聚羧酸系高效減水劑復配工藝對混凝土性能影響的研究

■彭靖景，郭 亮

■1.江西省建筑材料工業(yè)科學研究設計院，江西 南昌 330001;2.南昌航空大學 土木建筑學院，江西 南昌 330063

聚羧酸系減水劑在技術性能和在環(huán)保上的優(yōu)勢表現(xiàn)，使得其在工程實際中變得尤為重要。其分子結(jié)構是可設計性十分強的梳狀結(jié)構，這就讓它的減水率和保坍性十分出眾，進而廣泛應用于各種高性能混凝土工程中。但是，由于地域和供應廠家不同等原因造成在實際工程中使用的水泥種類繁多，且混凝土原材料中的砂石含泥量也較多，這樣將聚羧酸系減水劑的直接應用會出現(xiàn)與水泥的不適應性，此不適應性將表現(xiàn)為混凝土工作性降低及坍落度損失大等問題，所以為了滿足施工，需要進行改性。將引氣劑與聚羧酸系高效減水劑的復配，能保證減水率的前提下并且擁有坍落度損失小的優(yōu)越性，適合作為長距離輸送的商品混凝土、泵送混凝土、高強混凝土等優(yōu)質(zhì)混凝土的配置外加劑使用。本文將德固賽與三萜皂甙兩種不同的引氣劑分別與聚羧酸系減水劑復配使用，測定混凝土拌合后的含氣量和不同齡期的抗壓強度，觀測新拌混凝土氣泡大小及硬化后的混凝土表面氣泡情況。在得到引氣劑與消泡劑與聚羧酸系減水劑單獨復配后的性能后，采用先加入消泡劑，后加入引泡劑的方法，對德固賽和三萜皂甙進行與聚羧酸系減水劑復配的對比實驗，確定最優(yōu)比例。

1 實驗

1.1 原材料

(1)水泥:試驗采用江西南昌海螺牌普通硅酸鹽水泥P.O42.5，性能如下表1。

表1 水泥物理力學性能

(2)砂石:贛江河沙，中砂;萬年5～20mm 碎石。基準配合比如下表2。

表2 混凝土試驗基準配合比

(3)聚羧酸減水劑:含固量20%液態(tài)減水劑。

(4)引氣劑:德固賽聚醚類混凝土高效復合引氣劑;三萜皂甙，黃色粉末。

(5)消泡劑:竹本油脂，液態(tài)。

2 試驗方法

配合比按《普通混凝土配合比設計規(guī)程》(JGJ55 -2011)進行設計。坍落度和擴展度及含氣量、凝結(jié)時間測定依據(jù)國家標準《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》(GB/T50080 -2002)和《混凝土外加劑》(GB8076 -2008)相關規(guī)范進行。混凝土抗壓強度測定方法參照國家標準《普通混凝土力學性能試驗方法標準》(GB/T 50081 -2002)進行測定。

3 結(jié)果與討論

3.1 未加消泡劑德固賽與聚羧酸系減水劑復配

設定德固賽的變量從0.01‰～0.05‰，每級按0.01‰遞增，共設五組，配比按表2 基準配合比，與聚羧酸減水劑同時摻加，外加劑摻量為膠凝材料的用量比。

3.1.1 德固賽對混凝土含氣量及損失和氣泡的影響

按照PCA(聚羧酸系減水劑)摻合不同比例德固賽拌合混凝土，分別測初始含氣量和經(jīng)1h 含氣量，并觀測氣泡的大小、穩(wěn)定性，獲得德固賽對混凝土含氣量及損失和氣泡的影響，結(jié)果見表3。

表3 德固賽對混凝土含氣量及氣泡的影響

圖1 德固賽對混凝土含氣量的影響

由表3 和圖1 知，在未摻入聚羧酸系減水劑的空白混凝土的含氣量為1.2%，而摻入聚羧酸系減水劑的基準混凝土的初始含氣量為3.5%，這表明聚羧酸系減水劑能夠引入適量的氣泡，使混凝土含氣量增高。但由圖可以表明，加入德固賽引氣劑后，摻量的增加將同時提升聚羧酸系減水劑混凝土的含氣量，在經(jīng)過1h 后含氣量仍優(yōu)于未摻德固賽的基準混凝土。通過試驗結(jié)果及外表觀察發(fā)現(xiàn)，雖熱德固賽的摻加使得混凝土含氣量增加，但氣泡偏大且不穩(wěn)定，容易聚合后逸出，這就是在0.02‰～0.05‰德固賽摻量時含氣量經(jīng)時損失增加的原因。

3.1.2 德固賽對混凝土抗壓強度的影響(見表4)

表4 德固賽對混凝土抗壓強度的影響

圖2 德固賽對混凝土抗壓強度的影響

由表4 和圖2 可知，隨著德固賽摻量的增加混凝土3d、7d、28d 抗壓強度均降低，當摻量為0.05‰，混凝土3d 強度只有的基準混凝土強度的55.7%，即德固賽的摻入使得混凝土產(chǎn)生大量氣泡，造成混凝土強度的降低。

3.2 未加消泡劑三萜皂甙與聚羧酸系減水劑復配

設定三萜皂甙的摻量變化范圍為0.06‰～0.14‰，同樣采用與聚羧酸系減水劑共同摻入，外加劑摻量均為膠凝材料的用量。

3.2.1 三萜皂甙對混凝土含氣量及損失和氣泡大小、氣泡穩(wěn)定性的影響

按照PCA 摻合不同比例三萜皂甙拌合混凝土，分別測初始含氣量和經(jīng)1h 含氣量，并觀測氣泡的大小、穩(wěn)定性，得三萜皂甙對混凝土含氣量及損失和氣泡的影響，結(jié)果見表5。

表5 三萜皂甙對混凝土含氣量的影響

由表5 和圖3 結(jié)果表明，但摻量為0.08‰時，與摻有0.05‰德固賽的混凝土初始含氣量相同，即表明三萜皂甙的摻入使摻有聚羧酸系減水劑混凝土的含氣量影響更大。含氣量的經(jīng)時損失隨摻量增加而增加，氣泡不穩(wěn)定，也易聚合后逸出。

3.2.2 對混凝土抗壓強度的影響(見表6)

表6 三萜皂甙對混凝土抗壓強度的影響

圖3 三萜皂甙對混凝土含氣量的影響

圖4 三萜皂甙對混凝土抗壓強度的影響

由表6 和圖4 可知三萜皂甙對混凝土抗壓強度影響十分明顯，當摻量為0.14‰時，3d 強度僅為基準混凝土的47.5%，隨著摻量的增加其他齡期也明顯降低。原因是三萜皂甙的引氣效果更大，氣泡結(jié)構較差，因此，其強度由此損失更大。

4 結(jié)論與展望

(1)德固賽在0.02‰膠凝材料摻合比時經(jīng)時含氣量損失最低，而三萜皂甙在摻合0.08‰膠凝材料比經(jīng)時含氣量損失最低;其中三萜皂甙的引氣效果更明顯，但德固賽和三萜皂甙摻量的增加均使混凝土的含氣量增大但氣泡不穩(wěn)定，容易聚合后逸出，這會使混凝土表面不平整，影響混凝土工作性能。

(2)摻有聚羧酸系減水劑混凝土的3d、7d、28d 的抗壓強度均隨德固賽和三萜皂甙摻量的增加而減少，其中由于三萜皂甙的引氣效果更好，混凝土抗壓強度測試結(jié)果顯示，摻有三萜皂甙的混凝土強度損失更大。

［1］王海剛，李崇智.引氣劑對摻聚羧酸系減水劑混凝土的工作性影響［J］.混凝土世界，2011(01):62 -65.

［2］孫振平，蔣正武，王建東，張冠倫，何偉卿，謝小江.聚羧酸系減水劑與其他減水劑復配性能的研究［J］.建筑材料學報，2008(05):585-590.