摻高效減水劑的混凝土性能研究
2006-07-24 00:00
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關(guān)鍵詞：高效減水劑；混凝土；性能
在工程建筑用材中，混凝土的用量之大、范圍之廣是其它任何材料所不能取代的。普通混凝土已不能滿足現(xiàn)代化施工的要求，化學(xué)外加劑已成為混凝土除了水泥、砂、石和水之外的第五種必不可少的組分?；炷镣饧觿┲惺褂米顝V泛的是減水劑。由于施工技術(shù)的發(fā)展。高效減水劑的使用更加普遍。高效減水劑，幾乎都是聚合物電解質(zhì)。早在40多年前，日本和聯(lián)邦德國(guó)就開(kāi)始在混凝土中使用高效減水劑。我國(guó)在20世紀(jì)70年代初開(kāi)始研制高效減水劑，并且能生產(chǎn)相應(yīng)品種的產(chǎn)品。高效減水劑的問(wèn)世，是繼鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土之后，在混凝土改性上的第三次突破。正是高效減水劑的出現(xiàn)，高強(qiáng)混凝土和流態(tài)混凝土才成為現(xiàn)實(shí)。它的開(kāi)發(fā)促進(jìn)了混凝土的高強(qiáng)、超高強(qiáng)化。改善了混凝土的施工，實(shí)現(xiàn)了大體積的現(xiàn)代化的高速高效文明施工，因而促進(jìn)了混凝土技術(shù)的迅猛發(fā)展。本文通過(guò)對(duì)摻高效減水劑的混凝土進(jìn)行了主要的性能研究。
1 實(shí)驗(yàn)原材料
1．1 水泥 實(shí)驗(yàn)用水泥為太原獅頭牌P．O42．5水泥，其物理力學(xué)性能見(jiàn)表1。
 1．2 細(xì)骨料
本實(shí)驗(yàn)采用河砂，其表觀密度為2．62 g/cm3 ，吸水率為2% ，細(xì)度模數(shù)為2．7，堆積密度為1460kg/m3，級(jí)配良好。
1．3 粗骨料
本實(shí)驗(yàn)采用粒徑為5 mm-40 mm的連續(xù)級(jí)配碎石，壓碎指標(biāo)為8．2% ，表觀密度為2．75 g／cm3 ，堆積密度為1490 kg／m3 。
1．4 高效減水劑
高效減水劑使用氨基磺酸系A(chǔ)SPF新型高效減水劑，是淺黃褐色粉體。該減水劑的主要特點(diǎn)之一是Cl-離子含量低（約為0．01%-0．1%），Na2SO4含量低（約為0．9%-4．2%）。氨基磺酸系高效減水劑對(duì)混凝土有緩凝作用，能提高混凝土的抗?jié)B抗凍融及耐腐蝕性，增強(qiáng)耐久性，對(duì)混凝土坍落度損失有良好的抑制作用。氨基磺酸系減水劑摻量一般為水泥質(zhì)量的0．2%-1．0% ，最佳摻量為0．5%一0．75% ，在此摻量下，對(duì)流動(dòng)性混凝土的減水率為28%-32% ，對(duì)塑性混凝土的減水率為17%-23%。該實(shí)驗(yàn)使用ASPF高效減水劑摻量為0．6% 。摻入該高效減水劑的混凝土的配合比如下表2。  2 摻高效減水劑的混凝土的性能
2．1 和易性（工作性） 和易性是指混凝土拌合物易于施工操作，并能獲得質(zhì)量均勻，成型密實(shí)的混凝土的性能。和易性是一項(xiàng)綜合的技術(shù)性質(zhì)，它包括流動(dòng)性、粘聚性和保水性。本實(shí)驗(yàn)測(cè)試和易性使用坍落度試驗(yàn)，采用坍落度測(cè)定混凝土拌合物的流動(dòng)性，并輔以直觀經(jīng)驗(yàn)來(lái)評(píng)定粘聚性和保水性。將混凝土的拌合物按規(guī)定的方法裝入坍落度筒內(nèi)，裝滿刮平后，將坍落度筒垂直向上提起，混凝土拌合物因自重將會(huì)產(chǎn)生坍落現(xiàn)象，測(cè)得的坍落度為130 mm，說(shuō)明拌合物的流動(dòng)性比較大。用搗棒輕敲混凝土錐體側(cè)面，發(fā)現(xiàn)錐體逐漸下沉，說(shuō)明粘聚性良好。提起坍落度筒后發(fā)現(xiàn)底部無(wú)稀漿析出，說(shuō)明保水性也良好。
2．2 減水率
在不改變水泥用量，不增加新拌混凝土和易性的情況下，減水劑摻入混凝土中，可明顯減少新拌混凝土的拌和用水量，從而可以達(dá)到提高混凝土強(qiáng)度的目的。此時(shí)所減少的單位用水量與基準(zhǔn)混凝土單位用水量之百分比，則稱之為減水率。該減水劑摻量為0．6%，實(shí)測(cè)減水率為28% ，見(jiàn)表3。
 2．3 凝結(jié)時(shí)間
混凝土的凝結(jié)時(shí)間是隨著所采用水泥的礦物組成及細(xì)度、外加劑種類及摻量、單方混凝土用水量、礦物摻和料種類及摻量、現(xiàn)場(chǎng)條件等情況而變化。經(jīng)試驗(yàn)測(cè)定該混凝土的初凝時(shí)間為10 h，終凝時(shí)間為12 h，見(jiàn)表4。
 從表4可以看出，摻入高效減水劑的混凝土比未摻高效減水劑的混凝土的凝結(jié)時(shí)間要長(zhǎng)，這是因?yàn)锳SPF中含有一定的緩凝成分，以便于施工。
2．4 強(qiáng)度
強(qiáng)度是混凝土最重要的力學(xué)性能，這是因?yàn)槿魏位炷两Y(jié)構(gòu)物主要都是用以承受荷載或抵抗各種作用力。在一定條件下，工程上要求的混凝土的其他性能都與混凝土的強(qiáng)度存在著密切的關(guān)系。摻減水劑的混凝土的抗壓強(qiáng)度值見(jiàn)表5。
 從表5可以看出，摻入高效減水劑后混凝土的強(qiáng)度提高很大，這是主要因?yàn)橐环矫娓咝p水劑能分散拌合物中的水泥和降低水灰比，從而降低硬化水泥漿體的孔隙率及改善孔隙尺寸分布。從混凝土強(qiáng)度與水灰比的關(guān)系（圖1）中也可以看出，隨著水灰比的降低，混凝土的強(qiáng)度增大。
   圖2與圖3是摻減水劑與未摻減水劑的混凝土掃描電鏡圖。從圖2可以看出，六方片狀晶體就是C4AH19、C2AH8、C4AH13，而纖維狀的顆粒是水化硅酸鈣，較大的六方板狀晶體是氫氧化鈣，可以看出有許多微孑L。從圖3中可看出，摻減水劑的混凝土有許多細(xì)絲把水泥石纏繞在一起，這是因?yàn)樵摐p水劑為聚合物，在水泥顆粒表面形成呈環(huán)狀、引線狀的一層吸附層，降低了水泥固液界面能，降低了水泥一水分散體系總能量，從而提高了分散體系的穩(wěn)定性，縮小了孔隙，增強(qiáng)了密實(shí)性，使得強(qiáng)度提高。另一方面高效減水劑能夠改善水泥的水化程度，使混凝土的初始水化推遲而最大水化速率提高。
2．5 抗?jié)B性能
抗?jié)B性是某些水工混凝土的一項(xiàng)重要的設(shè)計(jì)指標(biāo)。通過(guò)抗?jié)B試驗(yàn)，測(cè)得該混凝土的抗?jié)B等級(jí)為P10。在混凝土和易性相同的情況下，摻人高效減水劑，可大幅度地減少拌合用水量，降低了混凝土的水灰比，減少了水泥石的孔隙率，使混凝土的密實(shí)度提高，因而提高了混凝土的抗?jié)B性。
3 結(jié)論
摻入高效減水劑可以大大地改善混凝土的和易性，降低泌水率，增大流動(dòng)性。
摻入高效減水劑可顯著延長(zhǎng)混凝土的初凝時(shí)間，使早期的水化放熱降低，降低水灰比，減少干縮。在施工中可以延長(zhǎng)可振搗時(shí)間、減少離析和提高混凝土的均質(zhì)性。
高效減水劑摻入混凝土中，在新拌混凝土和易性相同的情況下，降低水灰比，提高了混凝土的強(qiáng)度，使混凝土致密，因而抗?jié)B性提高?？?jié)B性好的致密混凝土，可阻止二氧化碳和水汽進(jìn)入，因而具有較好的抗碳化性能。 |
| 原作者： 郝建英 田香菊 黨淑娥 趙曉東 張敏剛 |
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