不同拌合環境溫度下聚羧酸減水劑固含量變化對混凝土性能的影響

謝立國,楊永民,陳理達 ,李兆恒 ,湯 躍

(1.廣東省水利水電科學研究院,廣東省水利重點科研基地 廣東廣州 510635；2.成都建筑材料工業設計研究院有限公司,四川 成都 610051)

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不同拌合環境溫度下聚羧酸減水劑固含量變化對混凝土性能的影響

謝立國1,楊永民1,陳理達1,李兆恒1,湯 躍2

(1.廣東省水利水電科學研究院,廣東省水利重點科研基地 廣東廣州 510635；2.成都建筑材料工業設計研究院有限公司,四川 成都 610051)

減水劑作為混凝土的第六組份加入到混凝土中,可以有效的調節混凝土的工作性能,為制備高性能混凝土提供了技術條件。由于減水劑通過化學作用影響混凝土的性能,拌合環境溫度對其加入到混凝土中的性能影響較大。該文研究了聚羧酸減水劑固含量變化以及不同拌合環境溫度對混凝土拌合物工作性能以及混凝土硬化后的力學性能的影響。研究結果表明,聚羧酸減水劑作用對固含量和拌合環境溫度敏感,改變二者對混凝土工作性能包括減水率,泌水率比、含氣量與1 h的坍落度保留值有明顯的影響,對混凝土的早期和后期抗壓強度也有影響,早齡期的抗壓強度比影響更為顯著。

聚羧酸減水劑；環境溫度；固含量；混凝土泌水

1 概述

聚羧酸高效減水劑是一類具有梳型分子結構的表面活性劑,主要通過其主鏈上連接聚醚側鏈的空間位阻效應達到其高減水率的效果[1-2]。其具有減水率高、混凝土拌合物性能保持能力好、混凝土收縮率低等突出優點[3-5]。同時，聚羧酸產品不含甲醛等對人體有害的物質,是一種綠色環保的產品。

目前，有關聚羧酸減水劑對混凝土性能影響的研究大多集中摻量、類型對混凝土各種性能的影響,以及如何提高其與水泥的適應性和提高其減水率等方面[6-9]。有關于聚羧酸減水劑在混凝土中應用時的敏感性研究不多,其在混凝土中應用時的敏感性影響因素較多。已有研究表明[10],當聚羧酸減水劑的摻量、單方用水量稍微增加,混凝土拌合物就可能出現泌水、分層現象,對混凝土泵送施工性能、力學性能和耐久性都造成不利的影響。多次試驗過程中發現,在混凝土中聚羧酸減水劑比其他減水劑表現出更高的敏感性,其中,拌合的環境溫度也是一個重要因素。本文針對不同拌合環境溫度下聚羧酸減水劑固含量變化對混凝土性能的影響進行了研究。

2 試驗材料與配合比

2.1 試驗材料

水泥采用工程用水泥(P·O 42.5 R),細骨料采用河砂,粗骨料采用5～20 mm的石灰巖碎石,減水劑為緩凝型聚羧酸高性能減水劑Ⅱ級(液體),各種原材料及試驗室環境溫度均保持在預定的拌合環境溫度下預調節材料溫度。

2.2 試驗配合比

表1為試驗配合比。

表1 試驗配合比 kg/m3

3 試驗結果及分析

3.1 減水劑固含量對混凝土性能的影響

3.1.1 工作性能

固定環境拌合溫度為20±3 ℃,變化聚羧酸減水劑的固含量,混凝土的工作性能包括減水率、泌水率比、含氣量、混凝土初凝以及1 h坍落度保留值見表2。

表2 聚羧酸外加劑固含量不同情況下的混凝土性能試驗結果

試驗結果表明,當固含量低于27.50%時,在標準環境溫度下制備的混凝土工作性能各項指標符合JG/T 223—2007。當固含量再稍作調整后,雖然減水劑的減水率、含氣量與混凝土初凝符合要求外,泌水率比與1 h坍落度保留值已經明顯超出標準值要求范圍。

圖1是混凝土工作性能隨減水劑的固含量變化各項指標的變化趨勢。圖1可見,隨著固含量的增加,混凝土的減水率不斷提高,但曲線斜率變小；泌水率比隨固含量的增加明顯增加；含氣量隨固含量的增加而增加,當固含量提高到一定程度后,含氣量增加幅度變小；1 h的坍落度保留值隨固含量的增加先明顯降低,后影響不顯著。

圖1 含固量對混凝土工作性能的影響

3.1.2 力學性能

固定環境拌合溫度為20 ℃±3 ℃,變化聚羧酸減水劑的固含量,混凝土的3 d、7 d與28 d抗壓強度試驗結果見表3。

表3 聚羧酸外加劑固含量不同情況下的混凝土抗壓強度

由表3可見,固含量對早期(3 d)的抗壓強度比有明顯影響,且隨著固含量的提高,抗壓強度比增大,當固含量達到31.40%時,抗壓強度比達到154%；固含量對后期的抗壓強度比影響程度相比早期有所降低。各種固含量的減水劑所對應的混凝土抗壓強度比均符合JG/T 223—2007標準值的要求。

圖2 含固量對混凝土力學性能的影響

圖2反應了減水劑固含量對混凝土力學性能的影響規律。由圖可見,當固含量為26.00%時,隨齡期的增加,抗壓強度比有所降低,當固含量提高時,隨齡期的延長,抗壓強度比變化不明顯。

3.2 拌合環境溫度對混凝土性能的影響

3.2.1 工作性能

固定減水劑的固含量為27.50%,變化拌合環境溫度,混凝土的工作性能包括減水率、泌水率比、含氣量、混凝土初凝以及1 h坍落度保留值見表4。

表4 不同拌合環境溫度下聚羧酸外加劑混凝土性能試驗結果

表4的試驗結果表明,當固含量為27.50%時,拌合環境溫度對減水率影響不顯著,減水率變化的極差僅為2.7%；泌水率比先增加幅度加大,后增加不明顯。溫度大于等于20 ℃后,在該固含量下,泌水率比均超出標準值范圍,1 h坍落度保留值也超出標準值范圍。

圖3是混凝土工作性能隨拌合環境溫度變化各項指標的變化趨勢。圖3可見,隨著固含量的增加,混凝土的減水率不斷提高,但曲線斜率變小；泌水率比隨環境溫度的增加明顯增加；含氣量隨環境溫度的增加而增加,當固含量提高到一定程度后,含氣量增加幅度變小；1 h的坍落度保留值隨環境溫度的增加先明顯降低,后影響不顯著。

圖3 拌合環境溫度對混凝土工作性能的影響

3.2.2 力學性能

混凝土的3 d、7 d與28 d抗壓強度在固含量為27.50%,變化不同拌合環境溫度的試驗結果見表5。

表5 不同拌合環境溫度下聚羧酸外加劑混凝土的抗壓強度

表5的試驗結果表明,當固含量為27.50%時,拌合環境溫度對混凝土抗壓強度比有一定的影響,無論是早期強度還是后期強度,隨著拌合環境溫度的提高,抗壓強度比均有所增加,對于早期混凝土抗壓強度影響相對長齡期更加顯著。當拌合環境溫度為30 ℃時相對溫度為15 ℃時的3 d混凝土抗壓強度比增加8%,而28 d混凝土抗壓強度比增加為9%(如圖4所示)。

圖4 拌合環境溫度對混凝土力學性能的影響

4 結語

1) 聚羧酸減水劑的對于固含量和拌合環境溫度敏感,即二者做一定幅度的調整,用其拌制的混凝土工作性能有顯著的變化,對強度也有一定的影響。

2) 混凝土工作性能隨聚羧酸減水劑的固含量的增加,混凝土的減水率不斷提高,泌水率比明顯增加；含氣量增加,1 h的坍落度保留值隨固含量的增加先明顯降低,后影響不顯著；固含量對早期(3 d)的抗壓強度比有明顯影響,且隨著固含量的提高,抗壓強度比增大,對后期的抗壓強度比影響程度相比早期有所降低。

3) 當固含量為27.50%時,拌合環境溫度對減水率影響不顯著,泌水率比先增加幅度加大,后增加不明顯,含氣量隨環境溫度的增加而增加,1 h的坍落度保留值隨環境溫度的增加先明顯降低,后影響不顯著；拌合環境溫度對混凝土抗壓強度比有一定的影響,無論是早期強度還是后期強度,隨著拌合環境溫度的提高,抗壓強度比均有所增加,對于早期混凝土抗壓強度影響相對長齡期更加顯著。

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[2] 楊永民,文梓蕓,吳國林.減水劑對混凝土性能的影響和發展方向[J].廣東建材,2005(10)：8-12．

[3] 尹新龍,蔡杰龍,吳笑梅,等. 聚羧酸減水劑合成及其分散性能和保坍性能分析[J].廣東水利水電,2014(9)：49-53．

[4] 寇英鷺,趙冰,邱紅，等.聚羧酸系高性能減水劑的作用機理與發展現狀[J].遼寧科技大學學報 , 2009(3)：232-234．

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[10] 盧小路. 醚類聚羧酸減水劑工作性能的敏感性研究[D].武漢：湖北工業大學碩士論文,2015:15-23．

(本文責任編輯 王瑞蘭)

Effects of Solid Content of Polycarboxylate Superplasticizer on the Properties of Concrete under Different Mixing Temperature

XIE Liguo1， YANG Yongmin1，CHEN Lida1，LI Zhaoheng1，TANG Yue2

(1. Guangdong Research Institute of Water Resources and Hydropower,Guangdong Provincial Key Scientific Research Base, Guangzhou 510635, China;2. Chengdu Design & research Institute of Building materials industry CO. ,Ltd, Chengdu 610051, China)

Water reducer agent is added to the concrete as the sixth components, which could effectively adjust the workability of concrete and provide technical support to prepare high performance concrete. In this study, the effects of solid content of polycarboxylate superplasticizer on the properties of concrete under different mixing temperature are studied. The results indicate that the effects of water reducing agent is sensitive to the solid content and the mixing temperature, which affect the water reducing rate, exudation rate and air content, slump retention value, and the compressive strength of concrete, especially the early ages compressive strength.

polycarboxylate superplasticizer; mixing temperature; solid content; bleeding

2016-07-27;

2016-09-22

謝立國(1966)，男，本科，高級工程師，從事建筑材料研究、檢測及項目管理工作。

TU528.042+.2

A

1008-0112(2016)010-0032-04