周蓉

摘 要：针对陶粒混凝土体积不稳定导致其早期微膨胀和收缩较大，从而引起结构渗漏、钢筋锈蚀等问题提出用缩减剂改善陶粒混凝土的收缩性能，通过研究单掺SRA、单掺PPF、不同比例互掺SRA、PPF对陶粒混凝自收缩、干燥收缩和压缩强度的影响，得到的具体结论为：互掺SRA和PPF对混凝土各方面性能的改善皆优于单掺混凝土。3%SRA和0.3%PPF互掺为最优组合，以空白对照组为基准，72h内自收缩减少了68.6%;压缩强度达到基准组的90%。

关键词：SRA;PPF;陶粒混凝土;自收缩

中图分类号：TU528 文献标识码：A 文章编号：1001-5922（2021）08-0131-05

Study on the Influence of Shrinkage Reducing Agent and Polypropylene Fiber on Shrinkage Performance of Ceramsite Concrete

Zhou Rong

（Xi an Vocational and Technical College， Xi an 710077，China）

Abstract：The volume instability of ceramsite concrete leads to its early micro expansion and shrinkage， which leads to structural leakage， steel corrosion and other problems. It is proposed to use reducing agent to improve the shrinkage performance of ceramsite concrete. By studying the effects of single SRA， single PPF， and different ratios of SRA and PPF on the coagulation autogenous shrinkage， drying shrinkage and compressive strength of ceramsite， the specific conclusions are： the improvement of all aspects of concrete performance by intermixing SRA and PPF is better than that of single admixing concrete. 3% SRA and 0.3% PPF intermixing is the best combination. Taking the blank control group as the benchmark， the auto-shrinkage within 72 hours is reduced by 68.6%; the compressive strength reaches 90% of the benchmark group.

Key words：SRA; PPF; ceramsite concrete; autogenous shrinkage

陶粒混凝土因为其保温隔热性能较好，强度可设计等优点被广泛用于建筑工程中。但陶粒混凝土受材料特性的影响，造成体积稳定性差，早期微膨胀等现象，使陶粒混凝土建筑物有结构渗漏的问题出现。为解决陶粒混凝土早期微膨胀和收缩较大的问题，国内广大学者作出了很多研究。如刘宁（2020）提出采用缩减措施，对陶粒混凝土的干燥收缩性能进行优化，证实了各種缩减措施对陶粒混凝土的内部相对湿度皆有一定的提升作用[1];张家家（2020）则尝试改变陶粒混凝土的组成，以CFB灰替代细骨料。从而达到减小混凝土收缩的目的[2];以上学者的研究给减小陶粒混凝土收缩性提供了一些方法，但是用于实际工程中，还存在成本高，操作难的问题。基于此，文章通过在陶粒混凝土中添加一些缩减剂，达到减小陶粒混凝土收缩的目的。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

本试验所用材料与设备如表1、表2所示。

1.2 配合比设计

根据厂家的提供的推荐掺量，本试验选择SRA掺量为胶凝材料的2%、3%、4%;PPF掺量为胶凝材料质量的0.2%、0.3%、0.4%。互掺组选择3%SRA分别与0.2%、0.3%、0.4%PPF互掺;PPF0.3%与2%、3%、4%SRA互掺。具体配合比如表3所示[3]。

1.3 性能测定

1.3.1 自收缩性能测定

参照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中规定，用非接触式探头与波纹管结合方法测定混凝土的自收缩性能[4]。具体步骤为：

（1）剪开波形管两端，在一端装上圆形标靶，用螺丝固定。在波形管内侧刷一层润滑油。波形管内径为50mm，长度为343mm。

（2）按配合比将所有材料混合，搅拌均匀后装入波形管内，并通过振捣使之变得凝实。振捣结束后在另一端装上圆形靶标并用螺丝钉固定。对波纹管进行密封。（每组配合比试件制备两个，取两个试件的自收缩平均值为最终结果。）

（3）用弹簧夹固定波形管试件一端，另一端保持活动状态。将电涡流位移传感器调至最佳位置，波纹管标靶位置稳定后方可开始试验。

（4）实时监测试件自由端位移变化，定时采集数据。

1.3.2 干燥收缩性能测定

参照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》测定试件干燥收缩性能[5]。具体步骤为：

（1）按配合比制备尺寸为75mm×75mm×275mm的棱柱体试件。制备试件时需将测头预埋在试件两端，将试验置于标准养护室养护至指定龄期。

（2）将试件从标准养护至移至温度为22±2℃，相对湿度60±5%的恒温恒湿放置4h。用ISOBY-354型混凝土比长仪测定其初始长度，记为b0。为保证数据的准确，将所有试件测定完成后进行2次复核，确保原值零点与复核时零点误差小于0.01mm。若超过则需重新对试件进行测定。

（3）将方向记号标注在试件表面，注意测定试件干缩性能时，试件位置方向一致;在移动或放置试验的过程中，注意避免碰撞表架和表杆;若在测定过程中撞到了仪器，应用标准干校正后重新测定。

（4）将试件置于标准试验室的钢架上。试件放置时，注意每个试件间隔超过30mm。

（5）从移入标准实验室开始计时，指定时间测试试件的变形读数，记为bt。

混凝土干燥收缩表达式为[6]：

式中：εds为试验期t（d）混凝土收缩率;bt为定时间间隔内试件的变形读数;b0为试件初始长度;L1为混凝土试件竖直方向的初始长度。

1.3.3 压缩强度测定

参照《普通混凝土力学性能试验方法标准》测定试件的压缩强度[7-8]。具体步骤为：

（1）按配合比制备尺寸为150mm×150mm×150mm的试件，分别置于标准养护室养护至指定龄期。

（2）将养护至指定龄期的试件取出，擦拭试件表面和DYE-2000型压力机上下承面。

（3）将试件放置在压力机上，保证承压面和试件成型顶面保持垂直状态。打开压力机对试件施加均匀荷载。当混凝土强度不小于C30但未达到C60时，加载速率为0.6MPa/s;当混凝土强度不小于C60时，加载速率为1.0MPa/s。

（4）待试件破坏时，停止施加荷载，记录试件破坏时荷载。

压缩强度表达式为[9-10]：

式中：P表示混凝土试件压缩强度;F为试件破坏时荷载;A表示试件上表面承压面积。

2 结果与讨论

2.1 SRA与PPF对陶粒混凝土自收缩性能影响

图1为单掺SRA试件在72h内自收缩变化。由图1可知，4组试验72h内的自收缩微应变值分别为204μ?、128μ?、70μ?、35μ?;掺入SRA后，试件的自收缩分别比空白对照组减少了35.8%、65.1%、81.3%。说明掺入SRA后，能有效抑制陶粒混凝土的自收缩，且随SRA掺入量的增加，对陶粒混凝土的自收缩性能抑制效果越佳。

图2为单掺PPF试件在72h内自收缩变化。由图2可知，空白对照组L-0和PPF-1、PPF-2、PPF-3四组试验72h内对应的自收缩微应变值分别为203μ?、103μ?、95μ?、88μ?;掺入PPF后，试件的自收缩分别比空白对照组减少了6.7%、11.8%、16.1%。说明掺入PPF后，只能小幅度的减小试件的自收缩，且随PPF掺入量的增加，对陶粒混凝土的降低作用增强。

图3为互掺SRA+PPF试件在72h内自收缩变化，SP-1、SP-2、SP-3以3%SRA为定量，PPF掺量为变量。SP-2、SP-4、SP-5以0.3%PPF为定量，SRA掺量为变量。由图3可知，SP-1、SP-2、SP-3在72h的自收缩分别为68μ?、64μ?、57μ?，比空白对照组分别减少了67，2%、68.9%、71.5%，分别比单掺3%SRA自收缩多缩减了2.1%、3.8%、6.4%。说明在SRA和PPF共同作用下，混凝土试件的缩减效果较优，且SRA和PPF间 有良好的相容性，彼此间的缩减机理无不利影响，且表现出优良的叠加效果。SP-2、SP-4、SP-5在72h的自收缩分别为62μ?、42μ?、108μ?。比空白对照组分别减少了68.6%、50.3%、77.5%，分別比单掺0.3%PPF自收缩多缩减了56.8%、38.5%、66.4%。再一次证实了SRA和PPF对混凝土的自收缩性能表现出良好的叠加效果。

2.2 SRA与PPF对陶粒混凝土干燥收缩性能影响

表4为SRA与PPF对陶粒混凝土干燥收缩性能影响。由表4可知，随龄期的增加，所有试件的干燥收缩值也随之增加。单掺试件在28d前干燥收缩增加速度比较明显，在28d后逐渐趋于平衡。单掺试件在1d时，均出现负值。说明试件在养护早期出现了微膨胀现象。在90d龄期内，SRA-1、SRA-2、SRA-3、PPF-1、PPF-2、PPF-3分别比对照组干燥收缩值减小了18.5%、30.7%、14.3%、6.8%、13.1%、15.8%。说明SRA和PPF的掺加对混凝土的干燥收缩性能有一致作用。SRA掺量越多，对陶粒混凝干燥收缩抑制效果越好。PPF也对混凝土的干燥收缩性能有抑制作用，但效果比SRA小。互掺组试件结果表明，互掺SRA和PPF对陶粒混凝土干燥收缩性能比单掺试件对陶粒混凝土干燥收缩性能抑制效果更明显，这是因为两种缩减剂结合后。表现出了良好的相容性，因此效果大于单掺试件。对比互掺组其他试件，SP-2组试件干燥收缩缩减效果最佳，对试件早期微膨胀现象也有优化作用，因此该组为最优选择。

2.3 SRA与PPF对陶粒混凝土压缩强度的影响

表5为SRA与PPF对陶粒混凝土各龄期压缩强度的影响。由表5可知，单掺SRA对陶粒混凝土压缩强度产生不利影响，其中掺量为2%的SRA陶粒混凝土在养护龄期为3d、7d、28d时，分别比空白对照组降低了10.5%、9.3%、7.2%;掺量为3%的SRA陶粒混凝土在养护龄期为3d、7d、28d时，分别比空白对照组降低了19.5%、18.3%、11.5%;掺量为4%的SRA陶粒混凝土在养护龄期为3d、7d、28d时，分别比空白对照组降低了26.5%、22.8%、14.7%;由此可知，当SRA掺入量超过3%时，3d龄期陶粒混凝土的压缩强度比空白对照组减少了26.5，这对混凝土早期强度发展不利，因此SRA掺入量不宜超过3%。单掺PPF对混凝土压缩强度增强效果不明显。

互掺SRA和PPF对混凝土试件的压缩强度皆有一定影响，由表中数据可知，对于养护龄期为3d试件，SP-1、SP-2、SP-3随PPF含量的增加，压缩强度有所提高。而SP-2、SP-4、SP-5随SRA含量的增加，压缩强度大幅度降低，说明PPF的掺入对能改善SRA带来的早期压缩强度折减。

3 结论

文章以水泥、骨料、聚丙烯纤维和高效减水剂为基料制备陶粒混凝土，并通过对单掺SRA、PPF和不同比例下SRA和PPF互掺对陶粒混凝土自收缩性能、干燥收缩性能和压缩强度的影响，得到的具体结论为：

（1）单掺SRA、PPF对混凝土的自收缩性能皆有改善作用。其中SRA 对混凝土自收缩改善效果较明显;随掺量的增加，自收缩减少幅度增长较大。PPF对混凝土的自收缩性能改善作用比不上SRA，随PPF掺量增加，对自收缩减少幅度较小。

（2）互掺SRA和PPF对陶粒混凝土自收缩的缩减效果皆优于单掺陶粒混凝土。对比单掺混凝土，SP-2组（3%SRA和0.3%PPF）性能最优。比单掺3%SRA自收缩多缩减了3.8%，比单掺0.3%PPF自收缩多缩减了56.8%。

（3）SRA与PPF单掺与互掺对陶粒混凝干燥收缩性能影响几乎与自收缩性能影响一致。随SRA掺量的增加，干燥收缩减小幅度呈大后小的趋势。随PPF掺量的增加，对混凝土干燥收缩随之减少，但减少幅度不大。互掺时，PPF掺入对SRA掺入带来的早期微膨胀有一定的改善作用。

（4）掺入SRA后对陶粒混凝土压缩强度产生不利影响，当掺量超过3%时，对3d龄期压缩强度折减程度达到了26.5%。 PPF对混凝土壓缩强度由一定的提升作用，但提升作用不明显。互掺SRA和PPF后，能改善SRA对混凝土折减作用，28d压缩强度皆达到了空白组90%以后。

参考文献

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