減縮劑與聚丙烯纖維對陶粒混凝土收縮性能的影響研究

周蓉

摘 要：針對陶粒混凝土體積不穩(wěn)定導(dǎo)致其早期微膨脹和收縮較大，從而引起結(jié)構(gòu)滲漏、鋼筋銹蝕等問題提出用縮減劑改善陶?；炷恋氖湛s性能，通過研究單摻SRA、單摻PPF、不同比例互摻SRA、PPF對陶?；炷允湛s、干燥收縮和壓縮強(qiáng)度的影響，得到的具體結(jié)論為：互摻SRA和PPF對混凝土各方面性能的改善皆優(yōu)于單摻混凝土。3%SRA和0.3%PPF互摻為最優(yōu)組合，以空白對照組為基準(zhǔn)，72h內(nèi)自收縮減少了68.6%;壓縮強(qiáng)度達(dá)到基準(zhǔn)組的90%。

關(guān)鍵詞：SRA;PPF;陶粒混凝土;自收縮

中圖分類號：TU528 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1001-5922（2021）08-0131-05

Study on the Influence of Shrinkage Reducing Agent and Polypropylene Fiber on Shrinkage Performance of Ceramsite Concrete

Zhou Rong

（Xi an Vocational and Technical College， Xi an 710077，China）

Abstract：The volume instability of ceramsite concrete leads to its early micro expansion and shrinkage， which leads to structural leakage， steel corrosion and other problems. It is proposed to use reducing agent to improve the shrinkage performance of ceramsite concrete. By studying the effects of single SRA， single PPF， and different ratios of SRA and PPF on the coagulation autogenous shrinkage， drying shrinkage and compressive strength of ceramsite， the specific conclusions are： the improvement of all aspects of concrete performance by intermixing SRA and PPF is better than that of single admixing concrete. 3% SRA and 0.3% PPF intermixing is the best combination. Taking the blank control group as the benchmark， the auto-shrinkage within 72 hours is reduced by 68.6%; the compressive strength reaches 90% of the benchmark group.

Key words：SRA; PPF; ceramsite concrete; autogenous shrinkage

陶粒混凝土因為其保溫隔熱性能較好，強(qiáng)度可設(shè)計等優(yōu)點被廣泛用于建筑工程中。但陶?；炷潦懿牧咸匦缘挠绊懀斐审w積穩(wěn)定性差，早期微膨脹等現(xiàn)象，使陶?；炷两ㄖ镉薪Y(jié)構(gòu)滲漏的問題出現(xiàn)。為解決陶?；炷猎缙谖⑴蛎浐褪湛s較大的問題，國內(nèi)廣大學(xué)者作出了很多研究。如劉寧（2020）提出采用縮減措施，對陶?；炷恋母稍锸湛s性能進(jìn)行優(yōu)化，證實了各種縮減措施對陶?；炷恋膬?nèi)部相對濕度皆有一定的提升作用[1];張家家（2020）則嘗試改變陶?；炷恋慕M成，以CFB灰替代細(xì)骨料。從而達(dá)到減小混凝土收縮的目的[2];以上學(xué)者的研究給減小陶?；炷潦湛s性提供了一些方法，但是用于實際工程中，還存在成本高，操作難的問題?；诖耍恼峦ㄟ^在陶粒混凝土中添加一些縮減劑，達(dá)到減小陶?；炷潦湛s的目的。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

本試驗所用材料與設(shè)備如表1、表2所示。

1.2 配合比設(shè)計

根據(jù)廠家的提供的推薦摻量，本試驗選擇SRA摻量為膠凝材料的2%、3%、4%;PPF摻量為膠凝材料質(zhì)量的0.2%、0.3%、0.4%?；浇M選擇3%SRA分別與0.2%、0.3%、0.4%PPF互摻;PPF0.3%與2%、3%、4%SRA互摻。具體配合比如表3所示[3]。

1.3 性能測定

1.3.1 自收縮性能測定

參照《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定，用非接觸式探頭與波紋管結(jié)合方法測定混凝土的自收縮性能[4]。具體步驟為：

（1）剪開波形管兩端，在一端裝上圓形標(biāo)靶，用螺絲固定。在波形管內(nèi)側(cè)刷一層潤滑油。波形管內(nèi)徑為50mm，長度為343mm。

（2）按配合比將所有材料混合，攪拌均勻后裝入波形管內(nèi)，并通過振搗使之變得凝實。振搗結(jié)束后在另一端裝上圓形靶標(biāo)并用螺絲釘固定。對波紋管進(jìn)行密封。（每組配合比試件制備兩個，取兩個試件的自收縮平均值為最終結(jié)果。）

（3）用彈簧夾固定波形管試件一端，另一端保持活動狀態(tài)。將電渦流位移傳感器調(diào)至最佳位置，波紋管標(biāo)靶位置穩(wěn)定后方可開始試驗。

（4）實時監(jiān)測試件自由端位移變化，定時采集數(shù)據(jù)。

1.3.2 干燥收縮性能測定

參照《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》測定試件干燥收縮性能[5]。具體步驟為：

（1）按配合比制備尺寸為75mm×75mm×275mm的棱柱體試件。制備試件時需將測頭預(yù)埋在試件兩端，將試驗置于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)至指定齡期。

（2）將試件從標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)至移至溫度為22±2℃，相對濕度60±5%的恒溫恒濕放置4h。用ISOBY-354型混凝土比長儀測定其初始長度，記為b0。為保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確，將所有試件測定完成后進(jìn)行2次復(fù)核，確保原值零點與復(fù)核時零點誤差小于0.01mm。若超過則需重新對試件進(jìn)行測定。

（3）將方向記號標(biāo)注在試件表面，注意測定試件干縮性能時，試件位置方向一致;在移動或放置試驗的過程中，注意避免碰撞表架和表桿;若在測定過程中撞到了儀器，應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)干校正后重新測定。

（4）將試件置于標(biāo)準(zhǔn)試驗室的鋼架上。試件放置時，注意每個試件間隔超過30mm。

（5）從移入標(biāo)準(zhǔn)實驗室開始計時，指定時間測試試件的變形讀數(shù)，記為bt。

混凝土干燥收縮表達(dá)式為[6]：

式中：εds為試驗期t（d）混凝土收縮率;bt為定時間間隔內(nèi)試件的變形讀數(shù);b0為試件初始長度;L1為混凝土試件豎直方向的初始長度。

1.3.3 壓縮強(qiáng)度測定

參照《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》測定試件的壓縮強(qiáng)度[7-8]。具體步驟為：

（1）按配合比制備尺寸為150mm×150mm×150mm的試件，分別置于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)至指定齡期。

（2）將養(yǎng)護(hù)至指定齡期的試件取出，擦拭試件表面和DYE-2000型壓力機(jī)上下承面。

（3）將試件放置在壓力機(jī)上，保證承壓面和試件成型頂面保持垂直狀態(tài)。打開壓力機(jī)對試件施加均勻荷載。當(dāng)混凝土強(qiáng)度不小于C30但未達(dá)到C60時，加載速率為0.6MPa/s;當(dāng)混凝土強(qiáng)度不小于C60時，加載速率為1.0MPa/s。

（4）待試件破壞時，停止施加荷載，記錄試件破壞時荷載。

壓縮強(qiáng)度表達(dá)式為[9-10]：

式中：P表示混凝土試件壓縮強(qiáng)度;F為試件破壞時荷載;A表示試件上表面承壓面積。

2 結(jié)果與討論

2.1 SRA與PPF對陶?；炷磷允湛s性能影響

圖1為單摻SRA試件在72h內(nèi)自收縮變化。由圖1可知，4組試驗72h內(nèi)的自收縮微應(yīng)變值分別為204μ?、128μ?、70μ?、35μ?;摻入SRA后，試件的自收縮分別比空白對照組減少了35.8%、65.1%、81.3%。說明摻入SRA后，能有效抑制陶?；炷恋淖允湛s，且隨SRA摻入量的增加，對陶?；炷恋淖允湛s性能抑制效果越佳。

圖2為單摻PPF試件在72h內(nèi)自收縮變化。由圖2可知，空白對照組L-0和PPF-1、PPF-2、PPF-3四組試驗72h內(nèi)對應(yīng)的自收縮微應(yīng)變值分別為203μ?、103μ?、95μ?、88μ?;摻入PPF后，試件的自收縮分別比空白對照組減少了6.7%、11.8%、16.1%。說明摻入PPF后，只能小幅度的減小試件的自收縮，且隨PPF摻入量的增加，對陶?；炷恋慕档妥饔迷鰪?qiáng)。

圖3為互摻SRA+PPF試件在72h內(nèi)自收縮變化，SP-1、SP-2、SP-3以3%SRA為定量，PPF摻量為變量。SP-2、SP-4、SP-5以0.3%PPF為定量，SRA摻量為變量。由圖3可知，SP-1、SP-2、SP-3在72h的自收縮分別為68μ?、64μ?、57μ?，比空白對照組分別減少了67，2%、68.9%、71.5%，分別比單摻3%SRA自收縮多縮減了2.1%、3.8%、6.4%。說明在SRA和PPF共同作用下，混凝土試件的縮減效果較優(yōu)，且SRA和PPF間 有良好的相容性，彼此間的縮減機(jī)理無不利影響，且表現(xiàn)出優(yōu)良的疊加效果。SP-2、SP-4、SP-5在72h的自收縮分別為62μ?、42μ?、108μ?。比空白對照組分別減少了68.6%、50.3%、77.5%，分別比單摻0.3%PPF自收縮多縮減了56.8%、38.5%、66.4%。再一次證實了SRA和PPF對混凝土的自收縮性能表現(xiàn)出良好的疊加效果。

2.2 SRA與PPF對陶粒混凝土干燥收縮性能影響

表4為SRA與PPF對陶粒混凝土干燥收縮性能影響。由表4可知，隨齡期的增加，所有試件的干燥收縮值也隨之增加。單摻試件在28d前干燥收縮增加速度比較明顯，在28d后逐漸趨于平衡。單摻試件在1d時，均出現(xiàn)負(fù)值。說明試件在養(yǎng)護(hù)早期出現(xiàn)了微膨脹現(xiàn)象。在90d齡期內(nèi)，SRA-1、SRA-2、SRA-3、PPF-1、PPF-2、PPF-3分別比對照組干燥收縮值減小了18.5%、30.7%、14.3%、6.8%、13.1%、15.8%。說明SRA和PPF的摻加對混凝土的干燥收縮性能有一致作用。SRA摻量越多，對陶?；炷稍锸湛s抑制效果越好。PPF也對混凝土的干燥收縮性能有抑制作用，但效果比SRA小?；浇M試件結(jié)果表明，互摻SRA和PPF對陶粒混凝土干燥收縮性能比單摻試件對陶?；炷粮稍锸湛s性能抑制效果更明顯，這是因為兩種縮減劑結(jié)合后。表現(xiàn)出了良好的相容性，因此效果大于單摻試件。對比互摻組其他試件，SP-2組試件干燥收縮縮減效果最佳，對試件早期微膨脹現(xiàn)象也有優(yōu)化作用，因此該組為最優(yōu)選擇。

2.3 SRA與PPF對陶?；炷翂嚎s強(qiáng)度的影響

表5為SRA與PPF對陶?；炷粮鼾g期壓縮強(qiáng)度的影響。由表5可知，單摻SRA對陶?；炷翂嚎s強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響，其中摻量為2%的SRA陶?；炷猎陴B(yǎng)護(hù)齡期為3d、7d、28d時，分別比空白對照組降低了10.5%、9.3%、7.2%;摻量為3%的SRA陶?；炷猎陴B(yǎng)護(hù)齡期為3d、7d、28d時，分別比空白對照組降低了19.5%、18.3%、11.5%;摻量為4%的SRA陶?；炷猎陴B(yǎng)護(hù)齡期為3d、7d、28d時，分別比空白對照組降低了26.5%、22.8%、14.7%;由此可知，當(dāng)SRA摻入量超過3%時，3d齡期陶?；炷恋膲嚎s強(qiáng)度比空白對照組減少了26.5，這對混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展不利，因此SRA摻入量不宜超過3%。單摻PPF對混凝土壓縮強(qiáng)度增強(qiáng)效果不明顯。

互摻SRA和PPF對混凝土試件的壓縮強(qiáng)度皆有一定影響，由表中數(shù)據(jù)可知，對于養(yǎng)護(hù)齡期為3d試件，SP-1、SP-2、SP-3隨PPF含量的增加，壓縮強(qiáng)度有所提高。而SP-2、SP-4、SP-5隨SRA含量的增加，壓縮強(qiáng)度大幅度降低，說明PPF的摻入對能改善SRA帶來的早期壓縮強(qiáng)度折減。

3 結(jié)論

文章以水泥、骨料、聚丙烯纖維和高效減水劑為基料制備陶粒混凝土，并通過對單摻SRA、PPF和不同比例下SRA和PPF互摻對陶?；炷磷允湛s性能、干燥收縮性能和壓縮強(qiáng)度的影響，得到的具體結(jié)論為：

（1）單摻SRA、PPF對混凝土的自收縮性能皆有改善作用。其中SRA 對混凝土自收縮改善效果較明顯;隨摻量的增加，自收縮減少幅度增長較大。PPF對混凝土的自收縮性能改善作用比不上SRA，隨PPF摻量增加，對自收縮減少幅度較小。

（2）互摻SRA和PPF對陶粒混凝土自收縮的縮減效果皆優(yōu)于單摻陶?；炷痢Ρ葐螕交炷?，SP-2組（3%SRA和0.3%PPF）性能最優(yōu)。比單摻3%SRA自收縮多縮減了3.8%，比單摻0.3%PPF自收縮多縮減了56.8%。

（3）SRA與PPF單摻與互摻對陶?；炷稍锸湛s性能影響幾乎與自收縮性能影響一致。隨SRA摻量的增加，干燥收縮減小幅度呈大后小的趨勢。隨PPF摻量的增加，對混凝土干燥收縮隨之減少，但減少幅度不大。互摻時，PPF摻入對SRA摻入帶來的早期微膨脹有一定的改善作用。

（4）摻入SRA后對陶?；炷翂嚎s強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響，當(dāng)摻量超過3%時，對3d齡期壓縮強(qiáng)度折減程度達(dá)到了26.5%。 PPF對混凝土壓縮強(qiáng)度由一定的提升作用，但提升作用不明顯?；絊RA和PPF后，能改善SRA對混凝土折減作用，28d壓縮強(qiáng)度皆達(dá)到了空白組90%以后。

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