高效减水剂对硬化混凝土性能的影响

混凝土作为建筑材料,强度和耐久性是其基本性能的保证。通常,换高效减水剂可提高混凝土强度,而对其抗冻融性、抗硫酸盐腐蚀性、抗氯盐侵蚀性、钢筋一混凝土粘结强度等不会产生不利影响。
 
1.高效减水剂对硬化混凝土强度的影响
混凝土中掺入高效减水剂可显著减少拌和用水量,降低水胶比,从而减少硬化混凝土的空隙率,另一方面,混凝土中掺入高效减水剂可改善水泥水化程度,提高混凝土拌和物的匀质性,从而提高混凝土的抗压强度、抗弯强度、弹性模量等力学性能。但抗拉强度、抗弯强度提高幅度小于抗压强度提高幅度;一年和更长龄期的抗压强度提高幅度小于28d和更短龄期的抗压强度提高幅度。当然,强度提高效果还与所掺高效减水剂的种类及换量、拨用减水剂的目的等因素有关。
 
2.高效减水剂对硬化混凝土收缩和徐变的影响
对拨减水剂的混凝土,早期收缩的影响非常显著。从裂缝产生的时间来分析,1d之内的早期收缩增大,可能是混凝土开裂的关键因素。因此目前的化学外加剂收缩率比试验方法,并没有完全反映减水剂对混凝土收缩的影响程度。大量的实验结果表明:从初凝至24h,掺减水剂混凝土的收缩率比要大得多。
混凝土的徐变性能是指在一定的加荷应力下变形随着龄期增长而加大。它和加荷应力、加荷的龄期、持荷龄期有关。混凝土的徐变,在加荷早期增加较快,随后逐渐减慢,在若干年后增加更少。影响徐变因素有温度、湿度、水泥品种、水胶比、配合比、混凝土总体积等有关。
 
掺高效减水剂的徐变大致可分为三种情况:
(1)在增大流动性的情况,掺减水剂的徐变与不掺的相当或略有增加。
(2)在降低水胶比,提高强度性,按减水剂的徐变比不挂的明显减小。
(3)用于减少水泥用量时,徐变基本不变。
 
收缩值的主要影响因素是混凝土的用水量,其次是含气量。挂高效减水剂时由于水胶比减少,收缩值会变小。在水胶比不变时,收缩值与不换的变化不大。
 
3.高效减水剂对硬化混凝土耐久性的影响
强度和耐久性一直被当作混凝土两大基本性能。尤其是高性能混凝土,对耐久性提出了更高的要求,硬化混凝土的耐久性包括抗渗性、抗冻融性、抗硫酸盐腐蚀性、抗氯盐腐蚀性、钢筋锈蚀、钢筋一混凝土粘结强度等几个方面。
通常,适度引气、水胶比低的硬化混凝土在严酷环境下的耐久性良好。拨用高效减水剂可起到适度引气、降低水胶比的作用,所以掺人高效减水剂可提高硬化混凝土耐久性,至少可以说,高效减水剂的拨入不会对耐久性产生不利影响。
 
(1)抗渗性。抗渗性是指混凝土抵抗各种有害介质进入其内部的能力。这些有害介质主要是水、油、气体腐蚀性离子等。这些介质进入混凝土中在受到温度影响而产生体积变化时,在混凝土内部造成一些裂缝和缺陷。在反复受到温度和应力的波动后这些裂缝和缺陷在扩大中相互贯通并形成网络,使混凝土抗侵蚀能力及强度下降,因此提高抗渗性一直受到重视。如何提高抗渗能力是提高混凝土耐久性的关键。
混凝土的抗渗性与其孔隙率及孔结构有关。混凝土内孔隙按孔径大小大致可分为<4~5nm、5~50nm、50~100nm及>100nm四级。若孔径大于50nm的孔隙体积分数增大,则会对混凝土强度和抗渗性带来不利影响;若孔径小于50nm孔隙体积分数增大,则混凝土的强度、抗渗性、耐腐蚀性等均有提高。掺入高效减水剂后,混凝土的水胶比降低,孔结构得以改善,有利于增加混凝土内部结构的密实度,减少泌水通道,从而提高抗渗性。
 
(2)抗冻融性。抗冻融性是指混凝土在反复冻融过程中,混凝土承受破坏的能力。冻融过程中的破坏主要是由于混凝土内部的自由水结冰膨胀及过冷的水发生迁移,产生很大的冻胀压力,对混凝土造成的破坏。
高效减水剂对混凝土抗冻融性的影响与普通减水剂类似。当混凝土中掺入非引气型高效减水剂时,减水剂的高效减水作用可使得混凝土的水胶比显著降低,混凝土结构中可冻结的游离水减少,混凝土抗渗性提高,从而有利于提高抗冻融性当混凝土中掺入引气型高效减水剂或掺人非引气型高效减水剂与适量引气剂时,由于所拨外加剂的引气作用,混凝土体系中会引人一定量的独立、微小、稳定的气泡,可级解冻结和过冷水迁移所产生的膨胀压力集中,从而可显著提高抗冻融性。
 
(3)抗碳化性能。碳化作用是指混凝土表面长期暴露在大气中,混凝土中的水化产物氢氧化钙慢慢地变成碳酸钙使混凝土逐步失去碱性变成中性。
Ca(OH)2+CO2→CaCO3+H₂O
对钢筋混凝土而言,钢筋在碱性化混凝土中受到保护不会产生锈蚀。但当混凝土和含二氧化碳气的雨水接触后,混凝土表面首先开始碳化,经过较长时间后,混凝土内部也逐渐发生碳化,如果碳化深入到钢筋部位以后,混凝土就起不到保护钢筋的作用了。当碱度降低到pH<11.5后,由于空气中氧离子进入,使钢筋外面的一层“钠化膜”被破坏,钢筋开始生锈,而铁锈的体积比铁大2.5倍,产生的膨胀压力会导致钢筋外面混凝土保护层的开裂与脱落,这又更进一步加快了钢筋的锈蚀。钢筋由于锈蚀而使截面减小,加上混凝土的脱落,最终导致了建筑物的破坏。
降低混凝土的水胶比是防止碳化由表及里扩散的有效措施。掺入高效减水剂后可大幅度降低水胶比,从而明显地减慢了混凝土的碳化速度。
 
(4)抗硫酸盐、氯盐腐蚀性。高效减水剂的加入,减少了混凝土的总孔隙率,改善了孔的结构和分布,提高混凝土的密实性,降低其界面渗透性,使混凝土具有自防水性能。大幅度提高抗氯离子和抗硫酸盐侵蚀性能,减少混凝土因海水和其他离子侵蚀而引起的破坏。
高效减水剂作用
 

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