CSA抗裂防水剂对水泥水放热速率影响及其混凝土补偿收缩作用探讨.docxVIP

CSA抗裂防水剂对水泥水化放热速率影响及其混凝土补偿收 缩作用探讨 张利俊，陈智丰，李晋梅，王彬，周健，隋同波 (中国中材国际工程股份有限公司中材研究院，北京100102) 【摘要】正在建设的某重点供水工程设计使用寿命100年，采用高抗渗和高抗冻的耐久性混 凝土。混凝土中掺加了CSA抗裂防水剂。为确定大体积混凝土中CSA抗裂防水剂、粉煤灰和 化学外加剂的掺量，控制大体积混凝土的温度应力，采用微量热仪对不同组成的胶凝材料体 系的水化放热速率进行了研究。并结合混凝土热胀冷缩特性探讨了补偿收缩混凝土补偿收缩 的作用。 【关键词】CSA抗裂防水剂：水化放热速率：补偿收缩：热胀冷缩 1前言 某正在建设的重点供水工程设计使用年限100年，隧洞形式的输水线路长度289．52公里， 其中有第一段隧洞开挖洞径8．5m、长度近100公里，建成后将成为国内外最长的有压隧洞。 隧洞衬砌混凝土采用泵送形式施工，设计指标为C35W12F200、Ca35W12DF60、C40W12DF80 等。该隧洞大体积混凝土比较普遍，井壁混凝土厚度达2200mm，还有大量的厚度为600mm～ 800mm的接近大体积尺度的衬砌混凝土。为控制衬砌混凝土的早期裂缝，该工程掺加了限制 膨胀率0．050％以上的CSA抗裂防水剂。为确保工程质量，对混凝土的配合比和早期裂缝控制 设专题进行了全面的研究。内容包括：混凝土原材料的选择；混凝土配合比优化设计；混凝 土的抗压强度、劈裂强度、抗渗性、抗冻性、干缩(湿涨)率、限制膨胀率、抗碳化、钢筋 锈蚀、混凝土绝热温升、导热系数、导温系数等力学和热物理参数试验研究；CSA抗裂防水 剂、粉煤灰和化学外加剂等不同组成的胶凝材料体系的水化放热速率研究；混凝土温度应力 有限元法仿真计算分析等。最终提出了既能满足设计提出的耐久性指标，又能控制混凝土早 期干缩和水化放热规律的低收缩、低水化热混凝土参考配合比。给出了单方混凝土的最小胶 凝材料用量、最大水胶比、最小和最大含气量控制范围、粉煤灰和抗裂防水剂的最佳掺量范 围、硬化混凝土气泡间距系数等关键性控制技术指标。 本文重点介绍利用微量热仪，通过比对的方法对CSA抗裂防水剂、粉煤灰和化学外加剂 等不同组成的胶凝材料体系的水化放热速率的研究结果，并结合混凝土热胀冷缩特性探讨了 补偿收缩混凝土补偿收缩的作用。 2原材料及其性能 该重点供水工程采用的混凝土原材料包括低碱42．5普通硅酸盐水泥、天然河砂、D20和 D40二级配碎石、F类粉煤灰、CSA抗裂防水剂、缓凝剂及缓凝型聚羧酸高性能减水剂。所采 用的胶凝材料体系的原材料的性能如下。  2．1水泥的性能 所用水泥的化学成分见表l，矿物成分见表2，物理性能见表3。20。C恒温下水化放热规 律见图1，其3d、7d和14d放热量分别为226 J／g、276 J／g和305J／g。 表1水泥样品的化学成分(XRF法)，％ Si02 A1203 Fe203 S03 CaO MgO Ti02 21．42 5．62 3．54 2．66 58．14 4．98 0．31 表2水泥样品中主要矿物组成(XRD法)／％ C，S C2S C3A C4AF 53．7 13．1 6．1 10．7 密度 比表面积 标准稠度用水量 ㈣／min 撕溅／MPa 表3水泥样品物理性能 抗压强度瓜佃a ／(g／cm3) ／(m2／kg) ／％ 初凝 终凝 3d 28d 3d 28d 3．03 363 25．2 176 208 27．5 51．0 5．5 7．8 一g≤皂el巴娶3—0，、9 T喜一虫，o—ution—J／口一 E茹工 图1 20C恒温下水泥样品水化放热速率和水化热测试结果 表4粉煤灰技术要求及检测结果 技术要求 项目 检测结果 I级 II级 细度(45mn方孔筛筛余)／％，不大于 12．0 25．0 45．0 3．2 需水量比糯，不大于 95．0 105．0 115．0 101 烧失量，％，不大于 5．O 8．0 15．0 3．68 含水量／％，不大于 1．0 O．32 安定性(雷氏夹沸煮后增加距离)，不大于，／ITLm 5．0 1．O 强度活性指数雠，不小于 70．0 78．0 备注：强度活性指数为粉煤灰作为水泥混合材时的技术要求，当粉煤灰作为混凝土掺合料使用时， 《用于水 泥和混凝土中的粉煤灰》(GB／T 1596．2005)标准未做规定。 2．2粉煤灰性能 241  表5粉煤灰样品的化学成分(Ⅺ球法)，％ 成分 Si02 A1203 Fe203 CaO MgO SOa K20 Na／O R20 烧失量 结果 56．42 23．89 5．05 4．55 1．54 0．34 2．45 O．70 2．31 3．68 粉煤灰的品质检测结果