聚羧酸系减水剂用于水下不分散混凝土的研究.pdf
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1、2 0 1 2年 第 2期 ( 总 第 2 6 8期 ) Nu mb e r 2 i n 2 0 1 2 ( T o t a l No 2 6 8 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 实用技术 PRACT I CAL TECHN0LOGY d o i : 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 2 0 2 0 3 7 聚羧酸系减水剂用于水下不分散混凝土的研究 陈国新,杜志芹 ,杨日,徐唯唯 ,沈燕平 。祝烨然 ( 南京水利科学研究院 瑞迪高新技术公司,江苏 南京 2 1 0 0 2 4 ) 摘要: 聚羧酸系减水剂作为新一代高性能减水剂, 用
2、其配制水下不分散混凝土, 可以充分发挥其低掺量、 高减水率、 良好的流动度保 持性、 良好的增强效果等优点。 试验对比了掺聚羧酸系高性能减水剂( G x) 、 萘系高效减水剂( F D lN) 和氨基磺酸系高效减水剂( A s ) 水下不 分散混凝土的流动度、 流动度保持性、 用水量和抗压强度, 结果表明掺加 G X的水下不分散混凝土其各项性能更优。 关键词: 聚羧酸系减水剂;水下不分散;混凝土;流动度;强度 中图分类号: T U 5 2 8 0 4 2 2 文献标志码: A 文章编号: 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 2 ) 0 2 0 1 1 7 0 2 St ud y o
3、n a ppl i c a t i on o f pol yc a r bo xy l at e su per p l as t i c i z er i n an t i wa sh ou t c on cr e t e CHENGu o x i n, DUZh i q i n, YANGRi , XU We i we , S HEN Ya h - p i n g, Z HU Ye , r a n ( N a n j i n gHy d r a u l i c Re s e a r c hI n s t i t u t e , Na n j i n g2 1 0 0 2 4 , C h i
4、n a ) Abs t r a c t : As a n e w t y p e h i g h pe rfo r ma n c e wa t e r r e d uc e r , t h e p o l y c a r b o x y l a t e s u p e r p l a s t i c i z e r h a s ma n y a d v a n t a g e s s u c h a s l o w d o s a g e ,h i g h wa t e r r e d u c i n g r a t e , g o o d flu i d i t y r e t e n t
5、i o n a n d g o o d s t r e n g t h i n c r e a s i n g c a p a c i t y T h e flu i d i t y, flu i d i t y r e t e n t i o n, wa t e r c o n s u mp t i o n an d c o mp r e s s i o n s tr e n g t h o f ant i wa s h o u t c o n c r e t e a d d e d wi th p o l y c a r b o x y l a t e s u p e r p l a s
6、t i c i z e r ( GX) , n a p h tha l e n e s u l f a t e b a s e d s u p e r p l a s t i c i z e r ( F D N) o r a mi n o s u l f o n i c a c i d - b a s e d s u p e r p l a s t i c i z e r( AS ) are t e s t e d and c o mp a r e d T h e r e s u l t s i n d i c a t e t h a t the a n t i wa s h o u t c
7、o n c r e a d d e d w i t h GX ha s t h e be s t p e r f o rm anc e s Ke y wor ds: p oly c arb o x y l a t e s u p e r p l a s t i c i z e r ; a n t i - wa s h o u t ; c o n c r e t e; fl o wa b i l i t y; s t r e n g t h 0 引言 水下直接浇筑混凝土可省去为创造干地施工条件所必须 的围堰、 基础防渗和基坑排水工程的工期和费用 , 是形成水 中 混凝土建筑物的主要方法 。 普通
8、混凝土在水中抗分散性差、 强 度低, 而水下不分散混凝土具有 自流平、 自密实、 免振捣的性能 而可简化水下工程的施工工艺, 因此研制和应用水下不分散混 凝土已成为水下混凝土的发展方向】 - 3 。 水下不分散混凝土是将 以絮凝剂为主的水下不分散剂加入到新拌混凝土中, 使其与水 泥颗粒表面生成离子键或共价键, 起到压缩双电层、 吸附水泥 颗粒和保护水泥的作用。 同时, 水泥颗粒之间、 水泥与骨料之间, 可通过絮凝剂的高分子长链的“ 桥架” 作用, 使拌合物形成稳定 的空间柔性网络结构, 提高新拌混凝土的黏聚力, 限制新拌混 凝土的分散、 离析及避免水泥流失4 。 目 前, 我国常用的水下不分散
9、剂的主要成分为聚丙烯系或纤 维素系絮凝剂, 并辅以粉煤灰、 磨细矿渣、 缓凝剂和高效减水剂 等。 其中掺加纤维素系水下不分散剂的混凝土凝结时间较长, 强 度偏低; 而掺加聚丙烯系水下不分散剂的混凝土存在需水量大, 拌合物坍落度损失大的缺点。 上述絮凝剂的特点对水下不分散 剂中所用的高效减水剂也提出了更高的要求。 传统的高效减水 剂, 如萘系减水剂和氨基磺酸系等 , 减水率相对较低, 坍落度保 持性能较差。 低减水率意味着不能大幅度降低掺水下不分散剂 混凝土的用水量, 从而导致配制的混凝土强度等级不可能很高, 一 般均为 C 3 0 以下; 坍落度保持性能差就导致为满足混凝土保坍 收稿 日期 :
10、2 0 l l - 0 8 _ J 0 l 效果必须加入缓凝剂 , 这样会使混凝土凝结时间更长, 早期强度 较差。 上述问题限制了水下不分散混凝土的进一步推广使用。 聚羧酸系减水剂是继萘系、 氨基磺酸系减水剂等后发展起 来的新一代商陛能减水剂, 与之前的减水剂相比, 它具有低掺量、 高减水率 、 高性能、 流动性保持能力好 、 适应性强、 绿色无污染 及性能可设计性强等优势 5 - 6 。 因此 , 针对水下不分散混凝土的 性能要求, 通过试验探讨聚羧酸系减水剂在水下不分散混凝土 中的应用效果, 具有重要意义。 本研究通过对比掺加萘系、 氨基磺酸系和聚羧酸系 3 种不 同减水剂的水下不分散混凝
11、土的流动度及保持性 、 用水量和强 度等性能, 着重探讨聚羧酸系减水剂对水下不分散混凝土性能 的改善效果, 为今后聚羧酸系减水剂用于水下不分散混凝土的 配制提供参考。 1 原材料及试验 方法 1 1 原材料 试验用水泥为南京中国水泥厂生产的海螺 P O 4 2 5级水 泥; 粉煤灰( F A) : 南京华能电厂 级灰 ; 砂为河砂, 中砂 , 细度 模数 2 6 ; 碎石采用 5 - - 2 5 1 1 1 1 连续级配; 进口P S 生物多聚糖型 絮凝剂; 自制 H L C G X聚羧酸系高性能减水剂粉剂( G X) , 减水 率大于 3 5 ; 自制 B s有机保塑材料 ; 市售 YM无机
12、增强材料。 1 2试验 方 法 1 2 1 水下不分散混凝土的流动陛试验 混凝土拌合物的坍落度按照 G B J 8 O 一8 5标准测试, 在进 l1 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 行坍落度试验的同时测定拌合物的坍扩度( 取两相互垂直方向 的扩展度值的平均值) 。 流速测定采用倒坍落度筒流出时间, 具 体过程如下: 倒立坍落度筒于离地面一定高度的支架平面上, 分 2次向其中加入混凝土拌合物, 每次装 1 2高度, 并插捣 2 5次, 抹平。 将坍落度筒移离地面, 使拌合物依靠 自重 自由流出坍落 度筒口, 并用秒表记录全部物料流出时间( S ) , 即为倒
13、坍落度 筒 流速【 。 1 2 2 试件成型方法 水下试件的成型方法参考DL T 5 1 1 7 2 o 0 O 水下不分散混 凝土试验规程 , 采用 1 5 0 mmx l 5 0 mmx 1 5 0 mm立方试模, 将试 模置于水箱中, 水面与试模上部高差 5 0 0 mm, 用手铲自水面处 分批倒人拌合物, 料量超出试模表面, 水中取出用木锤轻敲试模 两侧排水, 放入水中养护, 在达到预定龄期时, 进行强度测试。 陆 上试件成型时试模放在空气中, 其余同水下试件的成型方法。 1 2 3 混凝土水下不分散剂配合比的确定 水下不分散剂为在原有研究成果基础上嘲 , 通过进行砂浆 流速、 砂浆抗
14、压强度( 7 、 2 8 d 水陆强度比) 和p H值的正交试验, 确定的水下不分散剂的配合比见表 1 。 本试验中水下不分散剂 的用量均为胶凝材料用量的3 。 表 1 水下不分散剂配合 比 注: 粉煤灰用量补足配合比中不足部分, 根据减水剂用量变化而变化。 2 试验 结果 与讨论 2 1 减水剂品种、 掺量对水下不分散 混凝土流动性的 影响 试验 中, 在不同的掺量下分别以 3种减水剂配制水下不 分散混凝土, 并测试其流动度及保持性 , 混凝土配合比固定为: C : F A: S L : G : S : W= 3 5 0 : 5 0 : 1 0 0 : 1 0 4 8 : 6 4 2 :2
15、1 0 。 3种不同减水剂对水 下不分散混凝土的影响如表 2所示。 表 2 减水剂品种、 掺量对水下不分散混凝土流动性的影响 注: G X掺量为 6 5 时显示过掺, 混凝土已离析。 从表 2可见, 掺含 3种不同减水剂的水下不分散混凝土, 其流动度均随其掺量的增加而增大, 但 F D N和 As 增加掺量对 增大混凝土的流动度效果不如 G X明显 , 尤其是流动度损失仍 然较大。 而增大 GX掺量对增大混凝土的流动度效果非常明 显, 掺量达到 5 5 时, 流动度非常优异, 且 1 h 后不但没有损失, 反而增大, 1 h后流速只有 7 4 s , 完全可以满足水下混凝土 自流 平的要求。
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