1、聚羧酸减水剂对混凝土收缩开裂性能的影响摘要：研究聚羧酸减水剂掺量对混凝土收缩开裂性能的影响，进行混凝土抗裂性能试验，砂浆自收缩和干燥收缩试验。试验结果表明，确保混凝土有一定的流动度情况下，随着聚羧酸减水剂掺量的增加，混凝土的收缩开裂减小。 关键词：聚羧酸减水剂；抗裂性能；自收缩；干燥收缩 中图分类号：TU74 文献标识码： A 作为一种高性能减水剂，聚羧酸减水剂具有高减水率和高保坍性。在混凝土中掺加聚羧酸减水剂能极大提高拌合物的流动性，减少拌合用水量，增强混凝土的耐久性，目前被广泛应用于生产高性能混凝土。合理使用聚羧酸减水剂能带来很好的技术、经济效益。然而，有关研究表明，减水剂的应用也带来一些
2、不利影响，例如，增加了混凝土收缩开裂，而收缩裂缝会导致混凝土结构变形，造成预应力损失，从而有可能危及整个结构的安全。合理使用减水剂，选择合适的掺量，是减水剂在工程应用中特别要注意的问题。 1 试验材料与方法 1.1 试验原材料 水泥：华润水泥（南宁）有限公司生产的 P.O42.5；细集料：河砂，细度模数 M=3.0 粗集料：5-20mm 连续级配石灰石碎石；聚羧酸减水剂(PCA)：固含量20%，参量为水泥用量的 0.5%-1.5% 1.2 混凝土抗裂性能试验方法 按照普通混凝长期性能和耐久性能试验方法 （GB/T 50082-2009）的要求，采用平板刀口约束法,试件尺寸为800mm600mm
3、100mm。本实验用 24h 内的最大裂缝宽度和单位面积的总开裂面积来综合评价混凝土的抗裂性能。总开裂面积按以下公式（1）计算: c=ab (mm2/m2) (1) 式中，裂缝平均开裂面积，; b=N/a单位面积的开裂裂缝数目，根/ mm2； wi第 i 根裂缝的最大宽度，mm；li第 i 根裂缝的最大长度，mm； N总裂缝根数，根；A=0.48m2平板面积 1.3 砂浆收缩试验方法 采用 40mm40mml60mm 三联试模成型试样。自收缩试样脱模后测定初始长度 l0 后置于温度为(202),湿度大于 90%RH 的标准恒温恒湿养护箱内养护。在不同龄期测定试件长度 lt，龄期 0-12h 内
4、,每 3h 测一次；龄期 12-72h 内，每 12h 测一次；龄期 72-168h 内,每 24h 测一次。 干燥收缩试样脱模后置于 20的水中标准养护 2d 后测量初始长度l0，移入温度为 203,相对湿度为 50%4%的养护室中养护,在不同龄期测量试件的长度 lt。测定 ld、 3d, 7d, 14d, 21d 和 28d 龄期的干缩率,并以 28 天龄期的干缩率来表征外加剂对干缩的影响。砂浆收缩率按下面公式（2）计算：（2） 式中，l试件有效长度，mm；l0，lt初始测量长度及某龄期长度，mm 2 聚羧酸减水剂对混凝土开裂性能的影响 2.1 试验方案 本文主要研究聚羧酸减水剂掺量对混凝
5、土收缩开裂性能的影响，配制了未掺减水剂的基准混凝土及一组同水灰比和一组同坍落度的混凝土，聚羧酸减水剂掺量分别为 0.6%，0.9%，1.2%，1.5%.系列 1 为同水灰比的混凝土，配合比（Kg/m3）为水泥：砂：石：水=450:707:1017:189.系列2 控制混泥土坍落度为 20020mm 范围。 有研究证明，混凝土和水泥砂浆的干缩相关性良好，故取同混凝土水灰比，配制砂浆，通过砂浆的收缩来反应混凝土的收缩，配置了未掺减水剂的水泥砂浆及一组同水灰比和一组同坍落度的砂浆，水灰比及减水剂掺量与混凝土相对应。系列 1 为同水灰比的砂浆，配合比（g）为水泥：ISO 砂：水=450:1350:18
6、9，系列 2 控制砂浆的流动度为 24020mm范围。 2.2 聚羧酸减水剂掺量对混凝土开裂性能的影响 试验结果见表 1. 表 1 掺聚羧酸减水剂的混凝土开裂性能参数 系列 编号 最大裂缝宽度（mm） a() b() c() 1 C0 0.14 22.10 12.52 276.70 C1 0.20 21.72 14.60 317.11 C2 0.24 32.48 14.50 470.96 C3 0.26 42.34 14.50 613.93 C4 0.30 43.65 14.50 632.93 2 C1 0.35 54.15 14.50 785.18 C2 0.28 44.54 14.50 6
7、45.83 C3 0.26 42.34 14.50 613.93 C4 0.23 35.03 14.50 507.94 由表 1 数据分析可知，系列 1，同水灰比条件下，与未掺加减水剂的基准混凝土相比，掺加聚羧酸减水剂的混凝土最大裂缝宽度增加，且掺量越大，最大裂缝宽度越大。混凝土的总开裂面积也随聚羧酸减水剂掺量的增加而增大，与未掺减水剂的基准混凝土相比，增幅分别为14.6%、70.2%、121.9%、128.7%。据有关研究，这是因为掺加聚羧酸减水剂的混凝土，水泥颗粒间的分散度增加了，游离水含量增加，在混凝土内部产生许多连通孔道，自由水加快增发，毛细孔负压增大，加剧混凝土收缩，从而增大开裂。
8、对于系列 2，控制坍落度为 20020mm 范围，相当于同坍落度情况下，随着聚羧酸减水剂掺量的增加，混凝土最大裂缝宽度和总开裂面积减小。聚羧酸减水剂掺量为 1.5%的混凝土抗裂性能最佳。这是因为在同坍落度条件下，水灰比随减水剂掺量的增加而减小。随着水灰比的减小，水泥颗粒的水化减少，在水泥颗粒间距较小时形成有利的中心质效应，增强界面过渡层，增加拌合物体系的粘聚性，减少塑性沉降。 3 聚羧酸减水剂对水泥砂浆收缩性能的影响 掺聚羧酸减水剂的砂浆自收缩和干燥收缩试验结果见图 1-图 4 图 1 系列 1 水泥砂浆（同水灰比，不同 PCA 掺量）自收缩曲线 图 2 系列 2 水泥砂浆（同流动度，不同 P
9、CA 掺量）自收缩曲线 图 3 系列 1 水泥砂浆（同水灰比，不同 PCA 掺量）干燥收缩曲线 图 4 系列 2 水泥砂浆（同流动度，不同 PCA 掺量）干燥收缩曲线 由图 1 可见，在相同水灰比条件下，与未掺加聚羧酸减水剂的基准砂浆相比，掺加减水剂的砂浆自收缩均有所增加，且增加程度相差不大，即聚羧酸减水剂掺量为 0.6%-1.5%，砂浆自收缩随减水剂掺量的增加没有明显变化。但总体看来，当聚羧酸减水剂掺量为 1.2%时，水泥砂浆的自收缩最小，1.2%为最佳掺量。 由图 2 可见，在相同流动度条件下，随着聚羧酸减水剂掺量的增加，水泥砂浆的自收缩增加。龄期为 7d（168h）时，聚羧酸减水剂掺量为
10、0.9%-1.5%的水泥砂浆较掺量为 0.6%时自收缩分别增加了 15.9%，24.8%和 29.2%. 由图 3 可见，在相同水灰比条件下，掺聚羧酸减水剂的水泥砂浆的干燥收缩比未掺加减水剂的基准水泥砂浆大，且水泥砂浆的干燥收缩随聚羧酸减水剂掺量的增加而增加。 由图 4 可见，在相同流动度条件下，水泥砂浆的干燥收缩随聚羧酸减水剂掺量的增加而减小。龄期为 28d 时，聚羧酸减水剂掺量为 0.9%-1.5%的水泥砂浆较掺量为 0.6%时干燥收缩分别减少了 2.6%，6.5%和 8.2%. 4 结语 （1）相同水灰比条件下，混凝土的最大裂缝宽度和总开裂面积随聚羧酸减水剂掺量的增加而增加；水泥砂浆的自
11、收缩随聚羧酸减水剂掺量的增加变化不大，但较未掺减水剂的基准砂浆有所增加；水泥砂浆的干燥收缩随聚羧酸减水剂掺量的增加而增加。 （2）相同流动度条件下，混凝土的最大裂缝宽度和总开裂面积随聚羧酸减水剂掺量的增加而减少，聚羧酸减水剂有抗裂性能；水泥砂浆的自收缩随聚羧酸减水剂掺量的增加而增加；水泥砂浆的干燥收缩随聚羧酸减水剂掺量的增加而减少，聚羧酸减水剂能抗干缩。 （3）相同水灰比和相同坍落度条件下，随着聚羧酸减水剂掺量的增加，混凝土的总开裂面积变化与水泥砂浆干燥收缩变化较一致，有一定的线性关系，干燥收缩会引起开裂。 （4）将聚羧酸减水剂应用于工程中时，应进行减水剂与混凝土的适应性试验，找到最佳减水剂掺量，充分发挥聚羧酸减水剂的优点。 参考文献： 1 刘丽霞,杨长辉.掺聚羧酸减水剂的高强混凝土塑性收缩与抗裂性能研究J.混凝土,2009, (10), 80-82 2 邓义群,王培铭.减水剂对水泥净浆早期自收縮性能的影响J.武汉理工大学学报, 2008, 30(12): 23-26 3 刘丽霞.聚羧酸减水剂对混凝土收缩性能的影响D.硕士学位论文.重庆:重庆大学,2009 附：作者简介 马丽珠 女 汉 中共党员 1988.11 长沙理工大学 交通运输工程学院 道路与铁道工程专业 11 级研究生
