水化热调控剂对水泥水化作用的影响研究

添加水化热调控材料可以有效控制混凝土的水化温峰,进而降低混凝土温度裂缝的生成,提高混凝土的耐久性、延长服役寿命。通过水泥净浆微量热、砂浆水化热、混凝土抗压强度、TG、XRD、SEM等手段研究了新型复合水化热调控剂对水泥混凝土力学性能、体积稳定性、水化作用等的影响规律。结果表明,水化热调控剂可以在不影响后期强度的情况下,有效降低水泥早期水化速率,水泥砂浆水化温峰值较基准样下降了18.52%~44.89%,减少水泥水化产物(CH、C-S-H、AFm、AFt)生成;在与膨胀剂配伍使用时,可以提升膨胀效果。

水化热调控型镁质抗裂剂性能研究及应用

研究了水化热调控型镁质抗裂剂(TM)对水泥净浆水化热、砂浆膨胀性能及混凝土力学性能、干燥收缩性能的影响,并采用XRD和SEM探究了其作用机理。结果表明:入模温度对TM的抑温作用效果有显著影响,入模温度为20℃时,净浆温峰值较空白组降低了42.6%,当入模温度升高至35℃时,TM掺量对抑温效果的影响不大,但会延长水泥的凝结时间;随养护温度升高,TM水化反应会速度加快,膨胀周期显著缩短;TM可减小混凝土的干燥收缩,养护至120 d时,收缩率较空白组减少19.1%;随TM掺量的增加,会引起混凝土试件早期(3 d)抗压强度显著降低,但不影响试件长龄期(60 d)的力学性能;TM对水泥水化历程、水化产物生成及微观结构密实程度的改变是提高混凝土抗裂性能的根本原因;外掺6%TM时,混凝土工程结构试验段温升峰值较空白段降低4.8℃、收缩值降低131.3με、裂缝数仅为1条。

热解加酶解制备淀粉基水泥水化热调控材料

通过将玉米淀粉热解并且酶解制备了一种水泥水化热调控材料,可降低水泥水化放热速率峰值60%以上。通过水泥水化热和凝结时间测试,所筛选出的水化热调控材料最佳合成条件为:玉米淀粉240℃热解2 h,加50 U/g淀粉的中温α-淀粉酶50℃水解4h,加30%体积的乙醇(除小分子糖)。在此条件下制备的水泥水化热调控材料略微延长了混凝土凝结时间,但对后期强度没有影响。

淀粉基水泥水化热调控材料的制备及作用机理

通过热解并酶解玉米淀粉,制备了一种水泥水化热调控材料(HHRM),并使用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和凝胶渗透色谱(GPC)对其进行了表征.结果表明:HHRM为结晶度较高的多孔结构,当HHRM以固体粉末状态掺入时,可降低水泥水化放热速率峰值约55%,以溶解状态掺入时则仅仅延长了水泥水化诱导期.通过试验推测,HHRM是通过缓慢释放糖链到水泥颗粒上而起到了降低水泥水化放热速率峰值的作用.

水化热调控剂与氧化镁复掺对混凝土抗裂行为的影响

为了研究氧化镁膨胀剂与水化热调控剂复掺对混凝土抗裂性能的影响,探讨水化热调控剂的作用机理,开展了单掺氧化镁及水化热调控剂与氧化镁复掺对混凝土水化热、绝热温升、限制膨胀率、体积变形、自收缩、弹性模量及微观结构的影响研究。结果表明:水化热调控剂可显著改变水泥水化放热历程,净浆抑温率可达31.2%,随入模温度升高,抑温效果增强;水化热调控剂可激发氧化镁的水化,促进膨胀能的释放,随养护温度提升,作用效果更显著;水化热调控剂可改变混凝土温升历程,特别是降低混凝土早期水化热释放速率;水化热调控剂与氧化镁复掺可降低混凝土自收缩,当水化热调控剂掺量为0.2%和0.4%(质量分数)时,混凝土收缩值分别减少了84με和54με;水化热调控剂会导致混凝土早龄期弹性模量降低,但对长龄期弹性模量影响不大;水化热调控剂对水泥水化历程、水化产物生成及微观结构密实程度的改变是提高混凝土抗裂性能的根本原因。

水化热调控材料的研究进展

大体积混凝土具有体型厚实、原材料用量大、结构复杂和水化放热多等特点,在应用过程中易出现热裂缝,降低构件的使用性能、安全承载能力、耐久性和服役寿命。水化热调控材料能够降低混凝土内部温度梯度,减少温度应力,从而降低混凝土产生热裂缝的风险。总结了水化热调控材料的种类及其对水化放热的影响,归纳了水化热调控材料的作用机理,探讨了其使用效果和发展方向,为高能效、低成本水化热调控材料的研究开发提供设计依据。

新型水化热调控剂对C40～C50大体积混凝土的影响

针对C40和C50大体积混凝土胶凝材料用量高、绝热温升大和易收缩开裂等问题,研究一种新型水化热调控剂对混凝土工作性能、力学性能、绝热温升、体积稳定性能和抗裂性能的影响,探讨混凝土水化动力学影响机制。研究结果表明,水化热调控剂并未改变浆体水化产物组成,通过调控浆体水化放热进程,明显减小混凝土早期水化放热速率、水化放热量、水化程度和绝热温升,降低自收缩率和干燥收缩率,削弱其开裂敏感性。研究成果已成功应用于湖北白洋长江公路大桥主塔承台、锚碇和塔柱实心段部位,在未设置冷却水管情况下,混凝土未产生有害温度裂缝和收缩裂缝。

常泰长江大桥主航道桥主墩承台大体积混凝土抗裂技术研究

常泰长江大桥主航道桥为主跨1 208 m的公铁两用双塔钢桁梁斜拉桥,主墩承台尺寸为77 m(横桥向)×39.8 m(顺桥向)×8 m(厚),采用C40混凝土,单个承台混凝土超过2万方。为降低承台大体积混凝土开裂风险,提高其抗裂性能,采用具有水化热调控和补偿收缩的功能性材料,基于温度场和变形场协同调控试验,开展承台大体积混凝土抗裂技术研究。试验结果表明:水化热调控材料可有效降低水泥水化热及放热速率,调控混凝土温度历程,有利于减少大体积混凝土温度裂缝;复合膨胀材料可以调控混凝土变形历程,有利于减小混凝土收缩变形,抑制混凝土收缩开裂。根据研究结果,该桥主墩承台混凝土掺加0.2%的水化热调控材料和8%的复合膨胀材料(配比为50%CaO+50%MgO),施工过程中采取控制入模温度、设置冷却水管、加强保温与保湿养护等措施。主墩承台混凝土拆模后未见裂缝,说明基于温度场和变形场协同调控的混凝土抗裂技术应用效果较好。

新型抗裂功能材料构件尺度应用效果试验研究

工业和民用建筑地下室侧墙混凝土早期裂缝控制是实现结构刚性自防水的关键问题,补偿收缩混凝土作为材料角度的一种针对性措施越来越受到学术和工程界重视。采用预埋传感器的方法对构件尺度混凝土的温度和变形历程进行了测试,对比研究钙类膨胀剂以及水泥水化热调控材料在侧墙结构中的应用效果。试验结果表明,在测试龄期内(10 d左右),与基准样相比,掺加膨胀剂和水泥水化热调控材料的补偿收缩混凝土侧墙构件温升降低,且未产生明显收缩变形,可见二者在一定程度上抑制并补偿了结构温降过程中的收缩,有利于抗裂。

哑铃形大体积承台混凝土抗裂技术研究和应用

针对武汉新建新河大桥哑铃形大体积承台混凝土的抗裂性问题,采用混凝土浇筑温度控制、水化温升控制、收缩补偿的综合应用,结果表明:拌和水和粗骨料的冷却控温是降低混凝土浇筑温度的关键,通过冷却水管循环水化热调控材料能够显著降低混凝土的水化温升,镁质膨胀剂能够显著补偿大体积混凝土在温降阶段的收缩,但应采用更加严格的保温措施,以免结构里表应变差过大而增加开裂风险。工程实施效果表明,良好且精密的温控措施和有效的补偿收缩是大体积混凝土抗裂的关键。