水化作用和漿體沉降對變形的影響，并以相關試驗規(guī)程為基礎，對其變形情況進行測試。其中，密封試驗筒為PVC 波紋管，長度550mm，直徑100mm，用502 膠水和塞子對底部進行密封處理，測試長度的有效值為500mm。在制作試件過程中，使用自動應變采集系統(tǒng)代替電阻應變計，每組應設置3 個試件，裝模完成后20min 時，應對端部混凝土的變形情況進行測試，其測試結果則為漿體自生體積變形情況[1]。

1.3 對試驗混凝土配合比進行設計

在進行試驗時，應選擇高強度等級C50 和低強度等級C25 泵送混凝土中具有代表性的混凝土進行試驗，將聚羧酸減水劑摻入其中，并對其出機坍落度進行控制，范圍應為210～230mm，最后將PVA（PVA 纖維）、ZQ（晶核早強劑）、PZ（氧化鈣類混凝土膨脹劑）以及SP（塑性膨脹劑）加入其中。其中，ZQ、PZ 以及SP 的摻量為最低推薦摻量，混凝土的施工狀態(tài)更易受到PVA 分影響，因此為了防止對其施工性能產(chǎn)生影響，應選擇超低摻量，以膠凝材料質量為基準，摻入的外加劑質量分別為0.015%PVA 纖維、0.2%ZQ、6%PZ以及0.03%SP。如表1所示，C25 泵送混凝土的配比為：粉煤灰摻量為68kg/m3，膠凝材料為340kg/m3，用水量為185kg/m3，砂率為0.41，水膠比為0.54；如表2所示，C50 泵送混凝土的配比為：粉煤灰摻量為107kg/m3，膠凝材料為535kg/m3，用水量176kg/m3，砂率為0.39，水膠比為0.33。

表1 C25 泵送混凝土外加劑摻量設計（%）

表2 C50 泵送混凝土外加劑摻量設計（%）

2 結果分析

2.1 不同外加劑與混凝土性能之間的關系（見表3、表4）

表3 不同外加劑和C25 泵送混凝土性能之間的關系

表4 不同外加劑和C50 泵送混凝土性能之間的關系

對表3 和表4 進行分析可知：

0.015 %PVA 和0.03%SP 幾乎不會對C50 和C25 混凝土的抗壓強度性能、凝結時間、含氣量以及流動性產(chǎn)生影響。

0.5%ZQ 和6%PZ 對C50 和C25 混凝土含氣量以及流動性影響較小，PZ 對抗壓強度和凝結時間的影響不穩(wěn)定，初步可以判斷其具有降低抗壓強度和縮短凝結時間的可能，ZQ 具有提高混凝土的抗壓強度、縮短凝結時間的作用。

2.2 不同外加劑與混凝土早期變形之間的關系

在對混凝土早期自生體積變形進行測試過程中，需要借助GS-Ⅱ型干縮變形自動測試儀。在PVC 管內部放入塑料薄膜，并裝入新拌混凝土中，隨后將其底部封死，再使用塑料薄膜密封頂部，控制室溫保持在18～22℃，使用自動應變采集系統(tǒng)對其變形情況進行分析，得到C50 和C25 混凝土的早期變形情況圖[2]。

2.2.1 對C25 早期變形情況圖進行分析

（1）D1-1（C25 泵送混凝土空白組）的初長測量起點為20min 和1h 時，其3d 所測量的豎向收縮為820με 和100με，其1h 內的豎向收縮值為7.2 倍的1h～3d 豎向收縮值。

（2）以C25 泵送混凝土空白組1h 為起始點，其8h終凝的豎向收縮值為28%的3d 豎向收縮值。

（3）相較于C25 泵送混凝土空白組，摻加PVA、ZQ、PZ 以及SP 組的3d 豎向收縮抑制率為：以20min為起始點，抑制率分別為1%、28.8%、26.6% 以及26.5%；以1h 為起始點，抑制率分別為6.0%、-9.0%、58%以及-3.0%。

2.2.2 對C50 早期變形情況圖進行分析

（1）G1-1（C50 泵送混凝土空白組）的初長測量起點為20min 和1h 時，其3d 所測量的豎向收縮為961με 和422με，其1h 內的豎向收縮可達到1.3 倍的1h～3d 豎向收縮。

（2）以C50 泵送混凝土空白組1h 為起始點，其6h40min 終凝的豎向收縮值為59%的3d 豎向收縮值。

（3）相較于C50 泵送混凝土空白組，摻加PVA、ZQ、PZ 以及SP 組的3d 豎向收縮抑制率為：以20min為起始點，抑制率為0.6%、31.3%、28.4%以及14.4%；以1h 為起始點，抑制率分別為1.4%、25.8%、41.9%以及-1.2%。

2.2.3 綜上可知

（1）1h 內泵送混凝土的塑性沉降變形最大，相較于C50 混凝土，C25 混凝土1h 內的塑性沉降所占比例相對較大，也就是說，相較于高強度等級的混凝土，低強度等級混凝土的塑性沉降收縮對其早期變形影響更大。幾種外加劑對混凝土塑性沉降變形抑制作用順序為：微量PVA 作用較小，ZQ＞SP＞PZ。

（2）在早期收縮中，終凝前塑性收縮占的比例較大，相較于C25 泵送混凝土，C50 混凝土1h 內塑性沉降終凝的收縮率為其2.1 倍。該階段，PZ 的收縮抑制作用最明顯。

（3）以20min 和1h 為起始點，其測定的豎向收縮值各不相同，主要結論如下：以20min 為起始點時，PZ、ZQ 以及SP 對混凝土塑性收縮抑制作用較為明顯；以1h 為起始點時，只有PZ 對混凝土塑性收縮抑制作用較為明顯。

3 結語

綜上所述，通過對不同混凝土摻加外加劑后的性能進行分析，可得到如下結論：

微量PVA 和SP 并不會對混凝土的力學性能和施工性能產(chǎn)生較大的影響，ZQ 具有提高抗壓強度和縮短凝結時間的作用，PZ 對抗壓強度以及凝結時間的影響不穩(wěn)定，可能具有降低抗壓強度以及縮短凝結時間的作用。

以20min 和1h 為起始點，對其變形情況進行測試，所得到的結論存在差異，當測試起始點較早時，其更能反映出不同外加劑與混凝土早期變形之間的關系。

當混凝土處于早期變形全塑性時期時，微量PVA影響較小，抑制混凝土塑性沉降變形作用從大到小順序為ZQ、SP、PZ。當混凝土處于硬化早期以及彈塑性階段時，PZ 的收縮抑制作用最為穩(wěn)定。