摻高效減水劑的混凝土性能研究
2006-07-24 00:00
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關鍵詞：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。早在40多年前，日本和聯(lián)邦德國就開始在混凝土中使用高效減水劑。我國在20世紀70年代初開始研制高效減水劑，并且能生產(chǎn)相應品種的產(chǎn)品。高效減水劑的問世，是繼鋼筋混凝土、預應力鋼筋混凝土之后，在混凝土改性上的第三次突破。正是高效減水劑的出現(xiàn)，高強混凝土和流態(tài)混凝土才成為現(xiàn)實。它的開發(fā)促進了混凝土的高強、超高強化。改善了混凝土的施工，實現(xiàn)了大體積的現(xiàn)代化的高速高效文明施工，因而促進了混凝土技術的迅猛發(fā)展。本文通過對摻高效減水劑的混凝土進行了主要的性能研究。
1 實驗原材料
1．1 水泥 實驗用水泥為太原獅頭牌P．O42．5水泥，其物理力學性能見表1。
 1．2 細骨料
本實驗采用河砂，其表觀密度為2．62 g/cm3 ，吸水率為2% ，細度模數(shù)為2．7，堆積密度為1460kg/m3，級配良好。
1．3 粗骨料
本實驗采用粒徑為5 mm-40 mm的連續(xù)級配碎石，壓碎指標為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ASPF新型高效減水劑，是淺黃褐色粉體。該減水劑的主要特點之一是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，增強耐久性，對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量的0．2%-1．0% ，最佳摻量為0．5%一0．75% ，在此摻量下，對流動性混凝土的減水率為28%-32% ，對塑性混凝土的減水率為17%-23%。該實驗使用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，并能獲得質量均勻，成型密實的混凝土的性能。和易性是一項綜合的技術性質，它包括流動性、粘聚性和保水性。本實驗測試和易性使用坍落度試驗，采用坍落度測定混凝土拌合物的流動性，并輔以直觀經(jīng)驗來評定粘聚性和保水性。將混凝土的拌合物按規(guī)定的方法裝入坍落度筒內，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產(chǎn)生坍落現(xiàn)象，測得的坍落度為130 mm，說明拌合物的流動性比較大。用搗棒輕敲混凝土錐體側面，發(fā)現(xiàn)錐體逐漸下沉，說明粘聚性良好。提起坍落度筒后發(fā)現(xiàn)底部無稀漿析出，說明保水性也良好。
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，從而可以達到提高混凝土強度的目的。此時所減少的單位用水量與基準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%，實測減水率為28% ，見表3。
 2．3 凝結時間
混凝土的凝結時間是隨著所采用水泥的礦物組成及細度、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)場條件等情況而變化。經(jīng)試驗測定該混凝土的初凝時間為10 h，終凝時間為12 h，見表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時間要長，這是因為ASPF中含有一定的緩凝成分，以便于施工。
2．4 強度
強度是混凝土最重要的力學性能，這是因為任何混凝土結構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度存在著密切的關系。摻減水劑的混凝土的抗壓強度值見表5。
 從表5可以看出，摻入高效減水劑后混凝土的強度提高很大，這是主要因為一方面高效減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。從混凝土強度與水灰比的關系（圖1）中也可以看出，隨著水灰比的降低，混凝土的強度增大。
   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絲把水泥石纏繞在一起，這是因為該減水劑為聚合物，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，增強了密實性，使得強度提高。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重要的設計指標。通過抗?jié)B試驗，測得該混凝土的抗?jié)B等級為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，使混凝土的密實度提高，因而提高了混凝土的抗?jié)B性。
3 結論
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，增大流動性。
摻入高效減水劑可顯著延長混凝土的初凝時間，使早期的水化放熱降低，降低水灰比，減少干縮。在施工中可以延長可振搗時間、減少離析和提高混凝土的均質性。
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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