高强与高性能混凝土及其应用专题研讨会论文集G T 抗裂防水剂性能的研究邵运达1路永华2张利俊3 _ -一、刖舌混凝土收缩开裂导致混凝土工程渗漏、结构耐久性下降，是工程界关注的重要问题。在混凝土中掺加膨胀剂一直是最简单有效的裂缝控制方法之一。但在现有的土木建筑工程中，由于种种原因，掺加膨胀剂的混凝土仍时常发生开裂的现象，鉴于此，我们针对混凝土开裂的原因，分析现有膨胀剂控制裂缝方面的机理，在C S A 膨胀剂( 简称C S A ) 中掺加适量有机聚合物A ，配制出了一- - G T 抗裂防水剂( 简称G T ) ，以达到改善混凝土的抗裂性能、避免或大大的减轻混凝土开裂的目的。需要说明的是，G T 抗裂防水剂与目前市场上的防水剂是不同的，它既满足膨胀剂的标准，也满足防水剂的标准，但不掺加减水组分，其抗渗性能的提高不是通过高效减水剂获得的，因此，可以有效避免膨胀与收缩的“落差”过大而导致的混凝土开裂问题，这为商品混凝土搅拌站和工程各方提供了一个新的选择。G T 抗裂防水剂性能试验1 原材料水泥：中国建筑材料科学研究院提供的基准水泥砂：I S 0 9 0 0 0 2 认证的标准砂、普通中砂外加剂：C S A 膨胀剂、G T 抗裂防水剂水：自来水1 邵运达，硕士研究生，北京工业大学建工学院，1 0 0 0 2 22 路永华，副教授，硕士，北京工业大学建工学院，1 0 0 0 2 23 张利俊，高级工程师，硕士，中国建筑材料科学研究院，1 0 0 0 2 41 9 9 高强与高性能混凝土及其应用专题研讨会论文集2 力学性能试验试验按照“J C 4 7 6 - 2 0 0 1 混凝土膨胀剂”中的规定进行，使用的C S A 膨胀剂与G T 抗裂防水剂掺加方法为内掺法，掺加量均为水泥用量的8 ，W C = O 5 0 ，胶砂比l ：3 。砂浆试件成型以后，先预养2 4 小时脱模，之后放入水中养护至3 d 、7 d 、2 8 d 测强度。试验养护温度和湿度均符合G B T 1 7 6 7 卜1 9 9 9 的规定。试验结果见图l 、图2 。，_ 、c 廿山=_ ，蜊 暖O71 42 l2 8龄期( d )图1 抗压强度试验结果O71 42 12 8龄期( d )图2 抗折强度试验结果G TC S A素砂浆+ G T卜_ C S A + 素砂 浆从图l 、图2 中可看出：( 1 ) 素砂浆试件强度较高，7 天抗压抗折强度分别为3 0 8 M P a和6 5 2 M P a ；2 8 天抗压抗折强度为5 4 7 M P a 和9 4 M P a 。( 2 ) 掺加G T 的砂浆试件和掺加C S A的砂浆试件强度相对素砂浆有不同程度的降低，7 天抗压强度2 5 4 1 M P a 和2 5 3 7 M P a ，7 天抗折强度为4 5 2 M P a 和4 8 0 M P a ；2 8 天抗压强度为4 5 7 5 M P a 和4 5 6 7 M P a ，2 8 天抗折强度2 0 0 们加mO一时d n v 毯啜O8642O高强与高性能混凝土及其应用专题研讨会论文集为6 5 3 M P a 和6 9 3 M P a ，总体看，掺加G T 的试件相对掺加C S A 的试件的抗折强度有所上升，抗压强度稍有下降。( 3 ) 掺加C S A 的砂浆试件和掺加G T 的砂浆试件的强度指标满足“J C 4 7 6 2 0 01 膨胀剂标准”。3 砂浆干缩性试验砂浆干缩性试验按照“3 C 4 7 6 - 2 0 0 1 膨胀剂”标准进行，分别研究了素砂浆及掺加C S A 、 G T 均为8 砂浆的胀缩试验。试件按标准试验方法成型，分别水养3 d 、7 d 及干空箱内养护3 d 、7 d 、2 1 d 、2 8 d 。试验结果分别见图3 、图4 。O 0 50 0 4，、0 0 3 琶0 0 2 褂0 O l堡0 墨一0 O lO 0 20 0 30 0 0 50冰 。一0 0 0 5将耍- 0 O l 屯 蟊一0 0 1 5P 一 一0 0 2- 0 0 2 5- - G T37371 42 12 8龄期( d )图3 胀缩试验结果图4 干空2 8 d 收缩率柱型图2 0 l -C S A素砂浆衄素砂浆目C S A因G T高强与高性能混凝土及其应用专题研讨会论文集由图3 、图4 可以看出：( 1 ) 素砂浆水养时膨胀效果不明显，干空时收缩非常快，干空7 d 就出现了体积回缩。( 2 ) 掺加C S A 的砂浆试件和掺加G T 的砂浆试件7 d 水养胀缩率分别达到0 0 4 0 和0 0 3 7 ，膨胀效果显著。( 3 ) 掺加G T 的试件初期的膨胀效果小于掺加C S A的试件，但掺加G T 的试件2 8 d 的最终收缩率为的0 0 0 3 1 4 好于掺加C S A 试件的一0 0 0 1 1 1 ，即掺加G T 时，试件早期膨胀率较小，但中后期收缩速率也较慢，最终的回缩落差小于掺加C S A 的试件。( 4 ) 掺加G T 和C S A 试件的胀缩性均满足“J C 4 7 6 2 0 0 1 膨胀剂标准”。4 G T 抗裂剂抗裂性能试验混凝土早期收缩裂缝的试验评定方法目前还不统一，一般采用对比试验的方法得出裂缝降低系数为参照。本试验采用平板对比法，试验模具如图5 。【鱼Q 旦l佰卜 百、)、 曷I 三；三= ；= = ；蛇似3 雇板西：拴钉聚函薄膜图5 砂浆开裂试验模具图4 I 试验方法( 1 ) 试件采用胶砂比l ：3 砂浆，水灰比0 5 为基体的砂浆试件，水泥为基准水泥，砂为普通中砂。( 2 ) 试件浇筑、振实、抹平后立即用塑料薄膜覆盖，2 h 后取下，环境温度2 0 C 2 ，相对湿度不大于6 5 。成型后2 4 h ，观察裂缝数量、宽度和长度。2 0 2 高强与高性能混凝土及其应用专题研讨会论文集4 2 试验及评定方法( 1 ) 裂缝出现以肉眼观察可见为准，用钢尺测量其长度，用读数显微镜测量裂缝宽度。( 2 ) 按公式( 1 ) 计算裂缝名义总面积：4 0 r = W 一( 1 )A 。一试件裂缝名义总面积( m m 2 ) ；对于掺加G T 和C S A 的试件计作A ，素砂浆试件记作A 一；w J 。一第t 条裂缝名义最大裂缝宽度，取裂缝中点附近裂缝宽度( 姗) ；，一第L 条裂缝长度( m m ) 。 ( 3 ) 按公式( 2 ) 计算裂缝降低系数，试验结果见表1 。r ：A c , r - A g c r( 2 一)= 一()A c c r表l掺加C S A 和G T 的试件相对素砂浆成型2 4 小时裂缝状况试验结果试件类型紊砂浆C S A G T裂缝条数2 42 21 7裂缝平均宽度( 舢)O 5O 30 1 9裂缝名义总面积 1 1 8 9 78 5 1 26 2 0 9 ( m m 2 )裂缝降低系数0O 2 8O 4 8从表l 中可以看出：掺加C S A 的试件相对素砂浆试件裂缝降低系数为0 2 8 ，掺加G T抗裂防水剂试件相对素砂浆试件的裂缝降低系数为0 4 8 ，这可以说明，C S A 与G T 抗裂效能都比较显著，但掺加G T 的试件抗裂效能要好于掺加C S A 的试件，掺加G T 的试件相对掺加C S A 试件不管是裂缝条数还是平均裂缝宽度都明显降低，裂缝名义总面积降低为2 2 9 m 2 。掺加G T 的试件相对于素砂浆试件裂缝名义总面积降低率更是接近5 0 。三、G T 抗裂防水剂抑制裂缝开裂机理分析G T 抗裂防水剂是在C S A 中加入聚合物A 配制而成的，因此将具有双重功效控制混凝土开裂：一方面混凝土在水化硬化过程中产生微膨胀弥补水泥水化时产生的体积减缩。若在钢筋混凝土结构中，水泥水化产生一定的强度后将在混凝土内部产生一定的膨胀力，这2 0 3 高强与高性能混凝土及其应用专题研讨会论文集种膨胀力使钢筋受拉，混凝土受压，利用这部分压应力抵消混凝土限制收缩时产生的拉应力，以减少混凝土限制收缩而产生的裂缝。另一方面有机材料聚合物逐渐固化形成丝状的膜层分布于整个水泥硬化体中，这些丝状的聚合物膜层横跨水泥硬化体中的缺陷和微裂纹，效果相当于“微纤维”，当出现微裂纹时，吸收微裂纹扩展所需的断裂功，从而有效地限制微裂纹的蔓延，提高水泥内部结构的抗拉能力。固化的聚合物还可填塞水泥硬化体中的毛细孔，水泥硬化体结构密实度提高，防裂抗渗能力得到增强u 。四、结语1 利用膨胀剂的优点，通过聚合物改性，能够研制出抗裂性能优于膨胀剂和传统的防水剂的新产品，即抗裂防水剂。2 试验结果表明，G T 抗裂防水剂抗裂效果显著，胀缩率及裂缝降低系数都要优于同等掺量下纯的膨胀剂C S A 砂浆试件。G T 抗裂防水剂是一种比较理想的防裂抗渗材料。3 聚合物A 有利于增强混凝土的抗裂性能，但聚合物A 的含量并不是越大越好，有关试验盯1 已经证明：聚合物A 的含量超过某一值时，强度降低非常明显。4 目前聚合物作为水泥性能改善材料还没有相应的国家标准，有关质量指标、检验标准、应用范围等方面还有待进一步研究。参考文献 I 钱晓倩、詹树林，减缩剂、膨胀剂、减水剂与混凝土的抗裂性混凝土与水泥制品，2 0 0 5( 1 ) ，P P 2 2 2 4 2 罗立峰，聚合物改性水泥砂浆力学性能长安大学学报，2 0 0 2 ( 5 ) ，P P 2 5 2 9 3 路永华、苏慕珍，C S A 膨胀剂在补偿收缩混凝土中的应用建筑技术开发，2 0 0 0 ( 5 ) ，p p 2 6 2 7 4 江影、章晓桦，复合抗裂剂在面板混凝土中的应用水利水电技术，2 0 0 5 ( 7 ) ，P P 8 6 8 9 5 蔡苇，聚合物改性砂浆的研究建筑技术开发，2 0 0 3 ( 1 1 ) ，P P 5 3 5 5 6 新型建筑材料论文集中国建材工业出版社，2 0 0 3 7 邵运达，聚合物改善补偿收缩混凝土的抗裂性能( 硕士学位论文) 8 O h a m aY F i r s tI n t e r C o n g ro nP o l y m e rC o n c r e t e ，1 9 7 5 ，P P 3 0 3 3 9 M a r o s s z e K Y Ma n dY uJ GA C I s p l 2 61 9 9 1 ，p p 5 1 5 7 1 0 予继光，聚合物水泥复合材料化学建材，1 9 9 5 ( 2 ) ，P P 7 6 7 72 0 4