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用外加剂如何改进混凝土的泌水性

信息来源:hunningtu.biz  时间:2009-08-19  浏览次数:257

  摘要:进行了外加剂改善混凝土泌水的试验研究。结果表明,在混凝土中掺入适量的减水剂,能起到减少泌水的作用。此外,适当延长减水剂的缩合时间,复合加入适当的改性组份、合适的缓凝保坍组份、合适的增稠组份或合适的引气量都能明显提高混凝土的保水性,减少泌水。
  关键词:外加剂;泌水;增稠剂;含气量
  0 前言
  长期以来,新拌混凝土的泌水一直是一个技术难题,困扰着工程界,严重影响了混凝土的工程质量。由于引起混凝土泌水的机理复杂,影响的因素很多,还没有非常有效的解决方法和途径。目前为止,外加剂被认为是减少泌水最有效而直接的手段。针对此问题,我们进行了外加剂改善混凝土泌水的试验研究。
  1 试验过程
  1.1 原材料
  水泥江南水泥厂4215P·Ⅱ水泥
  砂中砂
  碎石大小石子掺配, 满足5mm~20mm的颗粒级配要求
  外加剂萘系高效减水剂、特定的增稠剂、缓凝保坍剂和引气剂。
  1.2 试验方法
  如无特殊说明, 泌水试验用混凝土配合比和泌水试验方法均参照GB8076进行。
  2 外加剂改进泌水的试验研究
  2.1 合适的减水剂掺量
  图1给出了萘系减水剂掺量对混凝土泌水率的影响曲线。从试验结果可以看出,随着减水剂掺量的增加,泌水率逐渐降低,但当掺量达一定水平后时,减水剂的掺量再提高时,泌水率却开始逐渐增加。也就是说,减水剂能明显减低混凝土泌水率,但存在一个最佳掺量。
  2.2 减水剂的改进
  目前国内工程中用的最多的减水剂为萘系减水剂,因而使用萘系减水剂出现泌水的问题也最多。图2为典型的萘系减水剂的合成工艺流程示意图,其中磺化和缩合是影响产品质量的关键步骤。因而,我们通过延长缩合时间和加入改性组份两个途径来改进减水剂,进而研究改性减水剂对混凝土泌水性能的影响。  2.2.1 延长缩合时间  研究缩合时间的目的是使缩合物分子链长度适中,使高分子链长短尽可能均一。表1为萘系高效减水剂缩合时间对混凝土泌水性能影响的试验结果,其中t0为某一特定的缩合时间。从试验结果可以看出,缩合时间为t0(h)时,混凝土的泌水率为6.00%, 当延长32h的缩合时间,混凝土的泌水率降低到2.96%,说明延长缩合时间可以很大程度地降低混凝土的泌水率,但再延长7h时,并不能明显的下降泌水率。
  2.2.2 加入改性组份Y
  在减水剂缩合过程中加入改性组份,起交粘扩链作用,可减少混凝土的泌水和坍落度的经时损失。我们进行了多种改性组份对混凝土泌水性能的筛选试验,结果发现改性组份Y掺量(质量分数)在6.5%~15.0%范围内对混凝土的泌水及其它性能都有一定的改善作用,其泌水率的试验结果如表2所示。
  2.2.3 选用合适的缓凝保坍组份
  众所周知,萘系高效减水剂本身不具有缓凝保坍作用。为满足混凝土泵送施工的要求,通常采用复配缓凝保坍组份的方法。萘系高效减水剂适用的缓凝保坍剂很多, 我们选用了四种有代表性的缓凝保坍组份进行混凝土泌水率试验,结果列于表3中。结果表明,普通的缓凝保坍组份a、b和c,由于延缓了混凝土的凝结时间,均不同程度的增加了混凝土的泌水率,其中掺组份a混凝土泌水率比未掺加缓凝保坍组份的高2.5倍;而采用特种缓凝保坍组份中间体, 却降低了混凝土的泌水率, 只为基准组的37% ,大大提高了混凝土的保水性能。因此,对于泵送剂而言,合适的缓凝保坍组份是影响混凝土泌水率的关键因素。  2.2.4 掺入合适的增稠组份
  在混凝土中加入合适的起增稠作用的水溶性高分子材料,如各种纤维素、聚丙烯、淀粉等,混凝土的粘聚性和保水性可以得到明显的改善。我们选用增稠剂w进行了试验研究。
  首先进行了增稠剂w掺量(质量分数)对净浆泌水率的影响试验,结果如图3所示。试验表明,增稠剂w的掺量在0.1×10-4~2×10-4范围内变化时,净浆的流动度基本没有显著减小,并且在0.1×10-4~0.7×10-4范围内还有所增加,而浆体的泌水率则逐渐降低至0。随着增稠剂w掺量的继续增大,净浆的泌水率开始有所增加,但仍然比不掺的至少低50%。试验充分说明,在一定的掺量范围内,增稠剂w可以显著降低水泥浆体的泌水率,并且对其流动度几乎没有影响。
  根据净浆的试验结果,进行了增稠剂w掺量对混凝土泌水率的影响试验,掺量从0到0.50×10-4,结果列于表4中。试验结果同样表明,在0.50×10-4掺量范围内,随着增稠剂w掺量的提高,混凝土的泌水率明显下降,而对坍落度和坍落度损失,以及对扩展度和扩展损失均无不良影响。说明所选用的增稠剂w可以明显提高混凝土的保水性能, 而不对流动性带来负面的影响。
  2.2.5 合适的引气量
  图4为含气量对泌水率的影响。  图4的试验结果可以看出,随着混凝土含气量的提高,有利于减少混凝土的泌水,但含气量的增加,却使混凝土的强度下降。有数据表明,每增加1%含气量,混凝土的抗压强度下降5%左右。因此,在满足混凝土的力学性能和耐久性能的前提下,可适当提高含气量,以达到减少混凝土泌水的目的。
  3 结束语
  上述试验结果表明,适量掺入合适的减水剂,采用延长缩合时间或在缩合过程中加入改性组份生产的减水剂,可有效降低泌水率。选用合适的缓凝保坍组份,或复合合适的增稠组份,或掺加引气剂在混凝土中引入合适的含气量,也都能明显提高混凝土保水性,降低混凝土的泌水率。因此,外加剂是解决混凝土泌水直接而又非常有效的方法之一。但是,由于引起混凝土泌水的机理复杂,影响的因素很多,还必须从原材料、混凝土配合比,以及施工工艺三个方面入手,综合考虑各因素的作用机理,才能真正减少泌水量,甚至解决混凝土的泌水问题。  摘要:进行了外加剂改善混凝土泌水的试验研究。结果表明,在混凝土中掺入适量的减水剂,能起到减少泌水的作用。此外,适当延长减水剂的缩合时间,复合加入适当的改性组份、合适的缓凝保坍组份、合适的增稠组份或合适的引气量都能明显提高混凝土的保水性,减少泌水。
  关键词:外加剂;泌水;增稠剂;含气量
  0 前言
  长期以来,新拌混凝土的泌水一直是一个技术难题,困扰着工程界,严重影响了混凝土的工程质量。由于引起混凝土泌水的机理复杂,影响的因素很多,还没有非常有效的解决方法和途径。目前为止,外加剂被认为是减少泌水最有效而直接的手段。针对此问题,我们进行了外加剂改善混凝土泌水的试验研究。
  1 试验过程
  1.1 原材料
  水泥江南水泥厂4215P·Ⅱ水泥
  砂中砂
  碎石大小石子掺配, 满足5mm~20mm的颗粒级配要求
  外加剂萘系高效减水剂、特定的增稠剂、缓凝保坍剂和引气剂。
  1.2 试验方法
  如无特殊说明, 泌水试验用混凝土配合比和泌水试验方法均参照GB8076进行。
  2 外加剂改进泌水的试验研究
  2.1 合适的减水剂掺量
  图1给出了萘系减水剂掺量对混凝土泌水率的影响曲线。从试验结果可以看出,随着减水剂掺量的增加,泌水率逐渐降低,但当掺量达一定水平后时,减水剂的掺量再提高时,泌水率却开始逐渐增加。也就是说,减水剂能明显减低混凝土泌水率,但存在一个最佳掺量。
  2.2 减水剂的改进
  目前国内工程中用的最多的减水剂为萘系减水剂,因而使用萘系减水剂出现泌水的问题也最多。图2为典型的萘系减水剂的合成工艺流程示意图,其中磺化和缩合是影响产品质量的关键步骤。因而,我们通过延长缩合时间和加入改性组份两个途径来改进减水剂,进而研究改性减水剂对混凝土泌水性能的影响。  2.2.1 延长缩合时间  研究缩合时间的目的是使缩合物分子链长度适中,使高分子链长短尽可能均一。表1为萘系高效减水剂缩合时间对混凝土泌水性能影响的试验结果,其中t0为某一特定的缩合时间。从试验结果可以看出,缩合时间为t0(h)时,混凝土的泌水率为6.00%, 当延长32h的缩合时间,混凝土的泌水率降低到2.96%,说明延长缩合时间可以很大程度地降低混凝土的泌水率,但再延长7h时,并不能明显的下降泌水率。
  2.2.2 加入改性组份Y
  在减水剂缩合过程中加入改性组份,起交粘扩链作用,可减少混凝土的泌水和坍落度的经时损失。我们进行了多种改性组份对混凝土泌水性能的筛选试验,结果发现改性组份Y掺量(质量分数)在6.5%~15.0%范围内对混凝土的泌水及其它性能都有一定的改善作用,其泌水率的试验结果如表2所示。
  2.2.3 选用合适的缓凝保坍组份
  众所周知,萘系高效减水剂本身不具有缓凝保坍作用。为满足混凝土泵送施工的要求,通常采用复配缓凝保坍组份的方法。萘系高效减水剂适用的缓凝保坍剂很多, 我们选用了四种有代表性的缓凝保坍组份进行混凝土泌水率试验,结果列于表3中。结果表明,普通的缓凝保坍组份a、b和c,由于延缓了混凝土的凝结时间,均不同程度的增加了混凝土的泌水率,其中掺组份a混凝土泌水率比未掺加缓凝保坍组份的高2.5倍;而采用特种缓凝保坍组份中间体, 却降低了混凝土的泌水率, 只为基准组的37% ,大大提高了混凝土的保水性能。因此,对于泵送剂而言,合适的缓凝保坍组份是影响混凝土泌水率的关键因素。  2.2.4 掺入合适的增稠组份
  在混凝土中加入合适的起增稠作用的水溶性高分子材料,如各种纤维素、聚丙烯、淀粉等,混凝土的粘聚性和保水性可以得到明显的改善。我们选用增稠剂w进行了试验研究。
  首先进行了增稠剂w掺量(质量分数)对净浆泌水率的影响试验,结果如图3所示。试验表明,增稠剂w的掺量在0.1×10-4~2×10-4范围内变化时,净浆的流动度基本没有显著减小,并且在0.1×10-4~0.7×10-4范围内还有所增加,而浆体的泌水率则逐渐降低至0。随着增稠剂w掺量的继续增大,净浆的泌水率开始有所增加,但仍然比不掺的至少低50%。试验充分说明,在一定的掺量范围内,增稠剂w可以显著降低水泥浆体的泌水率,并且对其流动度几乎没有影响。
  根据净浆的试验结果,进行了增稠剂w掺量对混凝土泌水率的影响试验,掺量从0到0.50×10-4,结果列于表4中。试验结果同样表明,在0.50×10-4掺量范围内,随着增稠剂w掺量的提高,混凝土的泌水率明显下降,而对坍落度和坍落度损失,以及对扩展度和扩展损失均无不良影响。说明所选用的增稠剂w可以明显提高混凝土的保水性能, 而不对流动性带来负面的影响。
  2.2.5 合适的引气量
  图4为含气量对泌水率的影响。  图4的试验结果可以看出,随着混凝土含气量的提高,有利于减少混凝土的泌水,但含气量的增加,却使混凝土的强度下降。有数据表明,每增加1%含气量,混凝土的抗压强度下降5%左右。因此,在满足混凝土的力学性能和耐久性能的前提下,可适当提高含气量,以达到减少混凝土泌水的目的。
  3 结束语
  上述试验结果表明,适量掺入合适的减水剂,采用延长缩合时间或在缩合过程中加入改性组份生产的减水剂,可有效降低泌水率。选用合适的缓凝保坍组份,或复合合适的增稠组份,或掺加引气剂在混凝土中引入合适的含气量,也都能明显提高混凝土保水性,降低混凝土的泌水率。因此,外加剂是解决混凝土泌水直接而又非常有效的方法之一。但是,由于引起混凝土泌水的机理复杂,影响的因素很多,还必须从原材料、混凝土配合比,以及施工工艺三个方面入手,综合考虑各因素的作用机理,才能真正减少泌水量,甚至解决混凝土的泌水问题。

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