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    1. 技術支持成果鑒定

      技術支持

      聚羧酸減水劑在普通混凝土中的應用

      發布時間:2020-10-14 來 源 :武漢華軒高新

            1 前言

            預拌商品混凝土順應可持續發展的戰略目標,發揮其節約資源、質量可靠、施工進度快、無環境污染等優勢,得到了普遍應用。在混凝土向高工作性、高強度、耐久性以及高性能方向發展的形勢下,預拌混凝土為滿足高性能混凝土及混凝土施工技術的要求,大多都摻加了礦物混合材料或工業廢棄物,為了能夠保證混凝土的施工性能或相應的力學性能,這就需要減水率大、保塑性好、膠凝材料適應性好的高性能減水劑。聚羧酸減水劑作為一種具有減水率高、保塑性以及適應性好的優點,適合于高性能混凝土的需要,得到大力的推廣以及應用。近年來,我國的聚羧酸高性能減水劑及其應用技術的發展在突飛猛進,聚羧酸配制的混凝土在工程質量上也發揮了十分重要的作用,取得了一系列卓有成效的成果。聚羧酸類外加劑也因其優良的性能受到建筑工程界專家及科研學者的高度關注,出現了大量的專題研究報告和科技文獻。與傳統的減水劑萘系與木質素類減水劑等相比,它們能在低摻量下賦予混凝土高分散性、動性及高分散體系穩定性,防止混凝土的坍落度經時損失?,F今,隨著聚羧酸減水劑應用于高強混凝土的日益成熟,聚羧酸減水劑也在預拌混凝土的生產上應用得到了大量的使用,這不但使得預拌商品混凝土的質量有著很大的提高和改善,也使的預拌商品混凝土工程取得了明顯的技術、經濟效益。

            為了能把聚羧酸減水劑較好的應用到普通混凝土中,我們進行了摻聚羧酸減水劑的普通混凝土拌合物工作性能、力學性能及干燥收縮性能的試驗,這能夠使我們對聚羧酸減水劑在普通混凝土中的應用有所了解并掌握其應用技術。

            2 原材料及試驗

            2.1 試驗原材料

            水泥:華潤 P.O42.5R,海螺 P.O42.5R,粵秀 P.O42.5R,臺泥 P.O42.5R,駿馬 P.O42.5R;

           摻合料:Ⅱ級粉煤灰,沙角電廠生產;S95 礦渣微粉,華潤公司生產。

           細集料:河砂,細度模數M=2.7; 

             粗集料:5~31.5mm 花崗巖碎石;

          外加劑:①萘系復合減水劑;②氨基磺酸系復合減水劑;③聚羧酸復合減水劑,外加劑均為市售產品。

            2.2 試驗方法

          水泥凈漿流動度試驗按國家標準混凝土外加劑均質性試驗方法GB/T 8077-2000進行,試驗檢測按照:水泥 500g,水灰比 W/C=0.29,攪拌均勻后檢測流動度,然后分別放置1h、2h后測試流動度情況,并記錄下該時間測試的凈漿流動度值。

            混凝土拌合物性能試驗按國家標準普通混凝土拌合物性能試驗方法標準GB/T 50080-2002進行,主要測試混凝土的初始坍落度和擴展度,觀測混凝土粘聚性能,評價混凝土和易性(工作性能的好壞,然后將混凝土拌合物裝入150mm×150mm×150mm 的抗壓強度試模中,振動密實成型,之后按照《普通混凝土力學性能試驗方法標準GB/T 50081-2002進行抗壓強度測試。

            混凝土干燥收縮試驗按照凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準GB/T 50082-2009收縮試驗的接觸法進行試驗檢測。

            預拌混凝土的配合比設計按表4要求進行,試驗用水泥為華潤 P.O 42.5R。

            3 結果分析

            3.1 水泥凈漿性能分析

            根據以前的試驗經驗,混凝土外加劑與水泥適應性的好壞可以通過檢測水泥凈漿流動度來參照判定,因此,我們依據混凝土外加劑均質性試驗方法GB/T 8077-2000 進行了聚羧酸減水劑與水泥適應性的試驗(試驗結果見表 5),試驗檢測是通過對不同品牌的水泥進行了60min120min的水泥凈漿流動度損失情況,根據各個時間段的水泥凈漿流動度測試情況,判定水泥凈漿流動度的損失情況,以此作為該減水劑與水泥是否適應的一個參考數據。

            根據表5的實驗數據看,摻加聚羧酸減水劑進行的水泥凈漿試驗的結果看,部分的水泥與外加劑的配制的水泥凈漿流動性較差,由于聚羧酸外加劑實際要應用于混凝土之中,為了能夠更加真實的反應出外加劑應用的優缺點,我們進行了相應的混凝土的試配試驗。

            3.2 混凝土力學性能試驗結果分析

            由水泥凈漿試驗進行相應的混凝土試驗,試驗的數據情況如表6所示。

            由表6的試驗數據看,水泥凈漿流動度的大小與混凝土試驗的坍落度、擴展度大小不存在相對應的關系,水泥凈漿流動度可以作為外加劑與水泥適應性的一個參考試驗方法,實際的應用還是需要進行混凝土試驗進行確定的,從表6結果看,聚羧酸系減水劑有著良好的分散穩定性,和易性良好,配制的混凝土經時損失小,1h基本無坍落度損失,彌補了常用萘系高效減水劑配制的混凝土坍落度損失大、易泌水等方面的缺陷。與粉煤灰、礦粉等摻合料配合使用,摻量小也可獲得優異的流動性,適應生產預拌混凝土的工藝要求。因而使用聚羧酸減水劑配制的泵送混凝土不易發生堵管等現象。

            根據進行的混凝土試驗試配情況,我們在攪拌樓上按照表4的設計配合比進行了批量生產試驗,檢測的混凝土性能數據結果如表 7 所示。

            根據批量生產試驗試配的測試結果看,摻聚羧酸減水劑的混凝土與摻萘系減水劑的混凝土相比較,28 天的抗壓強度最高可高出15%左右,同時,水泥用量可大大減少,與粉煤灰、礦粉等摻合料在大摻量時匹配性好,初始塌落度比摻萘系外加劑的要高10~25mm,混凝土的操作可泵性、流動性和和易性明顯得到提高。

            3.3 混凝土收縮變形試驗結果分析

            混凝土收縮是指混凝土凝結初期或硬化過程中出現的體積縮小現象.一般分為塑性收縮(又稱沉縮)、學收縮(又稱自身收縮)、干燥收縮及碳化收縮,較大的收縮會引起混凝土開裂,影響混凝土的表觀,甚至影響其結構和使用壽命。本試驗對使用萘系緩凝高效減水、氨基磺酸鹽減水劑和聚羧酸減水劑產品的混凝土進行收縮試驗,通過測定使用兩種減水劑產品的混凝土試件在規定的溫濕度條件下不受外力作用所引起的長度變化(即收縮),以對比兩種減水劑產品對混凝土收縮情況的影響。根據預拌混凝土的生產應用情況,為了驗證摻加聚羧酸減水劑干燥收縮的性能,在生產過程中取樣進行了混凝土收縮變形的測試,試驗結果如圖1所示。

            由圖1的曲線圖知道,摻加聚羧酸減水劑的混凝土收縮明顯減小,配制的混凝土構件不易開裂,造成聚羧酸減水劑抗裂性能的提高主要原因是:

           ⑴聚羧酸減水劑分子結構中含有 -COO-、-OH-、酯基等基團,易與水泥水化出的Ca2+ 形成穩定的羧酸鈣鹽,降低了過渡區的Ca(OH)2 濃度,增大了膠凝材料和骨料的粘結力,提高了混凝土的劈裂抗拉性能。

           ⑵聚羧酸減水劑分子結構中含有較多支鏈,水泥水化后,這些支鏈殘留在水泥水化形成的凝膠孔和毛細孔中,形成相互交叉的網狀結構,其排布結構相當于纖維均勻的分布在混凝土中,加強了混凝土的抗拉性能,從而增強了混凝土的抗裂性能。

            4 在混凝土工程中的應用實例

            在工業及民用建筑、道路橋梁、人防工程等基礎建設中,聚羧酸系減水劑在普通混凝土中的應用取得了良好的效果,這些工程的混凝土施工以及力學性能質量良好,深得客戶的好評。

            5 結論

            ⑴聚羧酸系高效減水劑具有優良的性能,配制的混凝土流動性大、和易性好、坍損小,減水率高,增強效果明顯,并且無毒、無污染,能夠改善混凝土耐久性。

            ⑵聚羧酸系高效減水劑與粉煤灰等摻合料的匹配性很好,可以在摻聚羧酸系減水劑的混凝土中更多量的使用活性優質的礦物摻合料。

            ⑶聚羧酸系減水劑配制的混凝土干燥收縮值較小, 不易開裂,具有較好的抗裂性能。


      作者:產鳳標 林建有

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