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PC型聚羧酸系減水劑(液體)Polycarboxylates

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2009-01-12  來源:中國混凝土網(wǎng)  作者:中國混凝土網(wǎng)
核心提示:PC型聚羧酸系減水劑(液體)Polycarboxylates
  聚羧酸系高性能減水劑是繼木鈣為代表的普通減水劑和以萘系為代表的高效減水劑之后發(fā)展起來的第三代高性能減水劑,是目前世界上最前沿、科技含量最高、應用前景最好、綜合性能最優(yōu)的一種高效減水劑。PC聚羧酸系高性能減水劑是代表當今世界技術含量最領先的減水劑產(chǎn)品。經(jīng)與國內(nèi)外同類產(chǎn)品性能比較表明,PC聚羧酸系高性能減水劑在技術性能指標、性價比方面都達到了當今國際先進水平。
一、性能特點
1、摻量低、減水率高:減水率可高達45%,可用于配制高強以及高性能混凝土。
2、坍落度輕時損失?。侯A拌混凝土2h坍落度損失小于15%,對于商品混凝土的長距離運輸及泵送施工極為有利。
3、混凝土工作性好:用PC聚羧酸系高性能減水劑配制的混凝土即使在高坍落度情況下,也不會有明顯的離析、泌水現(xiàn)象,混凝土外觀顏色均一。對于配制高流動性混凝土、自流平混凝土、自密實混凝土、清水飾面混凝土極為有利。用于配制高標號混凝土時,混凝土工作性好、粘聚性好,混凝土易于攪拌。
4、與不同品種水泥和摻合料相容性好:與不同品種水泥和摻合料具有很好的相容性,解決了采用其它類減水劑與膠凝材料相容性問題。
5、混凝土收縮?。嚎擅黠@降低混凝土收縮,顯著提高混凝土體積穩(wěn)定性及耐久性。
6、堿含量極低:堿含量≤0.2%。7、產(chǎn)品穩(wěn)定性好:低溫時無沉淀析出。
8、產(chǎn)品綠色環(huán)保:產(chǎn)品無毒無害,是綠色環(huán)保產(chǎn)品,有利于可持續(xù)發(fā)展。
9、經(jīng)濟效益好:工程綜合造價低于使用其它類型產(chǎn)品。
二、技術性能
PC聚羧酸系高性能減水劑勻質性指標
項 目
PC(標準型)
PC(緩凝型)
外觀
淺棕色液體
淺棕色液體
密度(g/ml)
1.07±0.02
1.07±0.02
固含量(%)
20±2
20±2
水泥凈漿流動度(基準水泥)(㎜)
≥250(W/C=0.29)
≥250(W/C=0.29)
pH
6~8
6~8
氯離子含量(%)
≤0.02
≤0.02
堿含量(Na2O+0.658K2O)(%)
≤0.2
≤0.2
PC聚羧酸系高性能減水劑混凝土性能指標
項 目
PC(標準型)
PC(緩凝型)
減水率(%)
25~45
25~45
泌水率比(%)
≤20
≤20
坍落度增加值(㎜)
>100
>100
坍落度保留值(1h)(㎜)
≥160
≥160
含氣量(%)
2.0~5.0
2.0~5.0
凝結時間差(min)
初凝
-90~+90
+150
終凝
-90~+90
+150
抗壓強度比(%)
1d
≥180
無要求
3d
≥165
≥155
7d
≥155
≥145
28d
≥135
≥130
耐久性
28d收縮率比(%)
≤100
≤100
200次快凍相對動彈模量(%)
≥60
≥60
抗氯離子滲透性(C)
≤1000
≤1000
碳化深度比(%)
≤100
≤100
鋼筋銹蝕
常用摻量(%)
占膠凝材料總量的0.8~1.5%
三、使用說明
1、PC聚羧酸系高性能減水劑的摻量為膠凝材料總重量的0.4%~2.5%,常用摻量為0.8%~1.5%。使用前應進行混凝土試配試驗,以求最佳摻量。
2、PC聚羧酸系高性能減水劑不可與萘系高效減水劑混合使用,使用PC聚羧酸系高性能減水劑時必須將使用過萘系高效減水劑的攪拌機和攪拌車沖洗干凈否則可能會失去減水效果。
3、使用PC聚羧酸系高性能減水劑時,可以直接以原液形式摻加,也可以配制成一定濃度的溶液使用,并扣除PC聚羧酸系高性能減水劑自身所帶入的水量。
4、由于摻用PC聚羧酸系高性能減水劑混凝土的減水率較大,因此坍落度對用水量的敏感性較高,使用時必須嚴格控制用水量。
5、PC聚羧酸系高性能減水劑與絕大多數(shù)水泥有良好的適應性,但對個別水泥有可能出現(xiàn)減水率偏低,坍落度損失偏大的現(xiàn)象。另外,水泥的細度和儲存時間也可能會影響PC聚羧酸系高性能減水劑的使用效果。此時,建議通過適當增大摻量或復配其它緩凝組分等方法予以解決。
6、摻用PC聚羧酸系高性能減水劑后,混凝土含氣量有所增加(一般為2%~5%)有利于改善混凝土的和易性和耐久性,如需在蒸養(yǎng)混凝土中使用或有其它特殊要求,請聯(lián)系我們,我們?yōu)槟皶r解決。
7、由于PC聚羧酸系高性能減水劑摻量小、減水率高,使用PC聚羧酸系高性能減水劑配制C45以上的各類高性能混凝土,可以大幅度降低工程成本,具有顯著的技術經(jīng)濟效益;用于配制C45以下等級混凝土,雖然PC聚羧酸系高性能減水劑的成本偏高,但可以通過增加礦物摻合料用量,降低混凝土的綜合成本,同樣具有一定的技術經(jīng)濟效益。
四、作用機理
減水作用是表面活性劑對水泥水化過程所起的一種重要作用。減水劑是在不影響混凝土工作性的條件下,能使單位用水量減少;或在不改變單位用水量的條件下,可改善混凝土的工作性;或同時具有以上兩種效果,又不顯著改變含氣量的外加劑。目前,所使用的混凝土減水劑都是表面活性劑,屬于陰離子表面活性劑。
水泥與水攪拌后,產(chǎn)生水化反應,出現(xiàn)一些絮凝狀結構,它包裹著很多拌和水,從而降低了新拌混凝土的和易性(又稱工作性,主要是指新鮮混凝土在施工中,即在攪拌、運輸、澆灌等過程中能保持均勻、密實而不發(fā)生分層離析現(xiàn)象的性能)。施工中為了保持所需的和易性,就必須相應增加拌和水量,由于水量的增加會使水泥石結構中形成過多的孔隙,從而嚴重影響硬化混凝土的物理力學性能,若能將這些包裹的水分釋放出來,混凝土的用水量就可大大減少。在制備混凝土的過程中,摻入適量減水劑,就能很好地起到這樣的作用。
混凝土中摻入減水劑后,減水劑的憎水基團定向吸附于水泥顆粒表面,而親水基團指向水溶液,構成單分子或多分子層吸附膜。由于表面活性劑的定向吸附,使水泥膠粒表面帶有相同符號的電荷,于是在同性相斥的作用下,不但能使水泥-水體系處于相對穩(wěn)定的懸浮狀態(tài),而且,能使水泥在加水初期所形成的絮凝狀結構分散解體,從而將絮凝結構內(nèi)的水釋放出來,達到減水的目的。減水劑加入后,不僅可以使新拌混凝土的和易性改善,而且由于混凝土中水灰比有較大幅度的下降,使水泥石內(nèi)部孔隙體積明顯減少,水泥石更為致密,混凝土的抗壓強度顯著提高。減水劑的加入,還對水泥的水化速度、凝結時間都有影響。這些性質在實用中都是很重要的。
五、包裝
1、PC聚羧酸系高性能減水劑為水劑,采用桶裝。
2、應置于陰涼干澡處儲存,避免陽光直射。
3、有效保存期為12個月,超期經(jīng)試驗驗證合格后仍可繼續(xù)使用。

高效減水劑 PC

1 、產(chǎn)品簡介
PC 是一種應用于高性能混凝土的聚羧酸高效減水劑。設計 PC 的目的是使混凝土具有高流動性,高強度并且由于時間的延長產(chǎn)生水泥水化導致新拌混凝土的施工性能變差的程度會大大減少。
如果配制高強度和自密使( SCC )混凝土,應用 PC 不失為一種有效的措施。
2
、優(yōu)點
PC 具有優(yōu)良的減水性能,足以讓混凝土具有保持其期望的工作性能所需要的流動性。
PC 不含對環(huán)境有害的氯化物。因此能安全放心地使用。
因為 PC 的保坍性好(大約 60 分鐘),所以它可以直接在攪拌站摻加而勿需在施工現(xiàn)場摻加。
通過摻加 PC ,僅采用爐渣,粉煤灰,含石灰石和硅的煙塵等物質配制施工性能良好的高強混凝土是可能的。
摻加 PC 的混凝土干縮現(xiàn)象減輕,因此它比傳統(tǒng)高效減水劑更能減少裂縫的產(chǎn)生。
3 、性能指標

外觀

褐色液體

比重

1.09~1.13 ( at 20 ℃ )

固含量

40%

pH 值( 1% 水溶液)

6.0~9.0

氯化物含量

0

凝固點

-5 ℃

4 、使用方法
PC 可在攪拌站摻加,不過在施工現(xiàn)場亦可。
5
、用量
推薦 PC 的摻加量為水泥質量的 0.5~5.0% 。
6 、混凝土測試范圍

耐壓強度比( % )

測試項

標準值

減水率( % )

18-40%

含氣量( % )

1-4%

1 天

> 170

3 天

> 155

7 天

> 145

28 天

> 135

抗拉伸比( 28 天)( % )

< 100

泌水量比( % )

< 10

7 、摻加量與減水率的關系

HIGH-RANGE WATER REDUCING ADMIXTURE ( PC

1 、 DESCRIPTION
PC is a polycarboxylate type high-range water reducing admixture for HPC (High Performance Concrete).
PC was designed to yield high flowable and high strength concrete, and also have little loss in workability of fresh concrete with time due to hydration of the cement.
The use of PC is an effective means if producing high strength concrete and SCC (Self-Compacting Concrete).
2
、 ADVANTAGE
PC has excellent water-reducing capabilities and keeps the conctete sufficiently plastic to give a desired waorkable concrete.
PC is free from chloride, which is considered undesirable in circumstances, and therefore it may be used with safety.
PC can be added at the mixing plant rather than the job site due to the slump retentive capability for about 60 minut.
It is possible to produce workable high-strength concrete with blast-furnace slag, fly ash, lime stone and silica fume by using PC.
Drying shrinkage has been decreased when PC is added, therefore crack has been reduced than conventional superplasticizer concrete.
3
、 PROPERTIES
Appearance : Brown Liquid
Specific Gravity : 1.09-1.13 (at 20 ℃ )
Concentration : 40%
pH (1% aqueous solution) : 6.0-9.0
Chloride Content : Nil
Freezing Point : -5 ℃
4
、 METHOD USE
PC should be added at the mixing plant, but it may be added at job site .
5
、 DOSAGE
Recommended dosage of PC is between 0.5-5.0% by weight of cement.
6 、 EXAMPLE OF CONCRETE TEST

Item

Standard value

Water reduction rate(%)

18-40%

Air content (%)

1-4%

Ratio of compressive strength (%)

> 170

> 170

> 155

> 155

> 145

> 145

> 135

> 135

Ration of length change (28d) (%)

< 100

Ratio of bleeding amount (%)

< 10

7 、 RELATIONSHIP OF DOSAGE AND WATER REDUCTION RATE


[ 應用實例 1]

聚羧酸減水劑應用中的幾點理解誤區(qū)

作為最新一代的高性能外加劑,聚羧酸減水劑的工程應用日益增加。從預制混凝土構件到現(xiàn)澆混凝土,從自密實混凝土、清水混凝土到需要快凝早強的特殊混凝土,從鐵路、橋梁、水電等領域到市政、民建工程,聚羧酸減水劑正占有越來越大的市場份額。但畢竟聚羧酸減水劑工程應用的時間還較短,對其應用技術的基礎研究還相對較少,應用者大多憑廠家的宣傳、憑以往經(jīng)驗甚至憑感覺,其中難免有一些應用乃至理解上的誤區(qū)。
1 、聚羧酸減水劑與水泥的適應性好
常見的對聚羧酸減水劑性能的描述是:減水率高、與水泥適應性非常好、混凝土和易性好、一小時坍落度無損失等。事實上,膠凝材料成分復雜多變,從吸附一分散機理看,任何外加劑都不可能適應所有情況,聚羧酸外加劑與水泥適應性好也是與萘系減水劑相對比較而言的。
混凝土工作性,總體上可分為流動性指標和穩(wěn)定性指標。摻加聚羧酸減水劑的混凝土和易性比較好,在較高的摻量或較高用水量時也不會發(fā)生明顯的離析、泌水,混凝土在模板中的沉降也較小,也就是說從穩(wěn)定性指標來說,聚羧酸減水劑與水泥的適應性要明顯好于萘系減水劑。但從流動性指標來說,并不盡然。
( 1 )聚羧酸減水劑的適應性與其摻量直接相關
我們都知道,萘系減水劑摻量較高的高標號混凝土流動性較好,坍落度損失較小;但中低標號混凝土往往流動性差,坍損也較大,而適當增加摻量是改善適應性的最有效措施。聚羧酸外加劑同樣如此,筆者用北京地區(qū)常用的膠凝材料和骨料配制 C30 混凝土,外加劑用巴斯夫公司聚羧酸減水劑,結果發(fā)現(xiàn):減水劑摻量 ( 折固 ) 在 0.13 % ~0.15 %間時,混凝土都能獲得較好的流動性,但坍落度損失普遍較大,不管復配哪種常用緩凝劑,加多大劑量,當減水劑摻量達到 0.16 %后,大部分混凝土 1 小時后都能保持較好的流動性。
(2) 與萘系減水劑適應性差的水泥一般與聚羧酸減水劑適應性也較差
一般說來,堿含量高、鋁酸鹽含量高或細度高的水泥需水量大。萘系減水劑的摻量較高,坍落度損失較大,同樣,用聚羧酸減水劑也有相同的規(guī)律。某些摻加萘系減水劑有滯后泌水現(xiàn)象的水泥,改用聚羧酸減水劑同樣會泌水,但程度稍輕。若水泥由于石膏原因存在非正常坍落度損失 ( 混凝土在出機幾分鐘后即失去流動性 ) ,用聚羧酸減水劑也不會有改觀,只能同時補充硫酸根離子才能從根本上解決,這跟萘系減水劑是一致的。
(3) 某一具體的聚羧酸產(chǎn)品的“適應面”不及萘系產(chǎn)品
萘系產(chǎn)品是由相同原材料在相同工藝條件下合成的結構性能相同的產(chǎn)品,聚羧酸減水劑是由不同種原材料在不同工藝條件下合成的具有相類似分子結構的一類產(chǎn)品。萘系產(chǎn)品的不同主要體現(xiàn)在原材料的品質和工藝條件的穩(wěn)定性上,而聚羧酸產(chǎn)品的不同基于化學分子結構的不同。具體到應用上,萘系產(chǎn)品對不同情況的適應性更多表現(xiàn)在最佳摻量在一定范圍內(nèi)的波動或坍落度損失值的相對大小。對于某一具體聚羧酸產(chǎn)品,情況截然不同:如果該產(chǎn)品能適應混凝土材料,混凝土狀態(tài)會很好,坍損也小;若不能適應混凝土材料,則結果就不是程度的不同了,而可能是完全失效,這時必須換用另一種類型的產(chǎn)品才能解決。事實上這樣的情況經(jīng)常發(fā)生,特別是用北方原材料,可能原因是水泥礦物、微量元素或助磨劑等。也就是說從“適應面”上說,某一特定的聚羧酸產(chǎn)品的適應性不及萘系產(chǎn)品。
2 、聚羧酸減水劑太敏感,不易控制
一般而言,減水劑減水率越高,則在其有效摻量區(qū)間內(nèi)拌和物流動度對摻量越敏感。因此,許多工程技術工作者憑直覺認為聚羧酸減水劑應用時太敏感,并以此強調(diào)計量、混凝土生產(chǎn)與控制的困難性。這樣理解的前提是將減水劑折算成純固體,看純固體摻量的增加對混凝土流動性能的改善。舉例來說:對普通標號的泵送混凝土,萘系減水劑摻量在 0.65 %~ 0.85 %的區(qū)間內(nèi)能使混凝土的工作性能達到最佳,而聚羧酸減水劑 ( 以巴斯夫公司產(chǎn)品為例 ) 的摻量區(qū)間是 0.14 % ~0.18 %。萘系減水劑的摻量變化范圍是 0.2 %左右,聚羧酸減水劑的摻量范圍是 0.04 %左右,從這個意義上說,羧酸減水劑確實比萘系減水劑敏感的多。
比較不同減水劑的敏感性首先應將減水劑調(diào)至相同的減水率層次,然后在這個層面上進行對比。常用的萘系減水劑濃度為 35 %,經(jīng)試驗將聚羧酸減水劑 ( 巴斯夫公司產(chǎn)品 ) 調(diào)至相同減水率,濃度大概為 7 %。將此兩種減水劑用于普通 C35 混凝土中,試驗結果見圖 l 。

圖 1 混凝土性能與減水劑摻量的關系

由圖 l 可以看出:隨減水劑摻量提高,混凝土坍落度及擴展度都呈增大趨勢,兩種外加劑的敏感性 ( 曲線斜率 ) 也大致相同。萘系減水劑摻量 2.2 %以后,曲線出現(xiàn)明顯拐點,這是由于摻量過高造成混凝土離析,骨料堆積反而使坍落度變小。而聚羧酸減水劑隨摻量提高,混凝土坍落度、擴展度一直有增加的趨勢,說明聚羧酸外加劑黏聚性、包裹性都優(yōu)于萘系減水劑,即使摻量超高也不會發(fā)生明顯的離析。從這個意義上說,聚羧酸減水劑的敏感性要低于萘系。
3 、聚羧酸減水劑自身的引氣性能適用于泵送混凝土
具有一定的引氣性是聚羧酸減水劑的典型特征,摻加聚羧酸減水劑 ( 常規(guī)摻量 ) 的混凝土含氣量一般在 2.0 % ~3.5 %間。泵送混凝土要求有一定的含氣量,一般在 2.0 % ~4.0 %之間,這樣對混凝土的泵送及耐久性能都有利,對混凝土強度又沒有太大影響。從表面上看,羧酸減水劑的引氣量大小合適,不用增加別的組分對引氣量進行調(diào)整。其實,泵送混凝土含氣量是指混凝土泵入模板后的數(shù)值,我們所說的引氣量是混凝土攪拌出機時的值。應該弄清楚的是混凝土經(jīng)攪拌、運輸、泵送后含氣量的變化規(guī)律。表 1 為筆者實測的北京某攪拌站生產(chǎn) C50 箱梁混凝土的含氣量變化數(shù)據(jù) ( 測試時間: 10 月;氣溫: 18 ℃ ) 。

表 l 混凝土生產(chǎn)過程含氣量變化

混凝土含氣量 /%

平均

出站前

2.4

2.6

2.6

3.2

2.8

2.5

2.7

2.68

施工地點

2.2

2.9

2.2

3.5

2.5

2.3

2.7

2.61

泵送后

4.2

4.5

4.5

5.0

4.2

2.9

4.7

4.28

從表 1 可以看出,混凝土到達工地后含氣量平均值稍有降低,并不太明顯,有些還明顯提高,這可能與混凝土在運輸過程中的自然攪拌有關。但泵送后含氣量明顯提高,平均提高值在 1.5 %以上,而且規(guī)律性非常明顯,這一點與萘系減水劑是有根本區(qū)別的。
這一規(guī)律對混凝土的生產(chǎn)應用是很有意義的,對于用聚羧酸外加劑拌制的混凝土,經(jīng)泵送后其含氣量很可能超過正常標準,若復配引氣劑使用,混凝土含氣量可能嚴重超標而影響強度。為使含氣量正?;?,可能要復配消泡劑使用,當然這要經(jīng)過試驗,在試驗基礎上調(diào)整外加劑配方。
4 、結論
(1) 聚羧酸減水劑與水泥的適應性好是與萘系減水劑相比較而言的,某一具體的聚羧酸產(chǎn)品對混凝土材料“適應面”上不及萘系減水劑。
(2) 聚羧酸減水劑的敏感性并不比萘系減水劑高,從混凝土材料穩(wěn)定性角度說,其敏感性要比萘系低。
(3) 用聚羧酸減水劑拌制的混凝土經(jīng)泵送后含氣量有明顯增加,生產(chǎn)時要引起高度重視。

[ 應用實例 2]

PC 聚羧酸系高性能減水劑

聚羧酸系高性能減水劑是通過分子設計方法合成的具有梳形結構的超塑化劑,從分子結構上解決了傳統(tǒng)萘系、三聚氰胺系高效減水劑所存在的坍落度損失大、減水率相對較低以及對環(huán)境產(chǎn)生危害等方面的問題.已經(jīng)成為綠色混凝土減水劑發(fā)展的一個重要方向。 PC 聚羧酸系高性能減水劑是以甲氧基聚氧乙烯醚為原料,通過酯化反應、聚合反應得到的一種具有表面活性和梳形結構特征的高效減水劑。其特點為:
(1) 低摻量、高減水:摻量一般為 0.7 %~ 1.1 %,減水率 20 %~ 40 %,能大大降低單方混凝土膠凝材料用量。
(2) 不離析、不泌水,保持混凝土坍落度的性能更好,可以保持 60min 之內(nèi)基本無損失, 120min 之內(nèi)坍落度經(jīng)時損失在 0 %~ 10 %之間。
(3) 具有適當引氣、高增強、低收縮性能.能配制出超高強和超耐久性混凝土:混凝土含氣量不大于 2 5 %,泌水率比小于 100 %,抗凍等級在 50 次以上,收縮率比不大于 115 %。另外,外加劑引氣量可根據(jù)混凝土的具體抗凍耐久要求進行調(diào)整。
(4) 與水泥、摻和料相容性好,為推廣使用大摻量粉煤灰、礦渣等工業(yè)廢料提供了技術保證。
(5) 具有一定的緩凝效果,混凝土凝結時間較空白混凝土延長 2h ~ 4h ,如工程對緩凝時間有特殊要求,可進行調(diào)整。能有效降低早期的水化熱和混凝土絕熱溫升,對大體積混凝土更為有利,尤其適用于碾壓混凝土的施工。
(6) 分子結構上的自由度大,實現(xiàn)減水劑高性能化的潛力更大。
(7) 堿含量低 ( 可以忽略不計 ) ,有利于防止堿骨料反應。
(8) 對鋼筋無銹蝕作用。
目前, PC 聚羧酸系高性能減水劑已在國家多項重點工程中得到了應用,如武廣客運專線、廣深港客運專線、京滬高速鐵路等。由于具有減水率高、水泥適應性好等諸多特點,聚羧酸系高性能減水劑必將成為 21 世紀綠色混凝土減水劑發(fā)展的一個重要方向,相信在未來的水利工程中也將會得到更加廣泛的應用。

 
檢測報告
 
中標通知書


聚羧酸型泵送劑
PC Pumping aid for concrete

一、高效減水劑的作用
  
1 、在不改變各種原材料配比的情況下,添加高效減水劑,不會改變混凝土強度,同時可以大幅度提高混凝土的流變性及可塑性,使得混凝土施工可以采用自流、泵送、無需振動等方式進行施工,提高施工速度、降低施工能耗。
   2 、在不改變各種原材料配比 ( 除水 ) 及混凝土的坍落度的情況下,減少水的用量,可以大大提高混凝土的強度,早期強度和后期強度分別比不加減水劑的混凝土提高 60 %及 20 %以上,通過減水,可以實現(xiàn)澆筑 C100 標號的高強混凝土。
   3 、在不改變各種原材料配比 ( 除水泥 ) 及混凝土強度的情況下,可以減少水泥的用量,摻加水泥質量 0.2 % ~0.5 %的高效減水劑,可以節(jié)省水泥用量的 15 % ~30 %以上。
   4 、摻加高效減水劑,可以提高混凝土的壽命 1 倍以上,使建筑物的正常使用壽命延長 1 倍以上。

二、性能與摻量
  
減水劑是一種重要的混凝土外加劑,是新型建材支柱產(chǎn)業(yè)的重要產(chǎn)品之一。減水劑不但大大提高了高強混凝土的力學性能,而且提供了簡便易行的施工工藝。我國最早應用的減水劑為減水率大于 5 %小于 10 %的普通減水劑,如松香酸鈉、木質素磺酸鈉和硬脂酸皂等。但因為其減水率低,工程應用有限等原因很快就被取代。
   目前,在我國廣泛使用的減水劑主要為減水率大于 10 %的高效減水劑,如三聚氰胺系、萘系、氨基磺酸系、改性木質素磺酸系等。其中應用最廣泛的是萘系高效減水劑。萘系高效減水劑對我國混凝土技術及施工技術的進步,對提高建筑物的質量和使用壽命、降低能耗、節(jié)省水泥及減少環(huán)境污染等方面都起著重要的作用。國內(nèi)幾乎所有建筑類的科研院所和外加劑廠家都對其生產(chǎn)工藝和應用技術進行過研究和開發(fā)。由于萘系高效減水劑的應用而出現(xiàn)的高強混凝土、大流動性混凝土是混凝土發(fā)展史上繼鋼筋混凝土、預應力混凝土后的第三次重大革命??梢哉f,減水劑的技術及其應用代表著一個國家建筑材料和施工技術的水平。
   但是萘系減水劑在近幾十年的發(fā)展中也暴露了一些自身難以克服的問題。例如,用它配制的混凝土塌落度損失影響十分明顯,不可能有更高的減水率,其生產(chǎn)的主要原料 - 萘是煉焦工業(yè)的副產(chǎn)品,來源受鋼鐵工業(yè)的制約等等。為此,國內(nèi)外積極研究和開發(fā)非萘系高效減水劑,以豐富的石油化工產(chǎn)品為原料,以極高的減水率、極小的塌落度損失使萘系減水劑黯然失色,從而開創(chuàng)出減水劑技術和混凝土施工技術的新局面?! №槕獣r代潮流,采用國內(nèi)某知名大學的國家重點實驗室歷經(jīng)七年技術攻關研發(fā)的關鍵合成技術,成功生產(chǎn)出了新一代的共聚羧酸系減水劑,并形成一定規(guī)模化的生產(chǎn)。共聚羧酸減水劑摻入新拌混凝土后,減水劑所帶的極性陰離子活性基團如一 SO 3 一、一 COO 一等通過離子鍵、共價鍵、氫鍵及范德華力等相互作用,緊緊地吸附在強極性的水泥顆粒表面,從而使水泥顆粒帶電,根據(jù)同性電荷相斥原理,阻止了相鄰水泥顆粒的相互接近,增大了水泥與水的接觸面積,使水泥充分水化,并且在水泥顆粒擴散的過程中,釋放出凝聚體所包含的游離水,改善了和易性,減少了拌水量。同時結構中具有親水性的聚醚側鏈,伸展于水溶液中,從而在所吸附的水泥顆粒表面形成有一定厚度的親水性立體吸附層;當水泥顆??拷鼤r,吸附層開始重疊,、即在水泥顆粒間產(chǎn)生空間位阻作用,重疊越多,空間位阻斥力越大,對水泥顆粒間凝聚作用的阻礙也越大,使得混凝土的塌落度保持良好。
   同傳統(tǒng)萘系減水劑相比,共聚羧酸高效減水劑具有低摻量 ( 濃度按 20 %計:摻 0.8 % ~1.2 % ) 、減水率更高 ( 可達 25 % ~40 % ) 、塌落度損失小、與大摻量的礦粉及粉煤灰適應性好等優(yōu)點,而且其表面的活性作用、收縮與徐變小,產(chǎn)品生產(chǎn)中不含甲醛,氯離子含量和堿含量均低,也無硫酸鈉鹽;具有良好的塌落度保留值,能降低混凝上早期的絕熱升溫,對大體積混凝土更具優(yōu)勢。
   目前國內(nèi)建筑工程越來越重視對高性能混凝土的應用,按《海港工程混凝土結構防腐蝕技術規(guī)范》 (JTJ 275-2000) 對高性能混凝土的要求,根據(jù)共聚羧酸系高效減水劑產(chǎn)品的性能特點,其完全適宜應用在高性能混凝土中,而且是其他種類減水劑無法代替的。


HAPC 早強羧酸減水劑

Hardening accelerating polycarboxylate

HAPC 是為制造早強型高性能混凝土而研制開發(fā)的新一代聚羧酸減水劑產(chǎn)品。
HAPC 與普通高減水劑聚羧酸減水劑相比,可以大幅改善在使用一般聚羧酸類減水劑時發(fā)生的緩凝現(xiàn)象并展現(xiàn)混凝土早期強度。在生產(chǎn)煤磚及為減少空氣而需要早期強度的施工現(xiàn)場發(fā)揮優(yōu)良的效果。
一、一般性狀(非規(guī)格)
外 觀 褐色液狀
固 含 量 30%
P H 4.5
粘 度 150cps ( 25 ℃ )
比 重 1.11 ( 25 ℃ )
二、特性
HAPC 能大幅度提高混凝土的早期強度。
三、使用方法
一般對水泥的添加量為 0.4~0.6% 。但根據(jù)配方的不同,添加量也會有所差異。因此請在實驗基礎上確定添加量。
四、操作時的注意事項:
1 、請在通風條件下使用。
2 、請避免在有火氣,閃光,高溫物的周圍使用。
3 、請避免觸及強氧化劑。
4 、在操作時請帶防護眼鏡,防護手套,口罩等保護用具。
5 、使用完后,請洗手,漱口。
6 、如不慎沾到皮膚時,應立即用肥皂水或皮膚用洗滌劑來清洗,發(fā)生皮膚炎癥時請醫(yī)生診斷。
7 、如不慎進到眼睛,立即用水清洗 15min ,并請醫(yī)生診斷。
8 、如吸入時,請把患者帶到通風的地方,并請醫(yī)生診斷。
9 、使用前后請密封,并在室內(nèi)倉庫保存。
10 、容器材質請使用聚乙烯等合成樹脂。
使用時務必閱讀本產(chǎn)品的安全數(shù)據(jù)表( MSDS )。
五、包裝
塑料桶裝 238kg

高性能混凝土外加劑主導官能團二元、三元復合原理


1 、高性能混凝土外加劑單元結構模型圖

2 、非主導官能團

3 、 SO 3 H 、 COOH 及組合性能變化示意圖

4 、無反應活性的非主導官能團常以醚鍵、酯鍵、酰胺鍵型等型式存在。這三種鍵型屬非離子型表面活性物質,可以單獨一種或任意兩種或三種同時與羧基或“羧酸—磺酸”組成高性能外加劑,這三種鍵型是

醚鍵型

結構為:(聚氧乙烯型)

酯鍵型

從分子水平解決混凝土問題
Specialty Polymers for Concrete

1015

[ 應用實例 3]

PC 與水泥相容性

   隨著現(xiàn)代建筑設計與施工技術的發(fā)展,要求混凝土向高強、輕質及施工流態(tài)化方向發(fā)展。高性能超塑化劑作為一種化學外加劑,已成為配制高性能混凝土必不可少的組份,它可以最大限度地控制混凝土的用水量,提高混凝土的耐久性,克服普通混凝土坍落度損失過快的缺點,縮短凝結時間等。
   然而,混凝土外加劑在經(jīng)歷了快速發(fā)展及大規(guī)模推廣應用后,始終困擾業(yè)內(nèi)技術人員的難題依然是外加劑與水泥品種的適應性問題。幾乎所有品種的外加劑與水泥之間都存在適應性問題。以目前使用最為普遍的減水劑為例,當其與水泥產(chǎn)生不適應性的時候,會非常明顯地表現(xiàn)出流動性變差、減水率降低、坍落度損失過快等,而至今還沒有一種通用減水劑能適應所有的國產(chǎn)水泥品種。
   聚羧酸系減水劑作為第三代新型混凝土高效減水劑,因其相對于萘系高效減水劑具有高減水率、低收縮、高強度、低泌水和坍落度損失小等優(yōu)點,其生產(chǎn)和應用技術發(fā)展很快。目前,國內(nèi)從事聚羧酸外加劑研發(fā)、生產(chǎn)、供貨的單位有幾十家,主要產(chǎn)品達十幾種。北京、上海、天津、廣州等城市的許多預拌混凝土攪拌站,都已經(jīng)應用或正在嘗試使用聚羧酸外加劑配制混凝土。起初,聚羧酸外加劑主要用于配制高強、自密實、高流態(tài)等特種和高性能混凝土。隨著聚羧酸外加劑生產(chǎn)和應用技術不斷提高,產(chǎn)品逐漸系列化,成本逐漸降低,聚羧酸外加劑同樣可用于配制中低強度的高性能混凝土。隨著聚羧酸外加劑的推廣應用,對其性能特點的認識也不斷深化,即聚羧酸外加劑同樣也存在與混凝土中的其它材料 ( 尤其水泥 ) 的適應性問題。了解不同聚羧酸外加劑產(chǎn)品與不同水泥品種的相容性特點,對正確使用和充分發(fā)揮聚羧酸外加劑的性能有重要意義。
   水泥與超塑化劑之間的相互作用是一種非常復雜的物理化學現(xiàn)象,必須做嚴謹?shù)姆治?。只有充分了解水泥、熟料以及超塑化劑的物理和化學性能,才可以分析這種水泥與超塑化劑作用下漿體的流變行為。而目前國內(nèi)對水泥和高效減水劑之間適應性的研究還很少,—般都是根據(jù)現(xiàn)場情況進行調(diào)整,因此,開展此方面的研究對高效減水劑后合理使用及其推廣應用意義重大。

1 、新型羧酸系梳形共聚物超塑化劑的分子結構特征
  
羧酸系梳形共聚物根據(jù)其主鏈結構的不同可以分為 2 類:即 I 類以丙烯酸或甲基丙烯酸為主鏈,接枝不同側鏈長度的聚醚; II 類以馬來酸酐為主鏈接枝不同側鏈長度的聚醚。其中 I 類又分為: (1) 主鏈上帶有 COO — 基團,聚氧乙烯 (PEO) 側鏈以 COO 酯鍵相連; (2) 主鏈上帶有 CO O — 基,而 PEO 側鏈以 COO 酰亞胺鍵形式相連; (3) 主鏈上帶有 COO — 基團外,還帶有磺酸根基團,而 PEO 側鏈仍以 COO 酯鍵形式相連。 II類分為:馬來酸酐和烯丙醇醚的共聚物、苯乙烯和馬來酸酐共聚物與單甲基聚醚的接枝物。這些梳形共聚物共同的結構特征是:主鏈上都含有羧酸基吸附基團,側鏈上鏈接有 PEO 提供空間位阻,不同長度的聚醚側鏈或長短不同的聚醚側鏈進行組合,在水泥顆粒上的吸附行為就不同,提供的位阻效應也不同,其分散性能也截然不同。
   正是由于羧酸系梳形共聚物化學結構上的多變性,高性能化的潛力大,才引起了世界各國學者的廣泛關注。這些聚合物可以通過改變主鏈化學結構、側鏈聚醚種類和長度、主鏈分子量大小及分布、離子基團含量來實現(xiàn)聚羧酸外加劑的高性能化。圖 1 表示聚醚側鏈長度不同的梳形共聚物分子結構圖像固,短側鏈的梳形共聚物空間位阻作用較弱,分散性能較差,但保坍性能優(yōu)異;長側鏈聚醚的梳形共聚物空間位阻效應強,分散效果好,但流動度損失快。長短不同的側鏈進行組合可以改變其在水泥顆粒界面的行為,既能顯示出較高的初始流動性,也具有良好的坍落度保持能力。

圖 1 聚醚側鏈長度不同的梳形共聚物分子結構示意

2 、外加劑與水泥適應性的主要影響因素

2 . 1 水泥的礦物組成
   水泥的礦物組成因生產(chǎn)廠家在原材料、生產(chǎn)工藝等方面存在差別而有所不同。我國大中型水泥廠水泥熟料的主要成分波動很大, C 3 S 含量可以相差 1 倍以上, C 3 A 含量則可能相差 6 倍。就是同一廠家的水泥熟料其礦物成分也會有所波動,據(jù)某年調(diào)查, C 3 S 波動在± 2.5 %以內(nèi)的廠家有 50 %以上, C 3 A 波動在± 1 %以內(nèi)的廠家有 70 %以上;通過對水泥熟料礦物組分 C 3 S 、 C 2 S 、 C 3 A 、 C 4 AF 對木鈣分子的等溫吸附的研究表明,他們對木鈣減水劑的吸附程度為: C 3 A >C 4 AF>C 3 S>C 2 S ,可見,鋁酸鹽相礦物對木鈣的吸附程度大于硅酸鹽相礦物。由于 C 3 A 對木鈣的選擇吸附,使得吸附量顯著增加,這樣就會降低減水劑的減水作用。因此,在摻量相同的情況下, C 3 A 、 C 4 AF 含量較高的水泥漿體中,減水劑的分散效果就較差, C 3 A 含量低而 C 3 S 含量高的水泥對木鈣類減水劑的適應性好。四大礦物組分對萘系和聚羧酸系減水劑的吸附程度有待進一步研究。

2 . 2 水泥中的調(diào)凝石膏
   在粉磨水泥熟料時,一般都摻加一定量的石膏共同磨細,在此,石膏起調(diào)整水泥凝結時間的作用。由于粉磨過程中,磨機內(nèi)溫度升高,使一部分二水石膏脫去部分結晶水轉變?yōu)榘胨?,或脫去全部結晶轉變?yōu)闊o水石膏。另外,有些水泥廠為節(jié)省生產(chǎn)成本,往往采用硬石膏 ( 無水石膏 ) 或工業(yè)副產(chǎn)品石膏 ( 也是無水石膏 ) 代替二水石膏作為水泥調(diào)凝劑,按照有關水泥標準進行產(chǎn)品檢驗時一般區(qū)別不大。但當摻外加劑時,有時卻表現(xiàn)出大相徑庭的塑化效果,尤其是以無水石膏作為調(diào)凝劑的水泥遇到木鈣、糖鈣減水劑時,會產(chǎn)生嚴重的不適應性,不僅得不到預期的減水效果,而且往往會引起流動度損失過快甚至異常凝結 ( 速凝、假凝 ) 。
   由于石膏結晶形態(tài)不同,其對木鈣、糖鈣類減水劑的吸附能力也不同,順序為: CaSO 4 > CaSO 4 · 1/2H 2 O>CaSO 4 · 2H 2 O 。在以無水石膏為調(diào)凝劑的水泥中摻加木鈣或糖鈣減水劑,再與水一起拌和時,無水石膏表面立即吸附大量的木鈣或糖鈣分子,形成減水劑吸附膜層,該膜層將無水石膏嚴密地包圍起來,使之無法溶出水泥漿體所需的 SO 離子,也就無法快速地在表面形成大量的鈣礬石,因而造成 C 3 A 大量水化,出現(xiàn)相當數(shù)量的相互連接的水化鋁酸鈣結晶體,這一結果輕者導致混凝土坍落度損失過快,重者導致混凝土異??炷?。石膏對水泥和外加劑適應性的影響主要有以下 4 個方面:
(1) 石膏細度。石膏細度不夠,使石膏溶解度不夠,產(chǎn)生速凝。
(2) 石膏用量。石膏用量不夠,不能有效控制 C 3 A 水化。
(3) 石膏形態(tài)和種類?!阍诨炷林?CaSO 4 · 2H 2 O 的調(diào)凝效果優(yōu)于 CaSO 4 · 1/2H 2 O 和硬石膏。水泥中石膏形態(tài)對減水劑使用效果的影響與水泥中 C 3 A 的質量分數(shù)有關,當 C 3 A 質量分數(shù)高時影響較大,反之則小。影響水泥和高效減水劑流變性的關鍵參數(shù)足;特正電的空隙相活動區(qū)的數(shù)量和快速可溶的 SO 之間的平衡。如果這兩個數(shù)值的平衡狀態(tài)適當,則外加劑與水泥具有很好的適應性。
(4) 石膏研磨溫度。通常情況下水泥廠為了縮短熟料的冷卻時間,經(jīng)常將溫度還比較高的熟料與石膏同磨,二水石膏在 150 ℃ 高溫下會脫水成為半水石膏,在 160 ℃ 以上時,半水石膏還會成為溶解性較差的硬石膏而影響水泥的適應性。

2 . 3 水泥細度和水泥的顆粒形態(tài)
   水泥顆粒對減水劑分子具有比較強的吸附性,在摻加減水劑的水泥漿體中,水泥顆粒越細,意味著其表面積越大,則對減水劑分子的吸附量越大。所以,減水劑在相同摻量情況下,水泥細度越細,其塑化效果越差。一些生產(chǎn)廠家為追求水泥的強度,往往提高水泥的細度,對于這類水泥,為了達到較好的塑化效果,必然增加減水劑的摻量。
   水泥顆粒表面的形態(tài)影響水泥表面各相生成物的數(shù)量和性質。水泥表面生成物主要有 2 種形式:“是帶正電荷的空隙相;二是帶負電荷的硅酸鹽熟料礦物相。水泥顆粒除了表面形態(tài)不同外,顆粒中 C 3 A 的晶態(tài)結構也是不相同的 ( 常常把 C 3 A 的晶態(tài)結構假定為 2 種:立方體狀和斜方晶狀 ) 。而不同晶態(tài)結構的水泥顆粒與水反應的情況也不同。

2 . 4 水泥中的混合材
   目前我國 80 %以上的水泥都摻加一定量的混合材,如火山灰、粉煤灰、礦渣粉和煤矸石等。由于混合材的品種性質和摻量不同,減水劑的作用效果也不相同。試驗表明:減水劑對摻加粉煤灰和礦渣作為混合材水泥的塑化效果較好:而對摻加火山灰或煤矸石作為混合材水泥的塑化效果較差,若要達到相同的減水效果,需增大減水劑的摻量。

2 . 5 水泥的堿含量
   水泥中的堿含量主要來源于所用原材料,特別是石灰和黏土,這些堿相當一部分可以在水泥生產(chǎn)過程中揮發(fā),但許多水泥廠為了節(jié)約能源,將揮發(fā)的廢氣進行回收利用,這就會使揮發(fā)的堿又沉淀下來,從而增加水泥的堿含量。
   堿含量對水泥與減水劑的適應性會產(chǎn)生很大的影響。隨著水泥堿含量的增大,減水劑的塑化效果變差。水泥堿含量提高還會導致混凝土的凝結時間縮短和坍落度損失增大。

2 . 6 水泥的陳放時間和溫度
   水泥陳放時間越短,減水劑對其塑化作用效果越差。因為新鮮水泥的正電性較強,對減水劑的吸附能力較大。水泥的溫度越高,減水劑對其塑化作用越差,混凝土的坍落度損失也越快。

3 、試驗部分
   水泥熟料的礦物組成對坍落度經(jīng)時損失有很大的影響,但考慮到熟料礦物組成的調(diào)整將涉及熟料燒成制度的變化,對工藝控制影響較大,因此,本課題組嘗試在不改變熟料礦物組成的條件下,力求通過調(diào)整水泥組成中石膏的形態(tài)和摻量,對水泥與聚羧酸系超塑化劑相容性問題進行研究,主要考察其對水泥凈漿流動度經(jīng)時損失的影響。

3 . 1 試驗原材料
   試驗所用的水泥由不同種類的石膏分別與熟料混合粉磨制成,比表面積為 3741cm 2 /g ,熟料的化學組成見表 1 。外加劑為聚羧酸系超塑化劑,摻量為 1.0 %。

表 1 試驗用水泥熟料的主要化學組成

SiO 2

Al 2 O 3

CaO

MgO

Fe 2 O 3

SO 3

堿含量

Loss

21.08

4.55

62.68

2.05

2.70

2.90

0.50

2.94

采用德國干濕兩用激光粒度儀對水泥粒徑及其分布進行測試 ( 濕法 ) ; Blaine 比表面積采用無錫建儀儀器機械有限公司生產(chǎn)的 SBT-127 型數(shù)顯勃氏比表面積儀測試。結果見表 2 。

表 2 水泥粒度分析

X 10 /μm

X 50 /μm

X 90 /μm

SMD/μm

VMD/μm

Sm/(cm 2 /g)

Blain/(cm 2 /g)

3.74

19.82

52.05

7.88

25.04

2417.25

3741

3 . 2 試驗方法
   水泥凈漿流動度按照 GB 8077 — 2000 《混凝土外加劑勻質性試驗方法》進行測試,水灰比為 0.29 ,減水劑摻量為水泥質量的 1.0 %,測試初始凈漿流動度及 1h 時的凈漿流動度。
   凈漿流動度經(jīng)時損失率是以凈漿漿體攪拌結束時的流動度作為初始流動度,此后每隔 1h 測試 1 次,計算各水化齡期流動度經(jīng)時損失率。為防止水分蒸發(fā),每次測試完畢后將水泥漿體密封放置。

4 、試驗結果與討論
4 . 1 石膏摻量的影響
   分別采用相同形態(tài)不同種類的石膏 E 和石膏 P ,配制水泥,考察石膏中 SO 3 含量對水泥凈漿流動度及 1h 流動度損火的影響 ( 見表 3) 。

表 3 不同種類石膏對水泥凈漿流動度及經(jīng)時損失的影響

編號

SO 3 含量 /%

流動度 / ㎜

流動度經(jīng)時損失率 /%

0min 60min

E1
石膏 E E2
E3

1.5
2.0
2.5

203 、 204
195 、 193
172 、 172

132 、 132
125 、 124
103 、 105

35
36
40

P1
石膏 P P2
P3

1.5
2.0
2.5

150 、 154
160 、 165
175 、 168

80 、 85
88 、 90
90 、 95

45
45
46

由表 3 可知:
   摻石膏 E 的水泥樣品,在固定水灰比和外加劑用量的情況下,隨水泥中 SO 3 含量的增加,流動度不斷減小,流動度經(jīng)時損失率逐漸增大。
   摻石膏 P 的水泥樣品,在固定水灰比和外加劑用量的情況下,隨 SO 3 含量的增加,凈漿流動度逐漸增大,流動度經(jīng)時損失率也逐漸增大。同時,在相同條件下,摻石膏 P 的水泥樣品,其流動度經(jīng)時損失率要高于摻石膏 E 的樣品。

4 . 2 石膏形態(tài)的影響
   為了考察石膏形態(tài)對水泥凈漿流動度及經(jīng)時損失的影響,選取石膏 E 和石膏 P ,以及另外一種無水石膏 Y 進行實驗。試驗過程中,分別對這 3 種石膏按照一定的比例進行復配,然后與水泥熟料一起粉磨,并控制相同的細度。試驗結果見表 4 。

表 4 石膏形態(tài)對水泥凈漿流動度及經(jīng)時損失的影響

編號

SO 3 含量 /%

流動度 / ㎜

流動度經(jīng)時損失率 /%

0min 60min

E-P1

石膏 E 與 P 復配 E-P2

E-P3

1.5

2.0

2.5

148 、 148

146 、 148

160 、 158

76 、 77

62 、 63

65 、 66

49

57

59

Y-P1

石膏 P 與 Y 復配 Y-P2

Y-P3

1.5

2.0

2.5

225 、 227

158 、 157

180 、 180

115 、 120

75 、 75

85 、 87

48

52

52

E-Y1

石膏 E 與 Y 復配 E-Y2

E-Y3

1.5

2.0

2.5

290 、 285

202 、 204

174 、 173

189 、 191

92 、 93

63 、 60

34

54

64

由表 4 可知:
   石膏 E 和石膏 P 復配的水泥樣品,在固定水灰比和外加劑用量的情況下,隨 SO 3 含量的增加,凈漿流動度逐漸增大,同時 1h 流動度經(jīng)時損失率也逐漸增大。
   石膏 P 和石膏 Y 復配的水泥樣品,在固定水灰比和外加劑用量的情況下,隨 SO 3 含量的增加,流動度經(jīng)時損失率逐漸增大;并且,石膏 P 與石膏 Y 按照一定比例復配的樣品的 1h 流動度損失率大于單摻石膏 P 的樣品。
   石膏 E 和石膏 Y 復配的水泥樣品,隨水泥中 SO 3 含量的增加,凈漿流動度減小,流動度經(jīng)時損失率逐漸增大。但是石膏 E 和石膏 Y 復配后的樣品要比單摻石膏 E 的樣品損失率大。

5 、結語

(1) 水泥組成中石膏對凈漿流動度損失的影響非常大,各種不同形態(tài)不同種類的石膏對凈漿流動度的影響也各有不同。
(2) 石膏含量的增加會加快水泥凈漿流動度的損失。
(3) 相同形態(tài)不同種類的 2 種石膏,分別與同一種類的無水石膏復配后,其損失率大大增加。
(4) 如何通過聚羧酸系超塑化劑分子結構的改性,來提高水泥和聚羧酸系超塑化劑之間的相容性還有待進一步研究。
(5) 為更好地服務于實際工程,深入開展混凝土外加劑與水泥適應性問題的研究,并針對具體問題尋求必要而有效的技術措施是相當重要的。

[ 應用實例 4]

PC 在預拌混凝土生產(chǎn)應用中出現(xiàn)的問題及解決方法

  聚羧酸系減水劑被稱為第四代減水劑,它具有摻量少、減水率高、保坍性能好、與水泥適應性強、混凝土收縮小等特點。這樣,給初次使用者的感覺是該減水劑比前幾代減水劑在使用時更方便、安全、高效,但經(jīng)筆者在近兩年的應用中發(fā)現(xiàn),該減水劑與其他減水劑一樣,有一定的局限性,其優(yōu)點只是相對的,所以,在生產(chǎn)中遇到了許多問題,甚至有的問題是我們許多人從心理上很難接受的。
   與某水泥嚴重不適應,導至發(fā)往工地的混凝土不能正常使用某攪拌站用所在地區(qū)某名牌水泥, QL 牌 P · 042.5R 水泥,給某工地供應 C50 混凝土,用的是聚羧酸系高效減水劑,做混凝土配合比時,發(fā)現(xiàn)該水泥用減水劑的摻量比其他水泥稍多,但實際攪拌時,出廠混凝土拌合物坍落度目測有 200 毫米,到工地往混凝土泵車中卸料時,卻發(fā)現(xiàn)該車混凝土已卸不出來;通知廠內(nèi)送一桶減水劑加入攪拌后,目測坍落度有 170 毫米,基本可以滿足泵送要求,但剛卸 1 立方米左右時,又卸不出來了,立即把該車混凝土返廠,加人大量的水及少量的減水劑,才勉強卸出,險些凝固在攪拌車中。
原因:沒有堅持對每一批水泥在開盤前做與外加劑的適應性試驗。
預防: 1 .對每一批水泥在開盤前用施工配合比做一次復配試驗。 2 .盡可能避免用“煤矸石”做摻合料的水泥與聚羧酸系減水劑配制混凝土。

一、混凝土拌和物坍落度突然變大、泌水,被工地退貨
  
某攪拌站用某水泥廠 P · 032.5R 水泥配制 C30 混凝土,合同要求坍落度到工地為 150 毫米 土 30 毫米,混凝土出廠時,實測坍落度 180 毫米 ,運送到工地后,被工地測出混凝土坍落度 210 毫米 ,連續(xù)兩車混凝土被退貨,返回廠內(nèi)驗證坍落度仍有 210 毫米,而且有泌水、分層現(xiàn)象。
   原因: 1 .該水泥與此減水劑適應性好,減水劑摻量稍大。 2 .攪拌時間不夠,出機時的混凝土坍落度因攪拌時間短而表現(xiàn)出的坍落度不是真實的坍落度。
   預防: 1 .對外加劑摻量敏感的水泥,外加劑摻量要適當,計量精度要高。 2 .適當延長攪拌時間,即使雙臥軸強制攪拌機,攪拌時間不應低于 40 秒,最好在 60 秒以上。

二、減水劑摻量偏大,混凝土結構表面氣泡太多
  
某攪拌站在一段時間內(nèi)一直用聚羧酸系減水劑配制混凝土,突然有一天某工地反映,剪力墻拆模后發(fā)現(xiàn)墻體表面氣泡太多,感觀太差。
   原因: 1 .澆筑混凝土的當天,工地多次反映坍落度小,流動性差,混凝土攪拌站試驗室值班人員提高了外加劑的摻量。 2 .該工地用的是定型鋼制大模板,澆筑時一次投料太多,振搗不均勻。
   預防: 1 .聚羧酸系減水劑與萘系減水劑一樣也有一飽和點,對于不同品種的水泥、不同的水泥用量,該外加劑在混凝土中的飽和點是不同的。如果外加劑的摻量已接近其飽和點,只能用調(diào)整混凝土中漿體的數(shù)量或用其他方法來提高混凝土拌和物的流動性。 2 .加強與工地溝通,建議一次投料高度、振搗方法嚴格按規(guī)范要求操作。

三、減水劑超摻,混凝土坍落度大,混凝土 24 小時才終凝

某工地在結構梁板混凝土澆筑后 15 小時,向攪
拌站反映混凝土有一部分還沒有凝固,攪拌站派工程師查看,后經(jīng)加溫處理后, 24 小時才終凝。
   原因: 1 .減水劑摻量較大,加上夜間環(huán)境溫度低,混凝土水化反應慢。 2 .工地卸貨工人私自往混凝土中加水,混凝土用水量大。
   預防: 1 .外加劑摻量要適當,計量要精確。

2 .提醒工地氣溫變低時,注意保溫養(yǎng)護,而且聚羧酸系外加劑對用水量敏感,不可隨意加水。

四、與萘系減水劑配制的混凝土澆筑同一部位,致使剪力墻拆模時有嚴重粘?,F(xiàn)象
  
某攪拌站在聚羧酸系減水劑試應用期間,與萘系減水劑用不同配合比分別給兩工地提供混凝土,因一工地停電,調(diào)度把一車用聚羧酸系外加劑配制的混凝土調(diào)到這個工地,結果該工地在墻體拆模時發(fā)現(xiàn)嚴重粘模。
   原因:由兩種性質不同的外加劑配制的混凝土因凝結時間不同,收縮量大小不同造成。
   預防: 1 .兩種性質不同的外加劑配制的混凝土不能同時用于同一部位。 2 .發(fā)現(xiàn)問題后,提前與工地溝通,適當延遲拆模時間。

五、與萘系減水劑配制的混凝土剩料混合,導致混凝土工作性能極差
  
某一生產(chǎn)人員把剩有少量用萘系減水劑配制的混凝土混入用聚羧酸系減水劑配制的混凝土,結果混凝土出廠時坍落度 190 毫米,送到工地后只有 100 毫米,而且?guī)缀鯖]有流動性,振搗時振動棒拔出后較長時間孔洞才能彌合。
   原因:兩種性質不同的外加劑混合后發(fā)生不良反應。
   預防:兩種外加劑一定要嚴格分開使用,生產(chǎn)時最好定站、定車、定工地。

六、兩種減水劑混合后配制的混凝土強度極低
  
某攪拌站工人在卸外加劑時,把少量萘系減水劑誤卸人聚羧酸系外加劑中,用混合的外加劑配制的混凝土,不僅外加劑摻量大,而且拌合物流動性差,坍落度損失快,但凝結時間延遲,混凝土試件強度比相同水泥用量的混凝土低 30 %~ 50 %。
   原因:由兩種性質不同的外加劑配制的混凝土因凝結時間不同,收縮量大小不同造成。
   預防:以目前的技術條件,兩種外加劑是不能混用的,生產(chǎn)過程中,要加強管理,標識清楚,杜絕此類事故發(fā)生。

七、點
   聚羧酸系 減水劑引入我國的時間不長,它的作用機理我們還沒有完全掌握,對其的認識也需要一個過程,而且有關混凝土的知識不是來源于理論而是來自試驗,但這些試驗是在最基本的理論指導下進行的?,F(xiàn)在市場上銷售的聚羧酸系減水劑的種類越來越多,但它們的合成路徑不一定相同,原材料來源、質量也不同,生產(chǎn)工藝也有差別,所以產(chǎn)品的性能就會出現(xiàn)較大的差別。我們對于聚羧酸系減水劑的認識也需要不斷的進行試驗總結來獲得,根據(jù)以上的教訓表明,聚羧酸系減水劑如果使用不當,也一樣會造成急凝、緩凝、泌水、分層、強度降低等現(xiàn)象。

聚羧酸系高性能減水劑 JG/T223—2007

1 范圍
  
本標準規(guī)定了用于水泥混凝土中的聚羧酸系高性能減水劑的術語和定義、分類與標記、要求、試驗方法、檢驗規(guī)則、包裝、出廠、貯存等。
   本標準適用于在水泥混凝土中摻用的聚羧酸系高性能減水劑。

2 規(guī)范性引用文件
  
下列文件中的條款通過本標準的引用而成為本標準的條款。凡是注日期的引用文件,其隨后所有的修改單 ( 不包括勘誤的內(nèi)容 ) 或修訂版均不適用于本標準,然而,鼓勵根據(jù)本標準達成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本適用于本標準。

GB 8076 混凝土外加劑
GB/T 8077 混凝土外加劑勻質性試驗方法
GB 18582 室內(nèi)裝飾裝修材料 內(nèi)墻涂料中有害物質限量
GB/T50080 普通混凝土拌合物性能試驗方法標準
GB/T50081 普通混凝土力學性能試驗方法標準
GBJ 82 普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法
JC 473 混凝土泵送劑
JC 47 5 — 2004 混凝土防凍劑
JGJ 52 普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準
JGJ 63 混凝土用水標準

3 術語和定義

3 . 1 聚羧酸系高性能減水劑 polycarboxylates high performance water-reducing admixture
   由含有羧基的不飽和單體和其他單體共聚而成,使混凝土在減水、保坍、增強、收縮及環(huán)保等方面具有優(yōu)良性能的系列減水劑。

3 . 2 基準水泥 reference cement
符合 GB 8076 中規(guī)定的水泥。

3 . 3 基準混凝土 reference concrete
   按照 GB 8076 試驗條件規(guī)定配制的不摻外加劑的混凝土。

3 . 4 受檢混凝土 tested concrete
   按照本標準試驗條件規(guī)定配制的摻聚羧酸系高性能減水劑的混凝土。

4 分類與標記

4 . 1 分類
4 . 1 . 1 按產(chǎn)品類型分類,見表 1 。

表 1 聚羧酸系高性能減水劑的類型

類型

符號

非緩凝型

FHN

緩凝型

HN

4 . 1 . 2 按產(chǎn)品形態(tài)分類,見表 2 。

表 2 聚羧酸系高性能減水劑的形態(tài)

形態(tài)

符號

液體

Y

固體

G

4 . 1 . 3 按產(chǎn)品級別分類,見表 3 。

表 3 聚羧酸系高性能減水劑的級別

級別

符號

一等品

合格品

4 . 2 標記
4 . 2 . 1 標記方法

4 . 2 . 2 標記示例
   PC A — FHN — Y —Ⅱ表示非緩凝劑液體型合格品聚羧酸系高效性能減水劑。

5 要求
5 . 1 聚羧酸系高性能減水劑化學性能
   聚羧酸系高性能減水劑化學性能應符合表 4 要求。

表 4 聚羧酸系高性能減水劑化學性能指標

序號

試驗項目

性能指標

FHN

HN

1

甲醛含量 ( 按折固含量計 ),%, 不大于

0.05

2

氯離子含量 ( 按折固含量計 ),%, 不大于

0.6

3

總堿量 (Na 2 O+0.58K 2 O)

( 按折固含量計 ),%, 不大于

15

5 . 2 摻聚羧酸系高性能減水劑混凝土性能
   摻聚羧酸系高性能減水劑性能應符合表 5 要求。

表 5 摻聚羧酸系高性能減水劑混凝土性能指標

序號

試驗項目

性能指標

FHN

HN

1

減水劑 ,%, 不小于

25

18

25

18

2

沁水率比 ,%, 不大于

60

70

60

70

3

含氣量 ,%, 不大于

6.0

4

1h 坍落度保留值 , ㎜ , 不小于

150

5

凝結時間差 (min)

-9 0 ~ +120

> +120

6

抗壓強度比 ,%, 不小于

1d

170

150

3d

160

140

155

135

7d

150

130

145

125

28d

130

120

130

120

7

28d 收縮率比 ,%, 不大于

100

120

100

120

8

對鋼筋銹蝕作用

對鋼筋無銹蝕作用

5 . 3 聚羧酸系高性能減水劑勻質性
   聚羧酸系高性能減水劑勻質性應符合表 6 要求。

表 6 聚羧酸系高性能減水劑勻質性指標

序號

試驗項目

指標

1

固體含量 1 )

對液體聚羧酸系高性能減水劑:
S ≥ 20 %時, 0.95 S ≤ X<1.05S
S<20 %時, 0.90 S ≤ X<1.10S

2

含水率 2 )

對固體聚羧酸系高性能減水劑:
W ≥ 5 %時, 0.90 W ≤ X < 1.10W
W < 5 %時, 0.80 W ≤ X < 1.20W

3

細度

對固體聚羧酸系高性能減水劑,其 0.3mm 篩篩余應小于 15 %

4

pH 值

應在生產(chǎn)廠控制值的± 1.0 之內(nèi)

5

密度

對液體聚羧酸系高性能減水劑,密度測試值波動范圍應控制在± 0.01g /ml 之內(nèi)

6

水泥凈漿流動度 3)

不應小于生產(chǎn)廠控制值的 95 %

7

砂漿減水率 3)

不應小于生產(chǎn)廠控制值的 95 %

注: 1) S 是生產(chǎn)廠提供的固體含量 ( 質量百分數(shù) ) , X 是測試的固體含量 ( 質量百分數(shù) ) 。
   2) w 是生產(chǎn)廠提供的含水率 ( 質量百分數(shù) ) , X 是測試的含水率 ( 質量百分數(shù) ) 。
   3) 水泥凈漿流動度和砂漿減水率選做其中的一項。

6 試驗方法
6 . 1 聚羧酸系高性能減水劑化學性能
6 . 1 . 1 甲醛含量
  聚羧酸系高性能減水劑樣品中的甲醛含量應按照 GBl8582 規(guī)定的方法進行測定。按折固含量計的甲醛含量通過下式計算:

(1)

式中 F —— - 按折固含量計的甲醛含量 ( % ) ;

f ——聚羧酸系高性能減水劑樣品中的甲醛含量 ( % ) ;

Xs ——聚羧酸系高性能減水劑的固體含量 ( % ) 。

6 . 1 . 2 氯離子含量
   聚羧酸系高性能減水劑樣品中的氯離子含量應按照 GB/T8077 規(guī)定的方法進行測乍。按折固含量計的氯離子含量通過下式計算:

(2)

式中 C ——按折固含量計的氯離子含量 ( % ) ;

C ——聚羧酸系高性能減水劑樣品中的氯離子含量 ( % ) ;

Xs ——聚羧酸系高性能減水劑的固體含量 ( % ) 。

6 . 1 . 3 總堿量
   聚羧酸系高性能減水劑樣品中的總堿量應按照 GB/T8077 規(guī)定的方法進行測定。按折固含量計的總堿量通過下式計算:

(3)

式中 K ——按折固含量計的總堿量 ( % ) ;

К ——聚羧酸系高性能減水劑樣品中的總堿量 ( % ) ;

Xs ——聚羧酸系高性能減水劑的固體含量 ( % ) 。

6 . 2 摻聚羧酸系高性能減水劑混凝土性能
6 . 2 . 1 原材料
6 . 2 . 1 . 1 水泥
   應采用 GB 8076 標準規(guī)定的水泥,仲裁時須采用基準水泥。

6 . 2 . 1 . 2 砂
   應采用符合 JGJ 52 要求的細度模數(shù)為 2.5 ~ 2.8 的中砂。

6 . 2 . 1 . 3 石子
   應采用符合 JGJ 53 要求的二級配碎石,粒徑為 5 ~ 20mm ( 圓孔篩 ) ,其中 5 ~ 10mm 占 40 %, 10 ~ 20mm 占 60 %。

6 . 2 . 1 . 4 水
   應采用符合 JGJ 63 要求的水。

6 . 2 . 1 . 5 外加劑
   需要檢測的聚羧酸系高性能減水劑。

6 . 2 . 2 配合比
   混凝土配合比設計應符合以下規(guī)定:
6 . 2 . 2 . 1 在進行除混凝土拌合物 1h 坍落度保留性能以外的其他性能測試時,基準混凝土和受檢混凝土的配合比應按照 GB 8076 的規(guī)定進行設計,并應符合以下規(guī)定:
  一水泥用量: 33 0 ㎏ /m 3 ;
   一砂率: 38 %~ 40 %;
   一聚羧酸系高性能減水劑摻量:采用聚羧酸系高性能減水劑生產(chǎn)廠的推薦摻量;
   一用水量:應使基準混凝土和受檢混凝土的坍落度均為 80mm ± 10mm 。

6 . 2 . 2 . 2 在進行混凝土拌合物 1h 坍落度保留值測定時,受檢混凝土配合比應按照 JC 473 的規(guī)定進行設計,并應符合以下規(guī)定:
   一水泥用量: 390 ㎏ /m 3 ;
   一砂率: 44 %;
   一聚羧酸系高性能減水劑摻量:采用聚羧酸系高性能減水劑生產(chǎn)廠的推薦摻量;
   一用水量:應使受檢混凝土的坍落度為 210mm ± 10mm 。

6 . 2 . 3 混凝土攪拌
   應采用強制式混凝土攪拌機,拌合量應不少于攪拌機額定容量的 25 %,不大于攪拌機額定容量的 75 %。拌制混凝土時,先將砂、石、水泥加入攪拌機干拌 10s ,之后加入聚羧酸系高性能減水劑及拌合水,繼續(xù)攪拌 120s ;攪拌結束,出料后在鐵板上將拌合物用人工翻拌 2 ~ 3 次再行試驗?;炷粮鞣N原材料及試驗環(huán)境溫度均應保持在 2 0 ℃ ± 3 ℃ ;混凝土收縮試驗應在 GBJ 82 規(guī)定的試驗環(huán)境溫度下進行。

6 . 2 . 4 試件制作
   混凝土試件制作及養(yǎng)護應按照 GB/T 50081 規(guī)定的方法進行,但是混凝土預養(yǎng)時的環(huán)境溫度為 2 0 ℃ 土 2 ℃ 。

6 . 2 . 5 摻聚羧酸系高性能減水劑混凝土拌合物
6 . 2 . 5 . 1 減水率
   減水率應按照 GB 8076 規(guī)定的方法進行測定。

6 . 2 . 5 . 2 泌水率比
   泌水率比應按照 GB 8076 規(guī)定的方法進行測定。

6 . 2 . 5 . 3 含氣量
   含氣量應按照 GB/T 50080 規(guī)定的方法進行測定?;炷涟韬衔镆瞬捎檬止げ鍝v搗實。

6 . 2 . 5 . 4 1h 坍落度保留值
   混凝土拌合物 1h 坍落度保留值應按照 JC 473 規(guī)定的方法進行測定。

6 . 2 . 5 . 5 凝結時間差
   凝結時間差應按照 GB 8076 規(guī)定的方法進行測定。

6 . 2 . 6 摻聚羧酸系高性能減水劑硬化混凝土
6 . 2 . 6 . 1 抗壓強度比
   抗壓強度比應按照 GB 8076 規(guī)定的方法進行測定。

6 . 2 . 6 . 2 28d 收縮率比
   28d 收縮率比應按照 GB 8076 規(guī)定的方法進行測定。

6 . 2 . 7 聚羧酸系高性能減水劑對鋼筋的銹蝕作用
   對鋼筋的銹蝕作用應按照 GB 8076 中規(guī)定的方法進行測定。

6 . 2 . 8 聚羧酸系高性能減水劑勻質性
6 . 2 . 8 . 1 固體含量
   固體含量應按照 GB/T 8077 規(guī)定的方法進行測定。
6 . 2 . 8 . 2 含水率
   含水率應按照 JC 47 5 — 2004 附錄 A 規(guī)定的方法進行測定。
6 . 2 . 8 . 3 細度
   細度應按照 GB/T 8077 規(guī)定的方法進行測定。
6 . 2 . 8 . 4 pH 值
   pH 值應按照 GB/T 8077 規(guī)定的方法進行測定。
6 . 2 . 8 . 5 密度
   密度應按照 GB/T 8077 規(guī)定的方法進行測定。
6 . 2 . 8 . 6 水泥凈漿流動度
   水泥凈漿流動度應按照 GB/T 8077 規(guī)定的方法進行測定。
6 . 2 . 8 . 7 砂漿減水率
   砂漿減水率應按照 GB/T 8077 規(guī)定的方法進行測定。

7 檢驗規(guī)則
7 . 1 檢驗分類
7 . 1 . 1 出廠檢驗
   出廠檢驗項目包括減水率和表 6 規(guī)定的勻質性試驗項目。
7 . 1 . 2 型式檢驗
   型式檢驗項目包括表 4 、表 5 和表 6 中的所有項目。有下列條件之一時,應進行型式檢驗:
a) 新產(chǎn)品或老產(chǎn)品轉廠生產(chǎn)的試制定型鑒定;
b) 正式生產(chǎn)后,如材料、工藝有較大改變,可能影響產(chǎn)品性能時;
c) 產(chǎn)品長期停產(chǎn)后,恢復生產(chǎn)時;
d) 正常生產(chǎn)時,一年至少進行一次檢驗;
e) 國家質量監(jiān)督機構提出進行型式檢驗要求時;
f) 出廠檢驗結果和上次型式檢驗結果有較大差異時。

7 . 2 批量、取樣及留樣
7 . 2 . 1 批量
   同一品種的聚羧酸系高性能減水劑,每 100t 為一批,不足 100t 也作為一批。
7 . 2 . 2 取樣及留樣
   取樣應具有代表性。
   每一批號取樣量不少于 0.2t 水泥所需用的聚羧酸系高性能減水劑量。
   每一批號取得的試樣應充分混勻,分為兩等份。一份按本標準規(guī)定方法與項目進行試驗,另一份要密封保存六個月,以備有爭議時提交國家指定的檢驗機關進行復驗或仲裁。如生產(chǎn)和使用單位同意,復驗或仲裁也可使用現(xiàn)場取樣。

7 . 3 判定規(guī)則
  產(chǎn)品經(jīng)檢驗,產(chǎn)品性能完全符合上述出廠檢驗和型式檢驗規(guī)定的相應指標要求,則判定該編號聚羧醉系高性能減水劑為相應等級的產(chǎn)品;如果不符合上述要求時,則判該編號聚羧酸系高性能減水劑為不合格。

7 . 4 復驗
   復驗以封存樣進行。如果使用單位要求現(xiàn)場取樣,應事先在供貨合同中規(guī)定,并在生產(chǎn)和使用單位相關人員在場的情況下于現(xiàn)場取具有代表性的樣品。復驗按照型式檢驗項目進行。

8 包裝、出廠、貯存
8 . 1 包裝
   固體產(chǎn)品應采用有塑料袋襯里的編織袋或紙袋包裝;液體產(chǎn)品應密封包裝。單位包裝內(nèi)產(chǎn)品數(shù)量與規(guī)定數(shù)量相比的短缺量不應超過 2 %。
   所有包裝的容器上均應在明顯位置注明以下內(nèi)容:產(chǎn)品名稱、標記、型號、凈質量、生產(chǎn)廠名。生產(chǎn)日期及出廠編號應于產(chǎn)品合格證上予以說明。

8 . 2 出廠
   生產(chǎn)廠應隨第一批貨提供出廠檢驗報告、產(chǎn)品說明書、合格證。
   凡有下列情況之一者,不應出廠:不合格品、技術文件 ( 產(chǎn)品說明書、合格證、檢驗報告 ) 不全、包裝不符、質量不足、產(chǎn)品變質以及超過保質期。

8 . 3 貯存
   聚羧酸系高性能減水劑應存放在專用倉庫或固定的場所妥善保管,以易于識別、便于檢查和提貨為原則。

 
 
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