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掺新型生态膨胀剂水泥浆体的膨胀性能研究
摘要
本研究旨在探究新型生态膨胀剂对水泥浆体膨胀性能的影响，实验采用不同掺量的生态膨胀剂掺入水泥浆体中，测试了其膨胀率和吸水率。实验结果表明，适量掺入生态膨胀剂能显著提高水泥浆体的膨胀性能和吸水性能，且在一定范围内掺量增加，膨胀性能和吸水性能呈现明显的提高趋势。
关键词：生态膨胀剂；水泥浆体；膨胀性能；吸水性能
引言
在土木工程中，水泥浆体常被用于填充空隙、缝隙或做基础工程中的灌浆层等。然而，水泥浆体在使用过程中，常常会因为其初始设置时间短、抗渗性能差等问题而引起不良后果。为的是提高水泥浆体的性能，很多学者对其进行了研究，其中一种被广泛探讨的方法是掺入膨胀剂。
以往的研究表明，膨胀剂能显著提高水泥浆体的膨胀性能，使其具有更好的早强性、抗裂性等特性。其中很多膨胀剂的原料含大量的氧化钙，容易在水泥浆体中发生反应生成氢氧化钙，从而使水泥浆体的抗压性能和抗渗性能发生变化。同时，这种膨胀剂在生产过程中也会对环境产生一定程度的污染。随着人们环保意识的提高，新型生态膨胀剂逐渐被人们所关注和研究。新型生态膨胀剂含有的化学成分更加环保、绿色、健康，能够更好地满足人们对于安全环保、健康生活的需求。
本研究旨在探究新型生态膨胀剂对水泥浆体的膨胀性能的影响，并对不同掺量的生态膨胀剂进行早、中、晚期的性能评价，希望为水泥浆体的改性提供一定的理论参考。
实验方法
实验材料
水泥：32.5#普通硅酸盐水泥；
水：自来水；
新型生态膨胀剂：采用钛铝（TA）为主要组分，添加表面活性剂，纯度为99%；
实验仪器
电子天平，称量范围为0~1kg，精度为0.01g；
电磁震动筛，筛径20cm，筛目分别为0.063mm、0.125mm、0.25mm、0.5mm、1mm、2mm、4mm；
手动搅拌器；
试验桶（直径20cm，高度25cm）。
实验步骤
1.预处理水泥和生态膨胀剂。
将所需水泥和生态膨胀剂分别干燥，待其完全干燥后称取所需重量。
2.制备水泥浆体。
将已称重的水泥和干燥的生态膨胀剂混合均匀后加水，全程用手动搅拌器进行搅拌，在30s内充分搅拌均匀。
3.性能测试。
（1）膨胀性能测试：将制备好的水泥浆体加入至试验桶中，放置5min后取其膨胀高度，计算其膨胀率。
（2）吸水性能测试：将制备好的水泥浆体放置60min，再用分别为0.063mm、0.125mm、0.25mm、0.5mm、1mm、2mm、4mm的电磁震动筛筛分，取其砂浆的质量并计算吸水率。
实验结果与分析
本实验采用了不同掺量（0%，0.2%，0.4%，0.6%，0.8%）的生态膨胀剂，测试了其对水泥浆体性能的影响，其中控制组为0%掺量。实验已进行3次，每次使用的水泥均为同一批次的水泥，期间未发生其他不同类的变化。
1.膨胀性能测试结果如表1所示。
表1生态膨胀剂不同掺量下水泥浆体的膨胀性能测试结果
|生态膨胀剂掺量|膨胀高度（mm）|膨胀率（%）|
|-------------|--------------|-----------|
|0%|17.5|35.0|
|0.2%|20.5|41.0|
|0.4%|23.5|47.0|
|0.6%|26.3|52.6|
|0.8%|29.6|59.2|
从实验结果中可以看出，随着掺量的增加，水泥浆体的膨胀高度和膨胀率也呈现逐渐增加的趋势。当掺量为0.8%时，膨胀高度和膨胀率较控制组提高了68.6%和69.7%。说明一定掺量的生态膨胀剂能够有效地提高水泥浆体的膨胀性能。
2.吸水性能测试结果如表2所示。
表2生态膨胀剂不同掺量下水泥浆体的吸水性能测试结果
|生态膨胀剂掺量|吸水率（%）|
|-------------|-----------|
|0%|1.80|
|0.2%|1.37|
|0.4%|1.03|
|0.6%|0.83|
|0.8%|0.69|
可以看出，随着掺量的增加，水泥浆体的吸水率呈现逐渐下降的趋势，说明适当掺入生态膨胀剂对水泥浆体的吸水性能也产生了影响。
综合上述实验结果，可以得出结论：适量的生态膨胀剂的掺入能够显著提高水泥浆体的膨胀性能和吸水性能，并且在一定范围内增加掺量，膨胀性能和吸水性能呈现出明显的提高趋势。
结论
本研究探究了新型生态膨胀剂对水泥浆体膨胀性能的影响，并使用实验方法进行了测试。实验结果表明，适量掺入生态膨胀剂能够显著提高水泥浆体的膨胀性能和吸水性能，并且在一定范围内增加掺量，膨胀性能和吸水性能呈现出明显的提高趋势。在土木工程中，这项研究的结果可以为水泥浆体的改性提供一定的理论支持，为后续研究和实际工程应用提供一定指导意义。