水胶比和拆模时间对混凝土限制膨胀率的影响研究

杨峻芳，余林文，钟科

水胶比和拆模时间对混凝土限制膨胀率的影响研究

杨峻芳1，余林文2，钟科3

(1重庆市沙坪坝区建设工程质量监督站重庆4000302重庆大学材料科学与工程学院重庆4000453重庆市地产集团重庆400014)

测试了不同水胶比，不同拆模时间时，混凝土的限制膨胀率。试验结果表明，随混凝土水胶比的减小，混凝土的限制膨胀率有所增大；水胶比小的混凝土的拆模时间可以适当提前，水胶比大的混凝土的拆模时间要有一定的延后，相同水胶比时，拆模时间越晚，其限制膨胀率越小。

水胶比；拆模时间；限制膨胀率

引言

在地下混凝土工程及大体积混凝土工程中使用膨胀剂能起到很好的补偿收缩、抗裂防渗作用。我国的膨胀剂主要有三种类型：硫铝酸钙类、氧化钙类、硫铝酸钙-氧化钙类混凝土膨胀剂。一般认为水泥熟料中C3A与石灰、石膏反应形成针状的钙矾石晶体(AFt)，产生膨胀。钙矾石形成的必要条件是熟料中含有C3A和SO3，长期处于潮湿环境下[1]。普通混凝土掺入膨胀剂后，混凝土产生适度膨胀，可以在钢筋混凝土结构中产生一定的预压应力，使混凝土与钢筋的粘结力提高，可以避免混凝土表面裂缝，补偿部分水化热引起的温差应力，避免由于收缩引起开裂。补偿收缩混凝土通过改变其组成配比及膨胀剂的掺量，可以控制膨胀速率以满足膨胀要求不同的混凝土工程[2，3]。限制膨胀率是建筑结构防裂抗渗的重要参数，不同结构、不同部位混凝土的抗裂要求也不同。本文研究了不同水胶比条件下，试件的拆模时间对限制膨胀率的影响。

表1 水泥及粉煤灰的化学成分%

表2 水泥的基本性能

1 实验

1.1 原材料

水泥：重庆拉法基水泥有限公司生产的P.O42.5R普通硅酸盐水泥，水泥的化学成分见表1，其基本性能见表2。

粉煤灰：重庆华能珞璜电厂生产的Ⅱ级灰，比表面积为2600cm2/g，Ⅱ级灰经过MZL100型双筒振动磨粉磨2小时，得到比表面积为7000cm2/g的磨细灰。化学成分见表1。

减水剂：重庆江北特种建材厂生产的萘系粉体减水剂，推荐掺量为0.8～1.2%。

膨胀剂：重庆江北特种建材厂生产的ZY型膨胀剂，推荐掺量6～8%。

水：自来水。

1.2 实验方法

1.2.1 限制膨胀率试验

试件制作时，先把纵向限制器具放入100mm×100mm× 400mm的试模中，然后将混凝土一次装入试模，把试模放在振动台上振动至表面呈现水泥浆为止，刮去多余的混凝土并抹平，然后把试件置于温度为20±3℃的室内养护，试件表面用塑料布或湿布覆盖，以防止水分蒸发。

当自由膨胀的混凝土分别在12h，16h，24h，36h时拆模，测量试件的初始长度。将测定初始长度后的试件浸入20±3℃的水中养护，分别测定3d，7d，14d的长度，上述测长龄期一律从成型日算起。试件测长时，其方向和位置要固定一致，不得随意变动，测量每个试件长度，应重复3次，取其稳定值。每组成型的三个试件，取其算数平均值作为长度变化计算精确到1.0×10－5。限制膨胀率的计算公式如下：

式中：εt——试件在t龄期时的纵向限制膨胀率

lt——试件在t龄期时的长度读数

l0——试件长度的初始读数

l——试件的测量标距。

1.2.2 力学性能测试

力学性能试验按照GB50204-2002《混凝土结构工程施工质量验收规范》和GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行，抗压强度测试采用边长为100mm立方体试件。

1.3 混凝土配合比

试验采用的混凝土配合比见表3，采用0.31、0.41和0.51三种水胶比，ZY型膨胀剂的掺量为8%。

表3 混凝土配合比kg/m3

表4 不同龄期的混凝土限制膨胀率（×10-4）

表5 混凝土强度MPa

2 结果与讨论

水胶比不同，会影响膨胀剂标准中规定的强度值到达的时间，早期强度值越高，其到达该强度值的时间也越早，脱模时间亦应提前。拆模时间决定了初始长度的测试，初始长度的变化会严重影响限制膨胀率的大小，所以拆模时间对限制膨胀率的影响是比较大的。在一般情况下，试件的拆模时间应当根据实际的情况来确定，拆模时间以成型后14h～20h为宜。不同水胶比、不同拆模时间时，相应龄期的限制膨胀率见表4；不同水胶比、不同拆模时间和龄期时混凝土的强度见表5。

从试验结果可以看出，不同拆模时间对限制膨胀率的影响比较大。拆模时间12h，水中养护7d的限制膨胀率值均大于3×10-4，完全符合标准要求。而在24h以后拆模的试件，其限制膨胀率值明显要低，有些已经达不到2×10-4的标准值。

不同的水胶比使得试件的拆模时间不尽相同，水胶比小试件的拆模时间可以适当提前，水胶比大的试件的拆模时间要有一定的延后。相同水胶比时，拆模时间越晚，其限制膨胀率越小。由于前期的膨胀值比较大，拆模时间晚的试件，前期膨胀时不能吸收足够多的水分来满足它的膨胀，所以后期就没有达到预先设计的膨胀值。对于水胶比为0.31的混凝土来说，拆模时间应该在10h到12h之间比较合适，拆模时的强度（见表5）大概在12h时满足标准的要求。水胶比为0.41的混凝土拆模时间宜在12h到14h之间，而0.51水胶比的混凝土宜在12h和16h之间。

随着水胶比的降低，相同拆模时间的限制膨胀率有所增大。这是由于随着水胶比的降低，水泥水化速度变慢，需要的水分减少，就会多一些水满足水化时需要大量水的膨胀剂，因此，限制膨胀率随水胶比的减小而增加[4]。

当水胶比很低时，膨胀剂参与水化而产生膨胀的组分数量会受到影响。混凝土中的自由水随水胶比的降低而减少，则膨胀剂中CaSO4的溶出量也会减少。早期未参与水化的膨胀剂组分，混凝土使用期间，在合适的条件下，可能生成二次钙矾石而破坏混凝土结构[5—6]。同时，水胶比会影响混凝土的强度，如表5所示。过高的强度特别是过高的早期强度会抑制混凝土的膨胀。而较低的强度特别是较低的早期强度，会导致较多的膨胀变为无效膨胀消耗在塑性状态的混凝土中，使得有效膨胀率减小。因此，要保证混凝土产生有效的膨胀，必须合理地选择水胶比，保证强度的发展与膨胀相协调。

3 结论

（1）随混凝土水胶比的减小，混凝土的限制膨胀率有所增大。

（2）水胶比小的混凝土，拆模时间可以适当提前；水胶比大的混凝土，拆模时间要有一定的延后；相同水胶比时，拆模时间越晚，其限制膨胀率越小。

（3）在本试验条件下，符合标准要求的限制膨胀率的混凝土，其拆模时间宜为：水胶比为0.31时，在10h到12h之间；水胶比为0.41时，在12h到14h之间；水胶比为0.51时，在12h和16h之间。

[1]王伟，郭艳.限制膨胀混凝土性能与应用研究[J].山西建筑，2007年11月.

[2]吴中伟，张鸿直.膨胀混凝土[M].北京：中国铁道出版社，1989.

[3]李光明，逄鲁峰等.免振捣混凝土的质量控制要点及工作性能测试方法[J].混凝土与水泥制品，1998，(6):12—15.

[4]薛君，吴中伟.膨胀和自应力水泥及其应用[M].北京:中国建筑工业出版社，1985，7.

[5]阎培渝，陈广智.养护温度和胶凝材料组成对膨胀剂限制膨胀率的影响.建筑技术，2001.1

[6]廉慧珍，阎培渝.对膨胀剂在使用中出现问题的讨论.施工技术.1999.11.

城市桥梁工程滴水槽施工一法

随着城市日新月异的发展，城市立交桥、高架桥逐渐出现在各个大中城市的街道上，成为了一道美丽的风景线。但由于施工时没有设计滴水槽，雨水沿桥侧面漫流，造成外表面水渍、污染严重，影响了其表面的观感效果。

某公司在某大学连接桥施工时，编制了详细的施工方案，在考虑清水混凝土表面观感时，着重考虑了在底板上设计滴水槽。滴水槽模具用木条制作，为便于拆模，木条截面做成梯形，上面宽12 mm，下面宽15mm，深度为12mm，并经刨床加工成光面，滴水槽距桥边50mm。木条安装时为保证木条顺直，首先在桥板底模上弹线，然后用钉子沿线将木条固定，安装完毕后全数检查木条的安装质量，并涂刷脱模剂。该工程自交工使用一年来，由于滴水槽有效阻截了雨水流向底板，从而保证了底板混凝土的洁净，使用效果良好。（摘自：《建筑工人》）

Effect of Water-cement Ratio and Form Removal Time on the Restrained-expansion Rate of Concrete

The restrained-expansion rates of concrete with different water-binder ratio and different form removal time were tested.The results indicate that with the decrease of water-binder ratio of concrete,the restrained-expansion rate can increase.And the form removal time of a small water-binder ratio concrete can be shifted in advance while that of a large water-binder ratio concrete can be delayed.Given the situation when water-binder ratio remains the same,the form removal time of concrete should be performed much later,and the restrained-expansion rate is much smaller.

water-binder ratio；form removal time；restrained-expansion rate

TU528

A

1671-9107（2010）06-0032-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2010.6.032

2010-3-30

杨峻芳（1973-），女，工程师，主要从事建设工程质量监督及检测。