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发布时间：2021-04-09 16:31所属平台：学报论文发表咨询网浏览： 次
【摘要】本文研究了不同掺量的高吸水性树脂(SAP)对C40桥面混凝土工作及力学性能的影响。结果表明随着SAP掺量的增加，自养护桥面整体化层混凝土塌落度不断增加，振动粘度系数不断减
【摘要】本文研究了不同掺量的高吸水性树脂(SAP)对C40桥面混凝土工作及力学性能的影响。结果表明随着SAP掺量的增加，自养护桥面整体化层混凝土塌落度不断增加，振动粘度系数不断减小。自养护条件下，掺入SAP后，混凝土抗压强度损失较小。SAP掺量越大，对混凝土抗压强度的影响也会随之加剧。
【关键词】高吸水性树脂，自养护，工作性能，力学性能
1.引言
近年来，我国兴建了大量混凝土桥梁。而桥梁构造物混凝土常过早出现开裂，进而导致桥梁混凝土钢筋锈蚀，整体稳定性下降。特别对于桥面整体化层混凝土，其属大体积薄板结构，一旦出现一定程度的开裂，必将影响桥梁整体受力状态，影响行车安全。目前传统养护方法难以从根本上解决水泥混凝土早期开裂问题，通过水泥混凝土自养护技术，从内部释放水分以充分养护，持续促进胶凝材料进步水化，才是解决其抗裂性问题的根本途径。
高吸水性树脂SAP具有蓄水自发性、释水及时性、无污染且造价低廉等优良特性，可吸收几十倍甚至上千倍的水而呈现出凝胶状态[1]，在高温和高压条件下SAP仍具有良好的保水能力[2,3]。因此，SAP是一种具有优异吸水和保水性能的自养护材料。Mehta PK[4]等人认为通过自养护能促进水泥的水化，提高力学性能，如强度和弹性模量。周宇飞、胡曙光[5]等人提出将不超过胶凝材料总量0.5%的SAP质量预吸水后掺入到混凝土中，能够有效减少混凝土的收缩，且强度损失较小。已有研究载体多针对于结构混凝土，而铺面混凝土其表面水分相比结构混凝土更易于蒸发并致使微裂纹产生，故其自养护需求相对更高。
为确定SAP掺量对自养护桥面整体化层混凝土工作及力学性能的影响，本文研究了在SAP不同掺量下，对C40桥面混凝土工作性能的影响以及混凝土抗压强度随龄期的变化规律。
2试验方法
2.1原材料
试验采用PO.42.5普通硅酸盐水泥，粗集料为花岗岩碎石，最大公称粒径为19mm，分为4.75-9.5mm及9.5-19mm两档。细集料为机制砂，Ⅱ区中砂，细度模数为2.80。减水剂采用标准型聚羧酸高性能减水剂。SAP-B粒径为100-120目。
2.2试验配合比
C40桥面混凝土配合比经过多次试配，选择了合适的设计配合比，C40桥面混凝土性能研究试验方案。
2.3试验方法
水泥混凝土塌落度相关测试参照《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T 50080-2016标准[1]测定。本试验用气泡上浮的方法测试混凝土的振动粘度。抗压强度试验测试混凝土3d、14d立方体抗压强度，养护方式为自然养护。
3结果与讨论
3.1工作性能
SAP-B掺量为胶凝材料质量的0.175%、0.200%、0.225%，测试不同掺量下混凝土塌落度和振动粘度。随着SAP掺量的增加，混凝土塌落度不断增加，掺量为0.175%(D-1)混凝土塌落度与基准组(D-0)相比相差不大，但掺量为0.200%(D-2)、0.225%(D-3)塌落度达到195mm、215mm，这可能是因为SAP掺量过大，而粒径较小，所以出现少量结团结块，致使自养护水分没有及时被SAP吸收导致的;随着SAP掺量的增加，混凝土振动粘度系数不断减小，这与塌落度结果是相符的。
3.2 抗压强度
同条件下，C40桥面混凝土3d、14d立方体抗压强度试验结果。掺入SAP后，混凝土抗压强度损失较小。相较于基准组(D-0)，SAP掺量越大，混凝土3d强度损失也越大。随着掺量的增加，强度损失幅度减缓。但SAP掺量越大，对于混凝土14d强度，损失先增大后减小，增大幅度明显大于减小幅度，掺量为0.200%时强度损失最大，且混凝土3d强度损失率略大于14d强度损失率。
SAP吸水性强，加入到混凝土中的SAP会产生一定残留孔，导致早期抗压强度会有一定损失，而随着养护时间的增加，SAP会逐渐释放拌合过程中吸收的水分，提高了混凝土内部相对湿度，进而促进水泥水化反应，混凝土强度会快速提升，因而混凝土14d强度损失会略小于3d强度。但当SAP释水完成后，变回原来干燥状态，在混凝土中形成蜂窝状孔洞，试件受压时，孔洞处会产生应力集中，促使混凝土内部微裂缝萌生，影响混凝土的抗压强度。同时，因为SAP掺量的增加，混凝土内部的孔隙率明显提高，使混凝土的抗压强度损失加大。
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结论：
通过对水泥混凝土塌落度与振动粘度的测定以及混凝土3d、14d立方体抗压强度试验研究了自养护桥面整体化层混凝土工作及力学性能，结论如下：
(1)随着SAP掺量的增加，混凝土塌落度不断增加，振动粘度系数不断减小。
(2)自养护条件下，掺入SAP后，混凝土抗压强度损失较小，只要适当的控制SAP的掺量，仍能满足C40混凝土抗压强度设计要求。
(3)SAP对混凝土早期强度的影响大于后期强度。SAP掺量越大，对混凝土抗压强度的影响也会随之加剧。
参考文献：
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马斐，程冬炳，王颖，余响林，杨君，余训民.聚丙烯酸类高吸水性树脂的合成及吸水机理研究进展[J].武汉工程大学学报，2011，33(01):4-9+14.
丁以兵. 高性能混凝土自养护研究[D].合肥工业大学，2006.
Mehta PK, Monteiro PJM. Concrete: microstructure. properties and materials.3rd ed. McGraw-Hill, 2006:105-108.
胡曙光,王发洲,丁庆军,等.轻集料的吸水率与预处理时间对混凝土工作性的影响[J]. 华中科技大学学报:城市科学版, 2002, 19(2):1-4.
作者：周乐琳1 郑棉鹏 钟宇明 李嘉怡 林家涛 许亮军
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《自养护桥面整体化层混凝土工作及力学性能研究》