聚羧酸型減水劑的復配對混凝土性能的影響

陳雁群

(江西省建筑材料工業科學研究設計院,江西 南昌 330001)

0 引文

隨著高性能混凝土快速發展,聚羧酸型減水劑技術也取得了巨大的進步,聚羧酸型減水劑減水率高,坍性能優異,可保證混凝土的低收縮率。聚羧酸減水劑在生產過程中不摻入甲醛,綠色環保,不易燃,不易爆,可以安全使用火車和汽車運輸。這些優點極大地推動了聚羧酸減水劑的應用。然而,實際工程應用中,聚羧酸型減水劑與不同種類的水泥作用存在適應性不良,致使其性能不能充分發揮出來,因此對聚羧酸型減水劑進行復配顯得格外重要。本文將引氣劑、消泡劑、聚羧酸型減水劑和不同緩凝劑進行復配,基于前期研究,確定消泡劑摻量,利用先消氣后引氣的摻入方法,選取基準聚羧酸型母液摻量,分別研究兩種不同摻量和種類引氣劑、緩凝劑對混凝土性能的影響,為獲得混凝土性能的最優化提供數據支持。

1 試驗

1.1 主要原材料

(1)水泥：試驗采用江西高安紅獅普通硅酸鹽水泥P.O42.5,性能如下表1。

表1 水泥物理力學性能

(2)細骨料：贛江河砂,中砂,細度模數2.8；

(3)粗骨料：江西高安雞公嶺采石場,兩級配,5-10,10-20mm碎石；

(3)聚羧酸減水劑：液態減水劑,固含量20%；

(4)引氣劑：三萜皂甙類德固賽聚醚類高效引氣劑,黃色粉末；

(5)緩凝劑：葡萄糖酸鈉,工業純,白色粉末,極易溶于水；檸檬酸鈉,工業純,白色結晶粉末,易溶于水。

(6)消泡劑：聚醚類液態。

1.2 混凝土配合比

本次試驗基準混凝土配合比如下表2。

表2 混凝土基準配合比

1.3 試驗方案和性能測試方法

混凝土坍落度、擴展度、凝結時間和含氣量測試方法采用GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》。混凝土抗壓強度測試采用GB/T50081-2002《普通混凝土力學性能試驗方法標準》。

2 試驗結果

2.1 德固賽引氣劑、聚醚油脂消泡劑和聚羧酸型減水劑與不同緩凝劑的復配

結合以往試驗研究,利用德固賽引氣劑和聚醚消泡劑與聚羧酸型減水劑復配,采用先消后引的技術方案,先摻入消泡劑后,后將引氣劑摻入至減水劑中,混凝土含氣量比未摻入消泡劑低。聚醚消泡劑、德固賽引氣劑和減水劑摻量分別為0.07‰、0.03‰和0.5%時,混凝土抗壓強度最高,其中聚羧酸型減水劑和德固賽引氣劑摻量為膠凝材料用量比例,消泡劑摻量為聚羧酸減水劑用量比例。

2.1.1 德固賽引氣劑、聚醚消泡劑、葡萄糖酸鈉和聚羧酸型減水劑復合配伍比例

表1 外加劑復合配伍比例

2.1.2 德固賽引氣劑、聚醚消泡劑、檸檬酸鈉和聚羧酸型減水劑復配(摻量見表2)

表2 外加劑復合配伍比例

2.2 對比研究混凝土性質

分別選用葡萄糖酸鈉、檸檬酸鈉不同摻量進行五組試驗,研究摻加外加劑后混凝土坍落度、擴展度、凝結時間、抗壓強度等技術指標。

2.2.1 坍落度和擴展度對比研究

圖1 德固賽引氣劑摻葡萄糖酸鈉對混凝土度及損失的影響

圖2 德固賽引氣劑摻檸檬酸鈉對混凝土坍落坍落度及損失的影響

圖3 德固賽引氣劑摻葡萄糖酸鈉對混凝土擴展度及損失的影響

圖4 德固賽引氣劑摻檸檬酸鈉對混凝擴展度及損失的影響

通過固定聚羧酸減水劑和聚醚消泡劑摻量,觀察混凝土工作性能變化,由圖1和圖2可知：

(1)葡萄糖酸鈉和檸檬酸鈉摻量增加,混凝土初始坍落度先增大后趨于平穩,1h坍落度損失逐漸減少,摻入葡萄糖酸鈉的混凝土坍落度損失較摻入檸檬酸鈉要低,因此葡萄糖酸鈉對混凝土保坍效果更好。

(2)“先消后引”技術方案可將混凝土不穩定氣泡消除,摻入德固賽引氣劑后,混凝土內氣泡更穩定和均勻,由于氣泡具有滾珠效應,可顯著的改善混凝土的工作性能。

(3)葡萄糖酸鈉和德固賽引氣劑摻入量分別為0.06%和0.03‰時,混凝土坍落度和擴展度損失為0,葡萄糖酸鈉和德固賽引氣劑摻入量分別為0.08%和0.03‰時,凝土坍落度和擴展度損失才至0,因此,就對混凝土坍落度而言,葡萄糖酸鈉較檸檬酸鈉效果更理想,葡萄糖酸和德固賽引氣劑理想摻入量為0.06%和0.03‰。

2.2.2 含氣量對比研究

固定聚羧酸減水劑和聚醚消泡劑摻量,德固賽引氣劑與不同種類緩凝劑復合配伍對混凝土含氣量的影響如圖5和圖6所示。

圖5 德固賽引氣劑摻葡萄糖酸鈉對混凝土含氣含氣量及損失的影響

圖6 德固賽引氣劑摻檸檬酸鈉對混凝土含氣含氣量及損失的影響

(1)混凝土含氣量的主要受聚醚和德固賽的摻入量影響,緩凝劑摻量對其影響不大。

(2)德固賽引氣劑摻量為0.01%時,混凝土含氣量低于基準混凝土含氣量。隨著德固賽引氣劑摻量增加,混凝土初始與經時含氣量均增加。較檸檬酸鈉,摻入葡萄糖酸鈉的復合減水劑后混凝土含含氣量經時損失較更小,其中性能最優下德固賽引氣劑和葡萄糖酸鈉的摻量分別為0.03‰和0.06%。

2.2.3 混凝土凝結時間對比研究

固定聚羧酸減水劑和聚醚消泡劑摻量,德固賽引氣劑與不同種類緩凝劑復合配伍對混凝土凝結時間的影響如圖7和圖8所示。

圖7 德固賽摻葡萄糖酸鈉對混凝土凝結時間的影響

圖8 德固賽摻檸檬酸鈉對混凝土凝結時間的影響

由圖7和圖8可知：

(1) 若緩凝劑摻量一樣,較檸檬酸鈉,摻入葡萄糖酸鈉的混凝土初、終凝時間更長；

(2) 若緩凝劑摻量低于0.02%時,葡萄糖酸鈉在緩凝效果較差,在摻量大于0.02%時,混凝土凝結時間明顯增大；

(3) 在復合減水劑中,就凝結效果而言,葡萄糖酸鈉摻量最優摻量為0.06%。

2.2.4 混凝土不同齡期抗壓強度比對比研究

圖9 相同水灰比下對混凝土3d強度的影響

圖10 相同水灰比下對混凝土7d強度的影響

圖11 相同水灰比下對混凝土28d強度的影響

固定聚羧酸減水劑和聚醚消泡劑摻量,德固賽引氣劑與不同種類緩凝劑復合配伍對混凝土抗壓強度的影響如圖9、圖10和圖11所示,結論如下：

(1)摻加外加劑的混凝土組的3d、7d、28d混凝土抗壓強度均高于相同配合比而未摻外加劑的空白混凝土。當摻入德固賽引氣劑、聚醚消泡和兩類緩凝劑后,不同齡期的混凝土強度均隨摻量的增加而降低。

(2)隨著齡期的增長,德固賽引氣劑摻量增加,混凝土內部孔隙率增加,導致28d強度降低。

(3)不同緩凝劑復配組別中,摻入葡萄糖酸鈉的混凝土的3d、7d、28d混凝土抗壓強度最高,尤其是在低組合摻量的情況下,此時德固賽引氣劑和葡萄糖酸鈉摻量分別為0.01‰和0.02%。

3 結論

(1)德固賽引氣劑、聚醚消泡劑、葡萄糖酸鈉和聚羧酸型減水劑復配使用時,可以改善水泥與減水劑的相容性,拌合物工作性能能得到有效的改善。綜合考慮混凝土各項指標,德固賽引氣劑、聚醚消泡劑、葡萄糖酸鈉和聚羧酸型減水劑最優摻量分別為0.03‰、0.7‰、0.06%和0.5%時。

(2)采用“先消后引”的技術方案,可優化混凝土拌合物的含氣量和氣泡質量,由于本次主要研究德固賽一種引氣劑,水泥品種相對單一,整個試驗也存在局限性,若后續進一步研究不同引氣劑和聚羧酸型減水劑復配對混凝土拌合物的含氣量和氣泡質量的影響,需增加不同種類引氣劑和標號水泥做為研究對象。