材料科学与工程的发展

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体积 2015年 |文章的ID 685785年 | https://doi.org/10.1155/2015/685785

坦维尔Manzur, Shohana Iffat Munaz艾哈迈德·努尔, 聚丙烯酸钠的效率改善不良养护条件下混凝土的耐久性”,材料科学与工程的发展, 卷。2015年, 文章的ID685785年, 8 页面, 2015年 https://doi.org/10.1155/2015/685785

聚丙烯酸钠的效率改善不良养护条件下混凝土的耐久性

学术编辑器:迪米特里·g·Aggelis
收到了 2015年9月25日
修改后的 2015年12月05
接受 2015年12月08
发表 2015年12月28日

文摘

传统的外部养护过程需要供给大量的水除了混合以及严格的质量控制协议。然而,在发展中国家如孟加拉国、许多当地承包商没有意识和所需知识养护的重要性,往往导致较弱的混凝土耐久性问题。此外,有时很难保持适当的外部调制过程由于nonavailability水和熟练劳动者。内部固化可采用在这样的情况下由于该方法是简单和更少的密集的质量。通常,天然多孔轻质骨料(LWA)被用作内部固化剂。然而,天然LWA不可用在许多国家如孟加拉国。在这种情况下,高吸水性聚合物(SAP)可以利用内部固化剂作为替代。在这项研究中,聚丙烯酸钠(SP) SAP已经用于生产混凝土内部治愈。解吸等温线的SP调查了其有效性内部固化剂。测试结果表明,内部治愈混凝土与SP表现更好的强度和耐久性与控制样本当受到不良养护条件,提供额外的外部养护用水会缺席。

1。介绍

内部固化(IC)是一个过程提供额外的内部水混凝土混合,以确保适当的水合作用。一般来说,多孔轻质骨料(LWA)被用作内部固化剂因为这样类型的多孔聚合物能吸收足够数量的水淹没在后来可以吸收水转移到混凝土混合物1- - - - - -4]。内部固化过程非常有用当合适的混凝土的养护是很难管理由于不良环境温度和相对湿度,不可用的熟练工人,缺乏适当的质量控制协议,等等。这样内部固化的过程相对简单,只需要一个内部固化剂和不需要任何复杂的设备或技术。此外,这样的好处增加水化,降低收缩,增加耐用性可以从内部实现固化(2,5,6]。此外,邹和韦斯(7]发现利用扩大页岩作为内部固化剂也可以降低砂浆的开裂风险。通常,不同类型的天然LWA用于治愈混凝土内部产生。然而,不同类型的多孔骨料或吸收和解吸能力高的材料也由不同的研究人员利用治愈混凝土内部产生。最近的一项重大研究邹et al。8)体重正常显示效果的一种新型的多孔骨料砂浆内部固化剂。研究人员观察到改进的抗压强度、抗拉强度、分裂和收缩在内部固化灰浆相比普通砂浆。在另一个研究9),内部的一些属性治愈混凝土由人工合成的多孔LWA和SAP在简短的描述。因此,很明显,是一个连续发展生产内部治愈混凝土或砂浆使用不同类型的合适的材料,因为内部固化有许多好处。此外,天然LWA不可用在许多国家,如孟加拉国和进口的总量增加了施工总成本。因此,研究一直在寻找替代材料,有可能被用作内部混凝土固化剂。这样的研究是非常重要的在一个像孟加拉国这样的国家,很多本地承包商没有意识和技能,以确保适当的外部养护。此外,通常很难确保适当的外部养护机制由于nonavailability足够多的水和熟练劳动者,高温、高风速,等等。因此,普通混凝土的工作性能往往达不到马克尤其是在耐久性方面(10]。内部固化,因此,可以认为是一个潜在的解决方案一般混凝土的养护相关问题的作品。因此,相对低成本的识别合适的内部固化剂是极为重要的。

高吸水性聚合物(SAP)高分子材料,能够从环境中吸收大量液体和保留流体在其结构。SAP是碎水晶部分钠盐交联“polypromancic酸”在吸收2000倍额定纯水(11]。一旦SAP水合物、膨胀和释放储存的水,变得惰性,无法再水化。这个额外的水可以新鲜混凝土内部水的来源,因此可以用来治愈混凝土内部产生。综合文献综述显示一些重要研究在混凝土利用SAP。在一项研究[12),人们已经发现,SAP还导致压力积聚减少和抑制高性能混凝土硬化过程中裂纹的形成。Hasholt et al。13]研究了SAP对混凝土的机械强度的影响通过优化剂量率和内部水补充道。研究人员得出结论:添加SAP可以提高混凝土的强度,防止自干燥。在另一个研究中,阿斯曼和莱因哈特(14]还发现SAP可以用来减轻长期自干燥混凝土通过提供额外的水混合。Gifta et al。15]研究了SAP对混凝土的影响,相比治愈混凝土内部SAP或LWA。他们观察到更好的耐久性性能SAP混凝土相比LWA和传统的混凝土。SAP reswelling容量的水泥浆和水泥浆的SAP对微观结构的影响进行了李et al。16]。研究进行SAP对砂浆的特点的影响,李et al。17]。试验结果表明,砂浆的流动特性与SAP体积的增加减少。约31%的改善强度比普通砂浆从这个实验发现。相反,Nasra [18]发现多余的SAP导致了混凝土和大孔隙产生较弱的混凝土的强度和耐久性。少量的SAP,另一方面,对混凝土性能的影响可以忽略不计。Nasra [18)发现混凝土28天抗压强度提高10%左右通过SAP。达乌德和Nasra [19)发现,包容的SAP在混凝土创造了额外的空洞,一般来说,减少混凝土强度但改善和易性和一致性,减少了混凝土对冷冻解冻循环,从而改善混凝土在这样的条件下稳定。Mechtcherine et al。20.)观察到SAP除了对混凝土流变行为的影响取决于自由水的可用性。Kevern和Farney的研究(11)发现,33%更高的抗压强度和透水性低35%可以通过添加SAP在混凝土。因此,显然,SAP有能力修改水泥浆和水泥的各种属性取决于数量,类型,混合比例,等等。很明显从先前的研究,吸收和解吸能力高的SAP可以用于改善混凝土力学行为。然而,SAP的影响纳入具体的变量,可以有负面影响。因此,控制和谨慎利用SAP在混凝土是极其重要的。此外,有限的研究一直在进行耐久性混凝土的SAP。在目前的研究中,已经努力调查SAP作为内部固化剂是否适合提高普通混凝土的工作性能。两个相关的点需要考虑在开发内部治愈混凝土为孟加拉国。内部生产的方法治愈混凝土应简单实现领域,同时不得施加显著的额外成本。为此在视图中,聚丙烯酸钠(SP)作为SAP在这项研究中,因为它可以在相对较低的价格。最初,SP的吸收和解吸特性。 Desorption is the process of releasing absorbed water due to internal or ambient change in humidity and temperature [5,21,22]。解吸等温线的SP是正确理解SP的有效性作为内部固化剂。从这项研究中,它已经发现SP吸收大量的水,然后使解除吸附几乎所有吸收水的一部分在合适的温度和相对湿度条件。的有利条件的有效解吸SP匹配与混凝土的内部温度和相对湿度特别是在早期水化。所以,眠SP可以利用内部固化水可促进水泥水化在缺乏足够的水混合由于不可用适当的固化条件。研究中使用的四种不同固化条件模拟常见的不良固化条件。在这项研究中,不良养护条件定义为外部水的供应情况并不是由于nonavailability水或缺乏适当的维护质量控制协议。控制样品没有SP SAP也准备的比较。控制样品和样本SP模拟固化条件下保存。SP在不同养护条件下混凝土的性能与控制样本观察和比较。 It has been found that samples with SP showed better performance as compared to control samples in all cases of adverse curing conditions.

2。试验研究

聚丙烯酸钠(SP),也被称为水封,是一种聚丙烯酸钠盐的化学公式 如图1并广泛应用于消费品。它有能力吸收水200 - 300倍的质量。而中和聚丙烯酸钠酸生产过程中使用的是最常见的形式,还有其他可用盐包括钾、锂、铵。多个链丙烯酸酯化合物具有一个正的阴离子电荷吸引了水性分子结合生成聚丙烯酸钠或SP。SP是广泛用于农业行业注入土壤中许多盆栽植物来帮助他们保持水分。SP的密度是1.22克/厘米左右3

两个混合准备与杰姆II水泥(23),Sylhet砂细骨料,19毫米(1/2英寸)下调了碎石芯片(SC)作为粗骨料的体积比1:1.5:2.5。水灰比是0.4。细和粗骨料级配曲线如图23,分别。在第一个案例中,没有SP作为SAP生产控制样本。在第二个案例中,SP作为内部混凝土固化剂生产内部治愈。聚丙烯酸钠是来自本地可用婴儿尿布和使用剂量率每公斤1.25 g的水泥(18,24]。SP被选中的数量从最初试验的基础分析由于过多的聚丙烯酸钠对混凝土强度有实质性的负面影响。超塑化剂被用来确保SP的均匀分散在混合水。否则,SP结块的倾向。添加超塑化剂也提高了整体工作性的混合。超塑化剂在水泥重量的1%。铸造后,这些样本被保存在四个不同的模拟不良28天的固化条件。所有模拟固化条件没有外部水的供应。一套控制样品(没有SP)也一直在四个养护条件下进行比较研究。养护条件,称为C1,标本放置在实验室干空间覆盖聚乙烯模拟凝固在阴影下工作。 In the second curing condition (C2), samples were again placed inside laboratory but without providing polythene cover. In the third (C3) and fourth (C4) curing conditions, specimens were placed in a dry place outside laboratory-building with and without polythene cover, respectively. The samples were placed outside laboratory to simulate open space concreting work. It has been learned from an extensive survey that a good number of concreting works suffer from appropriate covering to protect mix water from evaporating due to lack of awareness and proper quality control. Therefore, samples were placed without covering to simulate such conditions. As already mentioned, no external curing was applied in any cases.

SP的吸收和解吸特性是重要的,以确定其有效性,作为一个内部固化剂(25,26]。除湿机,如图4被用在这个实验中,SP内部固化剂的有效性进行评估。ASTM C1761 [27)方法对这次试验之后。除湿机的相对湿度(RH)从22%到90%不等,温度范围在5°和40°摄氏度之间。混凝土内部温度和湿度在水化通常范围从20°- 40°C (28和72.4%到95.3%29日),分别。因此,利用除湿机能够模拟内部温度和相对湿度存在传统混凝土在水化混合。

总三十实验6个不同温度为14.5°C, 18°C, 24°C, 28°C, 31°C,和34°C和五种不同RH的60%,73%,77%,85%,90%。干重的SP样本被最初然后样本被淹没在水里。下沉后,SP样本再加权。从测试,发现SP吸收近100%的水的重量。吸收过程完成后,SP样本放置在干燥器在不同的预选的温度和相对湿度。水损失测量30分钟的间隔。实验结果如图所示5

为了研究SP的效率作为混凝土内部固化剂混合,抗压强度、弹性模量、氯化水渗透性,渗透率进行了测试。经过28天的治疗在四个不同的模拟条件下,根据ASTM C39进行抗压强度试验方法(30.]。混凝土的弹性模量得到使用轴向应力应变方法根据ASTM C469方法(31日]。据BS-EN透水性试验进行了12390 - 8 [32]。快速氯离子渗透试验(RCPT)根据ASTM C1202[执行33,34]。

3所示。结果和分析

3.1。解吸试验和结果

SP的解吸等温线图所示5。从这个图中,可以看出解吸率随温度和相对湿度降低。在这个实验中,最大解吸率为97.2%对OD重量SP的观察到34°C和60% RH温度。最低解吸率被发现在8.4% 14.5°C的温度和90% RH。很明显,解吸率与温度上升趋势;也就是说,它温度的增加而增加。正如前面提到的,在一个典型的混凝土的工作,混凝土结构内的温度范围在20°C和40°C之间的初始阶段水化。在大体积混凝土中,混凝土内部的温度更高。另一方面,相对湿度下降很快,由于损失的水由于水合作用和蒸发。所以,内部温度和相对湿度的混凝土混合物似乎有利于加快完成SP的解吸。在水化后期,环境温度和相对湿度对混凝土温度和相对湿度有明显的影响。 And the ambient conditions during hot summer weather of the country match well with the favorable condition for desorption of SP. Table1显示了从SP在这个实验中获得的最大解吸和从不同的SAP材料在一个实验由张35]。因此,比较明显,SP的解吸能力作为SAP,定量的剂量率每公斤1.25 g SP水泥确保每立方米大约495克的水可供内部的混凝土养护因为SP可以使解除吸附吸收90%以上的水。


SP作为SAP 97.2%

丙烯酸的共聚物 96.1%

3.2。抗压强度和弹性模量的测试和结果

抗压强度和弹性模量控制样品和样品与SP SAP给出数据67分别对四种不同固化条件。很明显,SP混凝土导致更高的抗压强度和弹性模量在所有四个养护条件下比控制样品(没有SP)。样本,覆盖聚乙烯板,表现出更好的强度和刚度比发现的。最好的结果是获得了C3条件;与SP,样品内部固化剂时显示优越性能保持在实验室和聚乙烯覆盖表。聚乙烯板覆盖阻止水流失的混合物和相对较高的温度外实验室确保更好的水合作用。样品C4条件下有经验的最低强度和弹性。在C4养护条件,样品被放置在开放空间(在实验室外)没有任何聚乙烯覆盖。样本外实验室的暴露条件造成更大损失的水混合,最终影响水化过程。表2显示百分比增加SP混凝土的抗压强度和弹性模量与控制样本相似的养护条件。很明显,即使在最糟糕的养护条件下,加入SP导致更高的抗压强度和弹性。也观察到内部治愈样本产生最佳性能和抗压强度增加了约20%对控制样本。


财产 养护条件
C1 C2 C3 C4

抗压强度 18 11 18 4
弹性模量 0.9 0 3 1。1

3.3。耐久性试验和结果

水和氯离子渗透性的测试结果如图89,分别。注意到从图8大大减少水的渗透与SP获得混凝土内部固化剂比控制样本所有四个养护条件考虑。虽然C3内部固化条件产生了表现最好的治愈混凝土的透水性,内部固化样品的相对更高的性能与控制样本相比也获得了C2和C4固化条件(图10)。因此,明显,利用SP SAP可以大大减少水渗透率比控制样品特别极端的养护条件下,外部供应水和适当的覆盖缺席。类似于水渗透率测试结果,混凝土与SP表现出更好的氯离子渗透性比控制样品(图9)。样品在C3养护条件下显示最低的氯离子渗透性而样本C4养护条件下经历了最高渗透率。减少透水性降低70%和17%相比,氯离子渗透性控制样本观察C3条件。也观察到C4养护条件下的所有样本显示,贫穷的渗透性能。因此,已经比较内部渗透性能治愈样品在四个不同的养护条件下对C4养护条件下的控制样品(图11)。内部固化样品C3条件下经历了水和氯离子渗透性下降约85%和40%,分别比控制样品在C4。这种行为类似于强度和弹性模量的测试结果。因此,很明显,覆盖的样本是非常重要的,以确保内部固化的利益;否则,额外的水通过蒸发可能会丢失。即使是一个简单的覆盖技术,使用聚乙烯板组成的,可以增加减少氯渗透率从17%降至40%。

强度和耐久性测试结果证实了SP作为内部固化剂具体的有效性。在所有情况下,混凝土与SP SAP执行比控制样品当类似的不良养护条件下保存。因为没有采用其他技术,更好的性能的唯一原因的SP混凝土提供的额外的水解吸SP。这水眠确保内部水化在治愈的样品比控制样品和生产混凝土更好的性能。更好的水化导致孔隙细化内部混凝土透水性降低,最终治愈混凝土内部氯离子渗透性测试的样本。总的来说,水和氯离子渗透性可以减少超过80%和40%,分别通过利用SP内部固化介质和放置的聚乙烯板覆盖在混凝土连续缺席的情况下外部养护所需的额外的水供应。

4所示。研究的意义

一般来说,外部养护机制是跟随在南亚地区的大多数国家包括孟加拉国。提供的外部水是通过喷洒或水洼方法。这些方法都需要特别护理从工人以及大量的水。此外,大量的水需要在整个养护期。这样的连续供应的外部需要获得足够的水,以及严格的质量控制协议。如果这两个条件不能保持外部养护期间,产生的混凝土可能出现极其尤其是在耐用性方面的表现。这是由于缺乏所需的足够数量的水在混凝土混合适当的水泥水化进而产生多孔混凝土强度和较高的渗透率较低。很明显从当前研究混凝土与SP显著增加不良养护条件下混凝土的耐久性性能而不需要任何额外的特殊设备或质量控制机制除了聚乙烯板覆盖。甚至SP混凝土样品没有覆盖表现出明显更好的性能比控制样品在缺乏外部供水。使用SP作为SAP的成本也在可容忍的范围内因为这一过程可以节省大量的水所需外部养护。 The result of the study shows significant potential of SP as SAP to be used as internal curing agent within concrete in Bangladesh.

5。结论

从解吸试验发现,SP吸收大量的水的重量,当沉浸在水之后可以释放吸收在相对较高的温度和较低的相对湿度。超过90%的吸收水可以通过SP在适宜的条件下眠。这样有利条件的温度和湿度存在于混凝土混合水合特别是在初始阶段。因此,混凝土与SP内部固化剂表现出增强的强度和耐久性性能。在所有情况下,混凝土与SP显示更高的强度和降低渗透率与控制样本没有内部固化能力受到不利的固化条件。然而,混凝土与SP时表现出优越的性能在开放空间与聚乙烯板覆盖。约18%更抗压强度、透水性低70%,减少17%氯离子渗透性达到通过利用SP在混凝土相比在这个条件下控制样本,而SP。内部的更好的性能治愈混凝土由于水泥的水化确保通过额外的内部水由SP。此外,利用SP的重要性作为改善SAP内部产生治愈混凝土耐久性混凝土的性能在适当的地方传统外部养护不能保证从这项研究的结果也很明显。然而,这项研究包含SP的SAP内部产生治愈混凝土是第一的国家,因此,进一步研究需要更多的样本大小和不同常用的混合比例为SP具体推荐合适的混合料配合比设计。

缩写

集成电路: 内部固化
RH: 相对湿度
RH %: 相对湿度百分比
SAP: 高吸水性聚合物
SP: 聚丙烯酸钠
LWA: 轻骨料
固态硬盘: 饱和面干
OD: 烘箱干燥
SC: 石屑
RCPT: 快速氯离子渗透试验
C1: 与聚乙烯覆盖内部实验室(实验室条件)
C2: 在实验室没有聚乙烯覆盖(实验室条件)
C3: 实验室与聚乙烯外盖(字段条件)
C4: 外部实验室没有聚乙烯覆盖(现场条件)。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

承认

作者支付他们体贴由于混凝土实验室,土木工程系,孟加拉国工程科技大学(负责),在本研究工作为他们的援助。

引用

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