水泥砂浆的塑性收缩定量研究

　第35卷,第2期2010年4月

公路工程H ighway Engineering

Vol .35,No .2Ap r.,2010

[收稿日期]2009—11—10

[作者简介]黄云涌(1966—),男,湖南汨罗人,副教授,主要研究方向为路面结构与材料。

水泥砂浆的塑性收缩定量研究

黄云涌,陈　雷,郑如岩,肖少华

(长沙理工大学交通运输工程学院,湖南长沙　410004)

[摘　要]采用自行设计的水泥砂浆塑性收缩量测量装置,通过对掺加不同引气剂(ZY —99、AE2、BT —4006)、

不同配比的水泥砂浆,进行正交试验研究,分析了水灰比、含气量和粉煤灰掺量对水泥砂浆塑性收缩的定量影响,讨论了水泥砂浆塑性收缩的变化机理。

[关键词]水泥砂浆;正交试验;塑性收缩;定量;变化机理

[中图分类号]U 416.216 [文献标识码]B [文章编号]1674—0610(2010)02—0144—03

Quantit ati ve Study on Pl asti c Shr i n kage of Ce mentM ort ar

HUANG Y unyong,CHEN le i ,ZHENG Ruyan,X I AO Shaohua

(college of Traffic and Trans portati on Engineering,Changsha University of Science &Technol ogy,Chan 2gsha,Hunan 410004,China )

[Key words]ce ment mortar;orthogonal Test;p lastic shrinkage;quantitative;change mechanis m 新拌混凝土易受塑性开裂影响,其形成的早期裂缝对混凝土结构物的耐久性有显著影响

[1]

。尤

其是在我国南方地区修建混凝土路面时,较高的气温使新拌混凝土路面表面水分蒸发速度明显大于泌水速度,这是路面产生早期塑性收缩裂缝的主要原因。然而,如何减小混凝土的收缩,提高混凝土的抗裂性能,已成为水泥和混凝土工程技术的一个重大研究课题。

本文通过正交试验研究了引气剂品种、含气量、粉煤灰含量,水灰比对水泥砂浆的塑性收缩的定量影响。定量测试了砂浆拌和后24h 的收缩量以及各因素对收缩量的影响,并分析了砂浆收缩的机理。

1　试验设计

1.1　试验方案

以水泥砂浆为研究对象,在固定水泥用量和砂用量(水泥∶砂=300∶600)的条件下,通过改变含气量(2%,4%,6%)、水灰比(0.41,0.46,0.51)、粉煤灰掺量(10%,14%,18%),三因素三水平正交试验,测定各种组合条件下水泥砂浆的塑性收缩量。方案见表1。1.2　试验方法

目前,我国还没有相关规范用来评价混凝土路

表1　正交试验设计因素水平表

水平因素

A:粉煤灰含量/%

B:含气量/%

C:水灰比水平1

1020.41水平21440.46水平31860.5113

1020.4121040.4631060.5141420.5151440.4161460.46

71820.4681840.519

18

6

0.41

面塑性开裂,国际上用于测定塑性裂缝的主要方法

有平板法、圆环法、棱柱体法,不同测试方法的试验

结果离散性大[1]

。还没有一个测试砂浆的定量塑性收缩的实验方法,本实验主要测试步骤如下:

①用精确度为0.1mg 的分析天平称量已拌好的砂浆(密度为ρ1)m 1,将砂浆装入塑料瓶容积(100mL )中。

②将与砂浆不发生反应的液体(密度为ρ2)倒入已装好砂浆的塑料瓶中,用玻璃板盖严,称得质量m 2。称完后立刻将液体倒出,将塑料瓶放置在空气中,让其失水收缩。

③24h 后将塑料瓶再次加满同种液体,用玻璃

第2期黄云涌,等:水泥砂浆的塑性收缩定量研究　

板盖严,称重,质量为m 3。

④则砂浆的体积收缩百分率为:S =

ρ1m 3-m 2ρ2m 1

×100%

2　正交试验结果及分析

3种引气剂的收缩试验结果,见表2。

表2　24h 后砂浆收缩正交试验表

试验编号

24h 收缩体积百分率/%基准砂浆

ZY —99BT —4006AE21

1.82 1.89 1.78 1.632 1.62 1.49 1.74 1.413 1.310.92 1.68 1.294 1.11

0.84 1.13

1.225

1.84 1.97

2.13 1.

746 1.82 1.58 2.07 1.507 1.71 1.35 1.68 1.418 1.210.92 1.36 1.239

1.94

2.24

2.24

1.89

①对正交试验的数据进行整理后得出24h 塑

性收缩极差比较图(见图1)、24h 各引气剂收缩体积百分率的比较图(见图2)。

图1　24h 塑性收缩极差比较图

图2　24h 各引气剂收缩体积百分率

从图1可以看出水灰比对砂浆的收缩影响最大,其次是含气量,粉煤灰掺量。在掺引气剂和不掺引气剂比较中发现:水灰比是影响砂浆塑性收缩的最主要的影响因素。从图3中发现,水灰比从0141增大到0.51时,掺AE2型引气剂砂浆的体积收缩百分率由1.75%减少到1.25%,掺BT —4006型引气剂砂浆的体积收缩百分率由2.05%减少到1139%,掺ZY —99型引气剂

砂浆的体积收缩百分率由2104%减少到0.89%,不掺引气剂时,砂浆的体积收缩百分率由1.86%减少到1.21%。这种现象可

能是水分子的迁移造成的。水分子通过细毛细孔迁移到砂浆表面,给与砂浆表面源源不断的供给,使得

砂浆的收缩相对偏小,而在没有更多的毛细孔内的吸附水供给时,也即是在水灰比较小时,砂浆进行了较早的收缩,所以小水灰比的砂浆收缩量较大水灰比的砂浆收缩量大。掺加ZY —99型引气剂砂浆在同水灰比条件下与基准砂浆相比塑性收缩量最大可减少2612%。

图3　不同引气剂各因素影响趋势图

在有效养护条件下,自由水可以得到充足供给,减少了毛细孔水的损失,吸附水也相应的减小了损失,并使由吸附水失去引起的拆开压损失减小,因此掺加ZY —99型引气剂砂浆的减缩效果最好。从图2中看出,掺加ZY —99型引气剂的砂浆塑性收缩量最小,低于掺加AE2型引气剂砂浆收缩量的0.68%,低于掺加BT —4006型引气剂砂浆收缩量的16.5%,低于未掺引气剂砂浆收缩量的8.7%。说明可以通过掺入引气剂的方式减少砂浆的塑性收缩。从图3中也可以看出,当含气量逐渐增加时,砂浆收缩量都增加,掺加BT —4006型引气剂的变化曲线在未掺引气剂的上方,掺加ZY —99、AE2型引气剂的变化曲线在未掺引气剂的下方,BT —4006型引气剂的塑性收缩量大于未掺加引气剂的收缩量,而其他2种引气剂的塑性收缩量都小于未掺加引气剂的收缩量,说明掺入引气剂可以有效的减小砂浆的收缩,从图3中看出,掺ZY —99型引气剂的砂浆收缩量小于AE2型的,效果最好,比未掺加引气剂的砂浆收缩量分别减小了11.9%(2%)、6.2%(4%)、612%(6%)。ZY —99型引气砂浆的塑性收缩量比基准砂浆塑性收缩量最大可减小11.9%。

②由于气泡的存在,整个体系的表面积大大增大,比不掺引气剂时的粘度大得多,泌水与沉降因而减小。另外,由于气泡的存在,细毛细管通道被阻断,而且气泡里气体的迁移和气泡再分布,能进一步破坏这种通道,因而就有效的减小了水分的迁移,所以,引入气泡可以减少砂浆的收缩。

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