玻化微珠保温混凝土中减水剂的复配研究.pdf

2 0 1 4年第 2 期 2月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA CONC RE T E AND C E MEN T P RODUC T S 2 0 1 4 No 2 F e b r u a r y 玻化微珠保温混凝土中减水剂的复配研究 曹铭真 ， 李 珠 ， 赵 林 ， 张 玉 ( 太原理工大学建筑与土木工程学院， 0 3 0 0 2 4 ) 摘要 ： 对泵送玻化微殊保 温混凝土 的坍 落度损 失问题及解 决方案进行 了分析 通过在 减水剂 中掺入 不 同量 引 气剂和缓凝 剂进行 了玻化微珠保 温混凝 土坍 落度损 失试验 并确定 了最优掺量。试验结果表 明， 引 气剂 最佳掺 量为 2 ， 缓凝 剂为 2 。该掺量 下坍 落度为 2 5 5 mm； l h坍落度损失为 1 5 r n m； 2 8 d抗压强度为 3 5 9 MP a 。解决 了玻 化微 珠 保温 混凝土 泵送过程 中的坍 落度损 失问题和凝结 时间问题 关键词 ： 引气剂； 缓凝剂 ； 玻化微珠保 温混凝 土： 坍落度 Ab s t r a c t ：I n o r d e r t o a p p l y t h e g l a z e d h o l l o w b e a d i n s u l a t i o n c o n c r e t e to t h e e n g i n e e rin g b e t t e r ， i t s s l u mp l o s s p mb l e m a n d t h e r e l a t e d s o l u t i o n a r e s t u d i e d T h e s l u mp t e s t o f t h e c o n c r e t e i s c a r r i e d o u t b y mi x i n g t h e a i r e n t r a i n i n g a g e n t a n d r e t a r d e r i n t h e w a t e r r e d u c e r a n d the o p t i ma l d o s a g e s o f a d d i t i o n a g e n t s a r e d e t e r mi n e d T h e r e s u l t i n d i c a t e s t I l a t t h e o p t i ma l d o s a g e s o f t h e a i r e n t r a i n i n g a g e n t a n d r e t a r d e r a r e r e s p e c t i v e l y 2 0 a n d 2 Us i n g t h e o p t i ma l mi x p r o p o r t i o n t h e s l u mp o f t h e c o n c r e t e c a n r e a c h 2 5 5 mm， a n d i t s s l u mp l o s s i s 1 5 mm a f t e r l h ， the 2 8 d c o mp r e s s i v e s t r e n g t h o f t h e c o n c r e t e i s 3 5 9 MP a ， w h i c h s o l v e s t h e p r o b l e ms o f t h e s l u mp l o s s a n d t h e s e t t i n g t i me d u rin g the p u mp i n g c o n s t r u c t i o n p r o - Ke y wo r ：Ai r e n t r a i n i n g a g e n t ；R e t a r d e r ； Gl a z e d h o l l o w b e a d i n s u l a t i o n c o n c r e t e ； S l u mp 中图分类号 ： T U 5 2 8 2 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 4 ) 0 2 6 8 0 4 0前 言 目前 ， 我 国的建筑能耗在全 国总能耗 中占有很 大 比例( 3 0 以上 ) 。 随着我国城市化进程的加快， 建 筑耗能问题将越来越突出， 节能减排 已成为全社会 关注的问题 。 降低建筑能耗 、 推进建筑节 能是 我国 节能减排的重要 目标 。 本课题组研究 的玻化微 珠保温混凝土 1 强度 等级为 C1 0 C 5 0 ， 导热系数在 0 2 0 6 0 8 5 0 W ( m K) 之间阁 。玻化微珠保温混凝土 ， 具有轻质高强 、 保温 隔热 、 耐火耐久性 良好 、 较同等级的普通混凝 土 自 重降低 2 5 4 0 等优点 ，实现了保温承重一体化 ， 并有 良好 的环境相容性 ， 满足绿色建筑节能要求 3 _ ， 具有广阔的用途和 良好的市场前景。 随着我国经济的快速发展 ， 高层及超 高层建筑 的建设 已成为主流 ， 而混凝土原有 的性能已不能满 足高层建筑 的要求。混凝土需具有可泵性才能完整 地应用 于施工 。为了推广应用玻化微珠保 温混凝 土， 本课题组在玻化微珠保温混凝土理论 与试验研 究 已成熟 的基础上 ， 对其可泵性进行 了研究 。通过 分层度试验和压力泌水试验 解决 了混凝 土的离析 和泌水问题 ， 现场施工过程中收到了良好的效果 。 基金项 目： 高等院校博士点基金项 目( 2 0 0 8 1 1 2 0 0 0 3 ) 。 一 6 8一 泵送混凝土对坍落度及其损失要求很高 ， 为提 高混凝 土坍落度 减少坍落度损失 和延长凝结时 间 。 本文进行 了减水剂复配研究 。在抗离析性能研 究 的基础上 ， 对混凝土坍落度和抗压强度影响因素 进行 了分析 ， 初步确定了可改善混凝土坍落度 的因 素并 进行了试验研 究 。 确定 了最优 配合 ， 可为玻化 微珠保温混凝土在实际工程的应用提供指导。 1 坍落度损失问题及解决方案 1 1 试 验 概况 在理论分析与试验研究基础上 。 玻化微珠保 温 混 凝 土 首 次 应 用 于 晋 城 某 小 区一 栋 住 宅 楼 的建 设 工程 中。 该住宅楼为独立住宅， 建筑面积 6 8 5 6 m ， 短 肢剪力墙结构 ， 建筑合理使用年限 5 O年 ， 地上建筑 和地下室耐火等级分别为 级和 I级。由于施工现 场中各种 因素 决定采用泵送施工工艺。 1 2 坍落度损失问题及解决方案 玻化微珠保温 混凝 土拌合物坍落度损失 的主 要原 因是混凝土拌合物中 自由水含量减少。混凝土 中的粗细骨料特别是轻骨料玻化微珠 的吸水性 直 接导致混凝土拌合料 中的自由水含量减少 。 影响混 凝土拌合物的流动性。如果没有对轻骨料进行充分 的预湿 ， 会导致在泵送过程 中轻骨料受压力作用大 量吸水使混凝土的坍落度变小。若预湿过程 中加水 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 曹铭真 ， 李珠 ， 赵林 ， 等 玻化微珠保温混凝土中减水剂的复配研究 过量 ， 则坍落度 增大的同时混凝土强度降低 甚至 导致 收缩 裂缝的产生 ， 所 以， 需 通过使用高效减水 剂来满足 J G J r r l 0 2 0 l 1 混凝土泵送施工技术规 程 中对坍落度的要求 。 由于玻化微珠保 温混凝 土 中的玻化微珠 具有 一 定的吸水率 ， 所 以， 比普通混凝土初凝快 ， 可加入 缓凝剂缓解玻化微珠对初凝时间的负作用。另一方 面 由于夏季气温高导致玻化微珠保温混凝土拌合 物 内部温度过高 ， 使拌合物 中 自由水的蒸发和水泥 的水化反应放热加速 导致拌合料 的坍落度损失急 剧增大。增加缓凝剂掺量可分散水化热量 ， 延长水 泥 的水 化硬化时间 。 使新拌混凝土能在较长时间内 保持塑性 ， 从而延长新拌混凝 土的凝结时间。 在混凝土中掺入引气剂 ， 引入一定量 的微小气 泡能够提高混凝土的抗冻融性能 ， 并可有效降低混 凝土拌合料 中固体颗粒问的摩阻力 ， 提高新拌玻化 微珠保温混凝土的流动性 ， 并 降低坍落度损失 。 基于 以上几方面 本试验进行 了引气剂和缓凝 剂 ( 葡萄糖酸钠 ) 在高效减水剂 中的掺量对玻化微 珠保温混凝土坍 落度及 其损失和抗压强度影 响的 研究 ， 并研究 了缓凝剂对凝结 时间的影 响 ， 以确定 其较优掺量 。 2 引气剂和缓凝剂对坍落度损失和抗压强度的影 响 2 1 试验主要原材料 玻化微 珠 ： 本试验所用玻化微珠 、 超细玻化微 珠 由山西灵丘松脂 岩矿砂 经高温瞬时燃烧膨胀玻 化而成 ， 玻化微珠物理性能见表 1 阁 。 表 1 玻 化 微 珠 颗 粒 物 理 性 能 指 标 项 目 性 能 粒 度 ra m 堆 积密度 ( k g m ) 漂 浮率 导热系数 W ( m K ) 】 吸水率 ( 真空抽滤法测定 ) ， 耐 火 度 使用温 度， 表面玻化率 1 M P a压力的体积损失率 0 5 1 5 8 0 1 3 0 9 8 0 0 2 5 0 0 3 4 2 0 5 0 1 2 8 0 - 1 3 6 0 1 0o o 9 5 3 8 - 4 6 细骨料 ： 中粗砂 ， 质地坚硬 、 洁净 、 级配 良好 ， 堆 积密度 1 5 0 0 k g m ， 细度模数 2 8 ， 饱和吸水率 2 5 。 粗骨料 ： 碎石 ， 质地坚硬 、 级配 良好 ， 堆积 密度 1 6 3 0 k g m 含泥量 0 5 。 粒径 ： 8 1 8 m m。 水泥 ： 4 2 5级普通硅酸盐水泥。 减水剂 ： 聚羧酸减水剂。 2 2 配合 比设计和试验方法 ( 1 ) 配合 比的确定 本试验取石 子 、 砂子 、 胶凝材料和玻化微珠 的 掺量作为定量 ， 依 据已有试 验资料 ， 对 引气剂 和缓 凝剂掺量进行研究。玻化微珠保温混凝土基准配合 比为 ：玻化微珠 1 3 m ；胶凝材 料 4 9 5 k g ；粗骨料 1 1 7 4 k g ； 细骨料 5 0 3 k g ； 水 2 1 8 k g ； 聚羧酸减水剂固含 量 2 0 。 由于不 同掺量引气剂 、 缓凝剂会对玻化微珠承 重保温混凝土的强度 、 坍落度和坍落度损失造成影 响 ， 故对聚羧酸高效减水剂 中掺入不 同掺量的引气 剂和缓凝剂进行正交试验研究 ，以确定其最佳掺 量。引气剂和缓凝剂各取四个水平 ， 如表 2所示 ， 表 中两个 因素 的掺量均为在聚羧酸减水剂 ( 固含量 2 0 ) 中所 占的比率。 表 2 因素水平表 试验 以玻化微珠保温混凝土坍落度 、 l h坍落度 损失及 2 8 d抗压强度为评价指标 ， 分析 四个水平对 其的影响规律 ， 最终确定最优掺量。 ( 2 ) 试验方法 坍落度试验方 法严格按照规范 G B T 5 o 0 8 0 2 0 1 1 普通混凝土拌合物性能试验方法标准 进行 。 测 出初始坍落度后 。 将剩下 的混凝土装进塑料桶 中 并用塑料袋封 口 分别经 0 5 h和 l h后取出 ， 测定此 时坍落度值嘲 。 混凝土凝结时间试验根据 G B 8 0 7 6 2 0 0 8 ( 混凝土外加剂 中的规定进行 ， 混凝土强度试 验根据 G B T 5 0 0 8 1 -2 0 0 2 ( 普通混凝土力学性能试 验方法标准 中的规定进行 。 2 3 试验结果及分析 不 同掺量引气剂 和缓凝 剂对玻化微珠保温混 凝土坍落度和强度影响的试验结果如表 3所示 。 图 1和 图 2分别 为坍落度 和坍落度损失随引 气剂掺量不同而变化的关系曲线图。 从图 1 可以看 出。 增加引气剂含量可 以改善混 凝 土的初始坍落度 ， 降低坍 落度损 失 ， 改善玻化微 珠保温混凝土 的保坍性能 。 由图 2可 以看出 随着引气剂掺量的增加 ， 玻 化微珠保温混凝土坍落度损失呈接近二次型 曲线 降低 ， 当掺量为 2 3 0 之间时 ， 坍落度损失曲线接 一 6 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 曹铭真， 李珠 ， 赵林 ， 等 玻化微珠保温混凝土中减水剂 的复配研究 皇 爱 图 5 抗压 强度 随引气剂 掺量变化曲线 表 4 缓凝剂掺量对玻化微珠保温混凝 土凝 结时间的影响 的时间内保 持一定 的塑性 ， 降低水化热 ， 减缓水化 速度 ， 延长凝结时间。 缓凝剂的作用机理较复杂 目前的缓凝理论主 要有 吸附理 论 、 络盐理论 、 沉 淀理论 和成核生成抑 制理论 同 。有专家_ 8 _ 认为 ， 缓凝剂对混凝土的作用主 要是物理作 用 ， 它们不参 与水泥的水 化反应 缓凝 剂 较 强 的 固一 液 表 面活 性 延缓 了水 化 物之 间 的 相互 结合 ， 从 而不同程度上减慢了反应速度。 研究结果显示 ， 在复合减水剂中加入引气剂有 助于提高泵送玻化微珠保 温混凝土坍落度和减少 坍落度损失 ， 加入缓凝剂在不影 响坍落度损失前提 下 ， 可提高坍落度 ， 延长混凝土凝结时间 ， 提高混凝 土抗压强度 ， 弥补 了由于掺入引气剂导致的强度 降 低。现场施工表明。 混凝土 中掺人引气剂不仅可以 改善混凝土 的保水性 、 工作性 ， 还有助于提高混凝 土的抗渗性、 抗冻性和抗碳化性能r 刀 。添加适量缓凝 剂有 助于改善水泥浆体流动性 ，显著延 长初凝时 间 ， 提高混凝土强度 资料 显示 添加缓凝剂还可 解决减水剂与水泥的适应问题 。 2 5引气剂和缓凝剂最优掺量的确定 根据现场经验得 出的各项指标 ：坍落度 1 8 0 2 2 0 ra m， l h坍落度损失小于 4 5 mm， 2 8 d抗压强度大 于 C 3 5 ，引 气剂 和缓 凝 剂在 本试 验 所 用减 水 剂 中 的 掺量为 2 0 和 2 时 ， 外加剂配 比较 合理 ， 该掺量下 的 混 凝 土 坍 落 度 为 2 5 5 mm 1 h坍 落 度 损 失 为 1 5 mm， 2 8 d抗压强度为 3 5 9 MP a ， 与现场经验所得数 据较吻合。采用本试验所建议的添加剂掺量配制的 混凝土应用于施工现场 其可泵性得到了很好 的改 善 ， 施工效果 良好。 时 宝 艇 图 6 抗压强度 随缓凝剂掺量变化 曲线 3结论 ( 1 ) 掺入引气剂可以改善玻化微珠保温混凝 土 的初始坍落度 ， 降低坍落度损失 ， 改善 混凝 土的和 易性和工作性。 ( 2 ) 掺入一定量缓凝 剂有助于提高玻化微珠保 温混凝土坍落度 ， 显著提高抗压强度 和延长混凝 土 初 、 终凝时间， 有助于混凝土泵送施工。 ( 3 ) 引气 剂与缓凝剂共同作用 ， 可改善泵送性 能又可缓减强度下降。 ( 4 ) 本试验较优掺量为引气剂 2 o ； 缓凝剂 2 。 参 考 文 献 ： 1 】 张泽平， 樊丽军， 李 珠 玻化微珠保 温承重混凝 土初探f J 混 凝 土 2 0 0 7 ( 1 1 ) ：4 6 4 8 2 杨卓强， 刘元珍 ， 郑 晓红， 等 玻化微珠 保温混凝土泵送技术 研 究与应用【 J 施工技术， 2 0 1 3 ， 4 2 ( 3 ) ： 2 3 2 5 【 3 】 吴 中伟 绿色 高性能混凝 土与科技创 新 J 建筑材料学 报 1 9 9 8 ( 1 1 ： 2 2 2 5 【 4 】 张玉， 李珠， 赵林， 等 泵送玻化微珠保 温混凝土的抗离析 和 抗泌水性能试验研究 J 混凝土与水泥制品， 2 0 1 3 ( 2 ) ： 6 4 - 6 6 【 5 】 李珠， 张泽平， 刘元珍， 等 建筑节 能的重要性及一项新技术 J 】 工程力学， 2 0 0 6 ， 2 3 ( $ 2 ) ： 1 4 1 - 1 4 9 6 何廷树 ， 胡延 燕 泵送剂 中葡萄糖 酸钠掺 量对混 凝土性 能 的影响 J 】 混凝土， 2 0 1 2 ( 5 ) ： 3 2 3 3 【 7 】 尤启 俊， 尹勇， 何 振文 引气 剂 的应用技 术研 究 J 混凝 土， 2 0 0 5 ( 4 ) ： 8 5 8 7 8 】 黄书荣， 蔡海瑜 混凝土缓凝 剂最优掺量 的研 究 J 混凝 土， 1 9 9 5 ( 3 ) ： 3 1 3 4 【 9 刘尊 明， 逢鲁 峰 聚羧酸 高效减水 剂与缓 凝剂 的复配研究 J 混凝土 2 0 0 9 ( 1 2 ) ： 5 2 5 3 收稿 日期 ： 2 0 1 3 1 2 2 8 作者简介 ： 曹铭 真( 1 9 8 9 一 ) ， 女 ， 硕士研究生 。 通讯地址 ： 太原 市迎 泽西 大街 7 9号 联系电话 ： 1 3 2 3 3 6 9 8 7 7 1 E- ma i I ： c a o mi n g z h e n 6 9 1 2 6 c o m。 通讯作者 ： 李珠 ( 1 9 5 9 一 ) ， 男 ， 教授 、 博 士生导师。 联系电话 ： 1 3 9 3 4 0 4 3 0 0 9 71 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m