摘要: 高強(qiáng)泵送劑是高性能混凝土之中的主要組分之一。我國已進(jìn)行了近30年的基礎(chǔ)理論和工程應(yīng)用研究, 并在全國各個(gè)城市、大中型市政工程中成功應(yīng)用, 達(dá)到了高性能混凝土的泵送技術(shù), 加快施工進(jìn)度和節(jié)省工程投資的目的, 取得了顯著的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益。特別是混凝土的保坍技術(shù), 更好的解決了長距離運(yùn)輸、環(huán)境溫度高的條件下高性能混凝土的可操作性。本文在總結(jié)高強(qiáng)泵送劑在混凝土中的研究成果的基礎(chǔ)上, 對(duì)保坍技術(shù)的研究進(jìn)行了詳細(xì)分析。
關(guān)鍵詞: 高強(qiáng)泵送保坍技術(shù)詳細(xì)分析
1 前言
我國隨著水工、港口、電力、冶金、工民建領(lǐng)域的需要, 隨著混凝土外加劑的發(fā)展, 80年代起泵送技術(shù)迅速發(fā)展, 成功澆筑了C20～C40泵送混凝土;90年代又澆筑了C50～C60的高性能混凝土, 垂直高度達(dá)400M, 水平可泵送1000M。泵送C60以上的高強(qiáng)混凝土澆筑工作正在起步?！ 』炷粮咝p水劑的問世使混凝土的高強(qiáng)化變?yōu)楝F(xiàn)實(shí), 在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的外加劑高強(qiáng)泵送劑, 使高強(qiáng)混凝土更具可操作性, 因此是泵送高強(qiáng)混凝土的技術(shù)關(guān)鍵,而保坍技術(shù)更是高強(qiáng)泵送劑的關(guān)鍵因素點(diǎn)。
然而, 我國一些工程高強(qiáng)混凝土的應(yīng)用情況,大致存在以下幾個(gè)問題, 至今未能得到很好的解決:
①水泥用量大, 膠凝材料組分單一, 混凝土收縮大。
②混凝土坍落度損失大, 影響泵送性能。
?、酃橇媳旧韽?qiáng)度偏低。
鑒于以上幾個(gè)問題, 結(jié)合我國目前工程中高強(qiáng)混凝土( 強(qiáng)度等級(jí)一般在C50～C60) , 原材料現(xiàn)狀,確實(shí)需要研制一種高流動(dòng)性, 低坍落度損失( 尤其是高溫下) , 增強(qiáng)效果良好的高強(qiáng)泵送劑。
我們經(jīng)過反復(fù)改進(jìn)、提高、研制出了比較適合當(dāng)前我國工程特點(diǎn)的混凝土高強(qiáng)泵送劑NF- (B) 及NF。其中NF- (B) 在C50～C60高強(qiáng)混凝土中, 具有較好的流動(dòng)性, 低的坍落度損失, 適合各種品牌水泥, 較高的強(qiáng)度保證率。
2 高強(qiáng)泵送劑的基本特點(diǎn)
要配制C50以上的高強(qiáng)泵送混凝土, 除對(duì)膠凝材料、骨料有較高的要求外, 應(yīng)具備以下基本特點(diǎn):
2.1 高效減水減水率一般為20%～30%, 不應(yīng)低于20%, 以便能夠控制混凝土水灰比和流動(dòng)性( 坍落度和擴(kuò)展度) 。因此, 制備高強(qiáng)泵送劑的減水組分必須是大減水率的高效減水劑, 如萘系, 三聚氰胺類或其他合成反應(yīng)性高分子類。
2.2 坍落度損失小為滿足可泵送的要求,混凝土的坍落度隨時(shí)間的延長的損失一定要小,
而且混凝土的泌水也要少, 或不泌水保持較長時(shí)間。即在施工時(shí)間內(nèi)保持混凝土的勻質(zhì)、塑化及保水保塑性能, 才能在施工現(xiàn)場(chǎng)長距離揚(yáng)程泵送; 并且能夠在不同氣溫條件下, 保持良好的塑化性能。
2.3 效果顯著增強(qiáng)效果顯著, 后期強(qiáng)度保持緩慢增長。
針對(duì)上述基本特點(diǎn)和要求, 經(jīng)過對(duì)生產(chǎn)工藝、適應(yīng)性、耐久性等方面的反復(fù)研究和改進(jìn), 研制出了以特種改性萘磺酸鹽聚合物為主體的新型混凝土泵送劑NF(B) , 適合配制C50～C60高強(qiáng)泵送混凝土。完全符合國家建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JC473—2001《混凝土泵送劑》及國家標(biāo)準(zhǔn)GB8076—1997《緩凝高效減水劑》。
3 高強(qiáng)泵送混凝土坍落度損失的作用機(jī)理
3.1 水泥中某些礦物吸附減水劑的能力有強(qiáng)弱。水泥中主要礦物吸附減水劑能力的順序?yàn)?/DIV>
C3A>C4AF>C3S>C2S, 水泥一加水?dāng)嚢? 先摻法) ,就促使較多的減水劑涌聚到水泥膠粒表面,使整個(gè)液相中減水劑的濃度顯著下降, 當(dāng)混凝土澆灌成型時(shí)( 實(shí)際上是硅酸鹽相急需陰離子表面活性劑時(shí)) , 對(duì)水泥起分散作用的減水劑量漸顯不足。因而, 坍落度值將經(jīng)時(shí)明顯減小。
3.2 氣泡外溢及水分蒸發(fā), 即使是非引氣型減水劑也總有一定的氣泡引入( 引氣型減水劑更顯著) , 由于混凝土中的氣泡在運(yùn)輸、堆放過程中可能不斷外溢, 原本在新拌混凝土中起"滾珠軸承"作用的極性微氣泡減少, 并伴隨著水分蒸發(fā), 使混凝土坍落度值經(jīng)時(shí)下降。摻入高強(qiáng)泵送劑的混凝土由于用水量的大幅度減少, 而水分蒸發(fā)量又與不摻加減水劑的混凝土大致相近。因此, 混凝土中單位體積的水分蒸發(fā)率增大, 使其坍落度損失加快。
4 高強(qiáng)泵送劑的保坍措施及對(duì)策
(1) 采用后摻法或多次添加法;
(2) 適當(dāng)增大減水劑的摻量;
(3) 采用載體流化劑;
(4) 適當(dāng)復(fù)配含有穩(wěn)定極性微氣泡的組分;
(5) 適當(dāng)復(fù)配保水、保塑組分;
(6) 盡可能避免或減少新拌砼的水分蒸發(fā);
(7) 多種類型減水劑同時(shí)摻入;
(8) 適當(dāng)復(fù)配緩凝組分及采取綜合措施等。
5 試驗(yàn)用原材料、內(nèi)容及結(jié)果
5.1 試驗(yàn)用原材料
水泥海螺P.O42.5 萬年青P.O42.5 洋房P.O42.5 紅獅P.O42.5 蘭豐P.O42.5砂、石和水采用普通中砂, 細(xì)度模數(shù)為2.61,比重為2.75g/cm3, 堆積密度1585kg/m3。粗集料采用5～25mm的硬質(zhì)碎石, 比重為2.88g/cm3。外加劑NF- (B) 高強(qiáng)泵送劑。
5.2 試驗(yàn)內(nèi)容
外加劑摻量為1.8%～2.0%(液體) 以水泥重量計(jì)。溫度為22℃。
表1 混凝土配合比(Kg/m3)
根據(jù)前述C50配合比, 做坍落度經(jīng)時(shí)損失和壓力泌水率試驗(yàn)。不同水泥的結(jié)果見表2所示
表2 不同水泥品種摻NF- (B) 混凝土坍落度經(jīng)時(shí)變化及壓力泌水率結(jié)果
由表2可見, 摻NF- (B)高強(qiáng)泵送劑的高強(qiáng)混凝土,坍落度保留值較高, 1小時(shí)損失率≤8%, 1.5小時(shí)損失率≤15%。混凝土壓力泌水率僅為33%左右。說明摻NF- (B) 高強(qiáng)泵送劑的混凝土可泵性能較好, 不但在不同品種水泥滿足要求, 而且在高標(biāo)號(hào)水泥品種亦不會(huì)影響正常澆注。同時(shí), 摻NF- (B)高強(qiáng)泵送劑混凝土初凝時(shí)間在8～10小時(shí)。這對(duì)NF-(B)高強(qiáng)泵送劑抑制水泥早期水化熱, 減小混凝土早期溫度應(yīng)力, 提高大體積混凝土抗裂、耐久性是有利的。
表3 不同齡期抗壓強(qiáng)度和收縮
由表3可見, 摻NF- (B) 高強(qiáng)泵送劑高流動(dòng)度混凝土早期強(qiáng)度高, 一般7d達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào), 28d仍比基準(zhǔn)混凝土強(qiáng)度提高20%以上?；炷?0天干縮率與基準(zhǔn)混凝土相當(dāng)。說明NF- (B) 高強(qiáng)泵送劑不僅可增強(qiáng), 而且對(duì)混凝土收縮性能無不利影響。在NF- (B) 高強(qiáng)泵送劑研制開發(fā)過程中, 未引入有害物質(zhì), 其中Cl- 含量<0.1%, 堿含量<0.5%。經(jīng)摻NF- (B) 的新鮮砂漿陽極極化試驗(yàn)測(cè)定, 鋼筋表面處于鈍化狀態(tài)。由此表明, NF- (B) 對(duì)混凝土中的鋼筋無不利影響, 不會(huì)因此產(chǎn)生銹蝕危害而導(dǎo)致混凝土耐久性不良。
6 結(jié)論
6.1 制造高強(qiáng)泵送混凝土必須采用高強(qiáng)高效泵送劑, 才能保證這種混凝土的技術(shù)性能和施工工藝要求。減水率大于20%, 可大幅度減少用水量,使混凝土中游離水減少, 可獲得更高的力學(xué)強(qiáng)度,且強(qiáng)度保證率高。
6.2 摻NF- (B) 高強(qiáng)泵送劑混凝土坍落度損失小, 1小時(shí)損失率小于10%, 壓力泌水率33%左右, 適合高揚(yáng)程流動(dòng)度泵送混凝土。
6.3 在高強(qiáng)泵送劑中復(fù)合適當(dāng)?shù)膶?duì)水泥兼有分散作用的緩凝劑, 可在一定程度上減少混凝土的坍落度損失, 同時(shí)對(duì)其強(qiáng)度、凝結(jié)時(shí)間無不利
影響。
6.4 NF- (B) 與不同品牌的普硅水泥相容性很好, 是高強(qiáng)混凝土之中不可缺少的理想的組分之一。
6.5 摻NF- (B) 高強(qiáng)泵送劑高流動(dòng)度混凝土早期強(qiáng)度高, 7d能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求, 28天的強(qiáng)度抗壓比大于120%, 而且對(duì)混凝土的收縮和耐久性無不利影響。
