高吸水性樹脂(SAP)對高強(qiáng)混凝土自收縮性能的影響及作用機(jī)理.pdf

1、高強(qiáng)混凝土具有水泥用量大、水膠比低等特點，在獲得高強(qiáng)度的同時，也帶來了水化放熱量高、自收縮大，易早期開裂等一系列問題，嚴(yán)重影響高強(qiáng)混凝土的使用性能和耐久性，制約了高強(qiáng)混凝土在實際工程的應(yīng)用。
　　高吸水性樹脂（Super Absorbent Polymers,SAP）是一種含有羧基和羥基等強(qiáng)吸水性基團(tuán)，并且具有三維交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可通過與水形成氫鍵發(fā)生水合作用和溶脹作用將自由水固定在聚合物網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的高分子材料。將其應(yīng)用于高強(qiáng)混凝土中

2、，能達(dá)到良好的養(yǎng)護(hù)效果，從而有效的抑制混凝土自收縮，提高混凝土抗裂性能，是一種具有廣闊應(yīng)用前景的內(nèi)養(yǎng)護(hù)材料。然而，如何正確地利用其吸水及釋水特性，有效控制高強(qiáng)混凝土的自收縮，是其得以廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)研究問題，因此研究SAP對高強(qiáng)混凝土性能的影響具有重要意義。
　　本文綜合考慮SAP的種類、吸水率、摻量以及附加水膠比等因素，對高強(qiáng)混凝土自收縮、力學(xué)性能以及耐久性等開展了試驗研究，并在此基礎(chǔ)上采用相對濕度監(jiān)測、壓汞分析（MIP）、X-射

3、線衍射分析（XRD）、掃描電鏡分析（SEM）、微量熱分析等表征手段，探討了SAP對混凝土性能的影響機(jī)理。取得的主要結(jié)論如下：
　?、?SAP的合成工藝和原料配比影響其吸水能力，溶液法制備的D型SAP在模擬孔溶液中吸水率大于反相懸浮聚合法制備的其它 SAP，且反相懸浮聚合法制備的SAP樹脂吸水率與采用的丙烯酸比例有關(guān)。四類SAP在去離子水中的吸水率分別為16.6g/g、10.6g/g、40.1g/g和18.0g/g；在自來水中的吸水

4、率分別為15.2g/g、10.9g/g、35.2g/g和21.5g/g；在配制的模擬孔溶液中吸水率分別為20.1g/g、23.8g/g、26.8g/g和32.6g/g；觀察A型樹脂在密封養(yǎng)護(hù)條件下的釋水規(guī)律發(fā)現(xiàn)，3d以前的釋水速率較快，之后速度逐漸減慢。
　?、?SAP可以抑制混凝土自收縮，且SAP吸水率越大，抑制效果越好，可降低自收縮65.3％，為避免過高的吸水率對會使新拌混凝土的流動性造成的不利影響，在使用吸水率較大的SAP時

5、應(yīng)適當(dāng)減少其摻量，綜合混凝土工作性、力學(xué)性能、耐久性和對自收縮的抑制效果幾方面因素發(fā)現(xiàn)A型SAP性能最優(yōu)異。
　?、巯嗤z比下，SAP摻量越大，混凝土自收縮越小，在所有SAP中A型的抑制效果最好，當(dāng)摻量從0.3%增大到0.4%時，混凝土的自收縮降低15.7%，其余三類SAP引起的混凝土自收縮降低幅度的變化不超過9.0%。當(dāng)SAP摻量一定時，增大附加水膠比，混凝土自收縮呈先減小后增大的趨勢，最后反而超過未摻SAP的基準(zhǔn)組，因此控制

6、合適的附加水膠比是使用SAP降低混凝土自收縮的關(guān)鍵技術(shù)之一。
　　④低水膠比條件下，SAP吸水總量較小，導(dǎo)致混凝土抗壓強(qiáng)度隨SAP種類及吸水率的變化波動較小，然而在同一試驗水膠比下，增大SAP摻量，使混凝土有效水膠比有所減小，導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度有所提高；在同一SAP摻量下，混凝土強(qiáng)度隨附加水膠比的增大呈先增大后降低的趨勢。
　?、?SAP的摻入在一定程度上能提高混凝土抗氯離子滲透性能、抗凍性能以及抗碳化性能等耐久性；微觀測試表明