HX水泥凝土增强剂对混凝土耐久性的影响

 摘要：耐久性是混凝土的一项非常重要的性能指标。在工程上应用的混凝土除应具有适当的强度和能安全地承受设计荷载外，还应具有在所处的自然环境及使用条件下经久耐用的性能，保证工程的安全运行。

  水泥混凝土增强剂是一种新型的混凝土外加剂，在保证混凝土工作性能的前提下，可降低胶凝材料的用量，减少水化热。通过小分子表面活性分散作用，使混凝土结构形成稳定细密的气孔，保证混凝土体积的稳定性，隔断毛细水管，防止各有害物质的入侵，从而有效改善混凝土耐久性能。

  本文主要研究验证株洲宏信（以下简称HX）混凝土增强剂在混凝土里面掺量为胶凝材料质量的0.6%，在减少水泥用量10%的条件下与原生产配比相比较对混凝土耐久性的影响。通过采用工程上用量最大的C30等级混凝土和代表高强的C50混凝土为研究对象。

  通过研究表明：掺入HX混凝土增强剂后，混凝土抗渗性能有所改善，试件内部结构密实，平均渗水高度减少 10mm，渗透稳定；混凝土抗冻性能提高，冻融循环次数增加 25次，质量损失率更小，且质量损失率增长均衡；混凝土试件收缩变形呈现前期混凝土收缩率会有略微增大，后期随龄期增加，收缩减缓，至 90d 时，二者收缩率趋于一致；混凝土抗碳化能力减弱，碳化深度稍有增加。

  关键词：混凝土增强剂   耐久性

  一、HX增强剂对混凝土抗渗性能的影响

  混凝土的耐久性与其抗渗性有着密不可分的关系，抗渗性良好直接反应混凝土结构的致密，混凝土结构的密实性又是影响其抗冻性和抗侵蚀性等耐久性能的主要因素。抗渗性能不足，一些有害液体和气体渗入混凝土内部，发生侵蚀作用，不仅破坏混凝土内部结构，而且会使钢筋锈蚀膨胀，造成混凝土保护层开裂或剥落。同时由于混凝土内部的游离水的增加，导致混凝土抵抗冻融的能力显着下降，使混凝土耐久性受到严重影响，混凝土的抗渗性是其优良耐久性的重要保证。

  试验参照 GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》分析混凝土的抗渗性能、内部孔隙的大小，通过对比分析降低10%水泥用量后对混凝土抗渗性能的影响程度。以公司生产配合比为基准（基准样），以HX增强剂掺量 0.6%，水泥减少 10%为对比（对比样）进行试验，试验配合比见表

  HX 混凝土增强剂对混凝土抗渗性能的试验结果见表2。实验结果表明所配制的混凝土均具有良好的抗渗性能。掺入HX混凝土增强剂、减少10%水泥用量的对比组与生产配比的基准组相比，其抗渗性能有所改善，从试件轴线劈开的内部结构分析，渗水高度小，渗透稳定，内部结构密实，孔隙分布良好，混凝土构件密实度更好。HX混凝土增强剂的分散作用使混凝土结构形成稳定细密的气孔，保证混凝土体积稳定性，隔断毛细水管，防止各有害物质的入侵，起到抗渗的性能，提高了混凝土的耐久性能。所以掺入HX混凝土增强剂减少 10% 水泥用量不仅没有影响混凝土抗渗性，而且还对抗渗性能有一定的帮助。

  二、HX增强剂对混凝土抗冻性能的影响

  混凝土冻融破坏在我国，尤其在我国北方大部分地区普遍存在，在寒冷地区道路及桥梁工程中，混凝土冻害是最主要的耐久性破坏形式。

  混凝土冻融破坏有两种基本形式，分为冻胀开裂和冻融剥蚀。混凝土首先产生裂缝，随着裂缝慢慢扩大，在表面连接的同时向内部扩展延伸，最终裂缝贯穿整个试件，试件断为数节发生冻胀破坏；冻融剥蚀破坏的主要表观特征有：（1）破坏从表面逐步向内部发展，首先试件表面砂浆层剥落，粗集料暴露，导致试件表面出现凹凸不平，此时剥蚀层以内的混凝土依然保持坚硬完好的状态；（2）随着冻融破坏进一步加剧，试件失去力学性能，在混凝土试件遭受破坏的截面上，可以很清楚看到砂浆层剥落而出现分层的痕迹。

  试验采用抗冻试验中的快速冻融法，水冻水溶。快速冻融装置符合现行行业标准《混凝土抗冻试验设备》JG/T243 的规定，试件尺寸 100mm×100mm×400mm，每个冻融循环在3h左右完成，试件中心最低和最高温度应分别控制在（-18±2）℃和（5±2）℃内，在任意时刻试件中心不得高于7℃，每隔 25 次冻融循环测量一次。分析混凝土的抗冻融性能，通过对比分析在降低 10%水泥用量后对混凝土抗冻性能的影响程度。以公司生产配比为基准，以 HX增强剂掺量为胶凝材料质量0.6%，水泥减少10%为对比进行试验，试验配合比见表3。

  按表3 配合比进行搅拌，水、减水剂和HX增强剂同时加入，搅拌 180 秒。试件浇筑成型振捣后如图1所示。由图1 可以看出掺入HX增强剂后混凝土拌合物产生大量的气泡，混凝土呈现一种类似多孔的形态，混凝土包裹性明显变好，抗泌水能力提高，泵送摩擦力减小。HX增强剂掺入混凝土中，混凝土拌合物呈现出类似引气剂掺入后的一些表象，混凝土拌合物中出现大量均匀分布，相互独立的球形微小气泡。混凝土拌合物中这些球状气泡的作用，能够极大改善和提高混凝土拌合物的和易性和稳定性能。从理论上说掺入HX增强剂后应该能够提高混凝土的抗冻融性能。实验结果如表4、表5，图2、图3 所示。

  由表4、表5 和图2、图3 可以看出：

  ①C30等级的混凝土随着抗冻次数增加，质量损失率不断增大，基准混凝土在抗冻融次数75次之前质量损失率增长较小，75次冻融循环滞后，质量损失率迅速增大，至125次冻融循环时，质量损失率达到4.0%，相对动弹模量下降到35.8%，混凝土抗冻等级为F100。掺入HX增强剂的对比混凝土，试件质量质量损失率基本呈现出均衡的增长过程，至冻融循环 150 次时，质量损失率达到2.4%，相对动弹性模量下降到41.1%，混凝土抗冻等级为 F125。

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