[摘要] 聚羧酸外加劑是一種新型的混凝土外加劑,目前在理論研究和高強高性能混凝土中的應用已取得一定進展,但缺少大規(guī)模地應用于預拌混凝土中的實例。本文試驗檢測了聚羧酸防凍劑的性能,配制并試驗檢測了聚羧酸防凍劑混凝土拌合物和硬化混凝土的性能,并于今年冬施期間將聚羧酸系防凍劑成功地應用于預拌C10～C60 混凝土的實際生產中,供使用聚羧酸外加劑生產中低強混凝土時參考。
[關鍵詞]聚羧酸防凍劑;適應性;應用
長期以來,本公司一直使用萘系減水劑生產預拌混凝土。在使用過程中,隨著對產品質量要求的不斷提高,萘系外加劑混凝土結構表面的氣泡多且大、萘系減水劑與水泥的適應性不好、減水率不足以滿足生產高強高性能混凝土的需要等問題日益突出。新產品聚羧酸外加劑在高強高性能混凝土中的應用已被業(yè)界人士所熟知,但應用于北京預拌混凝土企業(yè)中低強度等級的混凝土中還未見報導。將聚羧酸外加劑成功地應用于預拌混凝土企業(yè)中低強度等級的混凝土,對推廣聚羧酸外加劑的應用具有重要意義。今年年初開始,巴斯夫外加劑廠開始給我們提供了不同的聚羧酸系外加劑樣品,擬用以代替本公司常用的萘系外加劑應用于高中低強度等級混凝土中。收到樣品后,我們試驗檢測了聚羧酸外加劑的性能,配制并試驗檢測了聚羧酸混凝土拌合物及硬化混凝土的性能,并于今年冬施期間將聚羧酸系防凍劑成功地應用于實際生產。
1 試驗采用的原材料
試驗使用的原材料為本公司日常生產所使用的各種原材料,各種原材料性能指標見表1～表6 。
2 外加劑的性能檢測
本公司今年用于生產的聚羧酸防凍劑透明、呈淡黃色,外加劑的粘度低,比重小于1.1 kg/ m3 。使用拉法基P. O.42.5水泥作為基準水泥,按減水劑、防凍劑和泵送劑標準試驗方法對比檢測了TZ1－3 萘系防凍劑和聚羧酸防凍劑的鋼筋銹蝕、減水率、壓力泌水率、坍落度增加值和保留值及- 7 天和( - 7 +28) 天抗壓強度比性能,見表7 。
從以上試驗數(shù)據(jù)我們發(fā)現(xiàn):參照泵送劑和防凍劑標準,兩種外加劑的試驗項目均滿足泵送劑和防凍劑一等品的指標;對比不同外加劑的兩組數(shù)據(jù),兩種外加劑的鋼筋銹蝕和抗壓強度比性能相當,但聚羧酸防凍劑的減水率大,故坍落度增加值大,且1 小時坍落度保留值也大,但壓力泌水率大,保水性相對較低。
在此需要特別提醒的是,我們在試驗過程中發(fā)現(xiàn)即使只是更換外加劑品種時沒充分洗刷攪拌鍋或外加劑計量容器壁上極少的附著量也會對外加劑的減水分散性能產生明顯的影響,故兩種外加劑(至少本試驗所用的兩種外加劑) 不能混用。
3 混凝土拌合物和硬化混凝土性能
為了更好地結合實際生產應用,我們用本公司日常使用的拉法基水泥和TZ1-3 萘系防凍劑生產C30 混凝土的配合比,對比檢測TZ1-3 萘系防凍劑和聚羧酸防凍劑混凝土的和易性、出盤坍落度及其經時損失和抗壓強度。試驗結果列如表8 的萘系和聚羧酸1 。
從上表可以看出,使用適合于萘系減水劑的C30 混凝土配合比配制的聚羧酸混凝土,其抗壓強度、出盤坍落度及其經時損失均與萘系混凝土相當,但混凝土粘度小保水性差,不適于施工且混凝土均質性差。
針對所試配的聚羧酸防凍劑混凝土性能的這種狀況,必須適當降低混凝土用水量和水膠比,提高混凝土拌合物的粘度和保水性,才能提高混凝土拌合物的均質性和泵送施工性能,達到預拌混凝土生產施工的要求。為此我們繼續(xù)試配,保持配合比其它組分不變,將單方用水量逐步從180kg 調整至165kg ,相應地水膠比從0.50 降低至0.46 ,適當增加外加劑用量來增加流動性以保持生產應用所需的坍落度,混凝土的粘度和保水性逐步提高,試驗檢測單方用水量165kg ,混凝土拌合物及硬化混凝土性能結果列如表8 聚羧酸2 。
對比以上三組混凝土性能試驗數(shù)據(jù)可以看出:聚羧酸2 組混凝土的抗壓強度、出盤坍落度及其經時損失、混凝土和易性和保水性均優(yōu)于聚羧酸1 組混凝土,且優(yōu)于或相當于萘系混凝土,滿足了預拌混凝土生產施工的要求,可替代TZ1-3 萘系防凍劑用于生產C30 混凝土。
4 聚羧酸系防凍劑與水泥、摻合料的適應性
在聚羧酸2 組試驗的基礎上,確定了聚羧酸防凍劑適應性試驗所用的配比如表9 所示。分別使用五種水泥按編號1 配合比、使用礦渣粉和拉法基P. O.32.5 按編號3 配合比、使用TZ1-3 萘系防凍劑和拉法基P. O.32.5 和P. O.42.5 按編號2配合比共配制8 盤混凝土,并試驗檢測其拌合物及混凝土的力學性能,試驗結果見表10 。
從表10 前面的五組試驗檢測數(shù)據(jù)可以看出,使用同一配合比1 的五種水泥混凝土的性能雖然存在波動,但其和易性粘度均良好,壓力泌水率不高,出盤坍落度及其保留值均能滿足預拌混凝土攪拌運輸和泵送施工的要求;膠凝材料用量近似于實際生產C30 ( P. O.32.5) 和C35 ( P. O.42.5) 混凝土所用配合比用量,混凝土強度均比相應實際生產強度等級混凝土的強度高。由此我們認為聚羧酸外加劑與本公司可能使用的這五個品種的水泥適應性良好。
通過使用配合比1 、3 和4 ,對比配制并檢測了摻聚羧酸防凍劑的粉煤灰和礦渣粉混凝土和摻礦渣粉的聚羧酸系和萘系外加劑混凝土的性能。比較試驗數(shù)據(jù)我們可以看出,在聚羧酸系防凍劑用量相同的情況下,粉煤灰混凝土的和易性、保水性和流動性良好,而礦渣粉混凝土的和易性相對較差、出盤坍落度相對較小且略泌水,但1 小時坍落度損失僅小20mm ,仍然比所配制萘系防凍劑混凝土的坍落度1 小時損失要小得多,能夠滿足施工的要求,且礦渣粉混凝土強度比粉煤灰混凝土強度略高;在同摻礦渣粉的情況下,兩種混凝土的和易性均一般且均略泌水,但聚羧酸系外加劑混凝土的出盤坍落度及其1 小時的保留值均比萘系防凍劑混凝土大,強度相對略高。這說明聚羧酸系防凍劑與粉煤灰有良好的適應性,相比較而言用聚羧酸和礦渣粉配制的混凝土的施工和力學性能略差,但比萘系防凍劑的適應性要好。
通過使用配合比1 和2 ,對比配制并檢測了萘系防凍劑和聚羧酸系外加劑拉法基P. O.32.5 和P. O.42.5 混凝土的性能。比較試驗數(shù)據(jù)我們可以看出,雖然萘系防凍劑用量相對增加了水泥質量的0.2 %、出盤坍落度也基本相同的情況下,聚羧酸系外加劑混凝土的坍落度1 小時損失僅小于等于30mm ,仍然比萘系防凍劑混凝土的坍落度1 小時損失( > 75mm) 要小得多,且聚羧酸系外加劑混凝土強度比萘系防凍劑混凝土強度略高。
5 聚羧酸系外加劑的應用及成本分析
在大量的試配和試拌試驗并確保混凝土強度滿足要求的基礎上,今年冬期施工本公司全面使用聚羧酸系防凍劑代替了萘系防凍劑。兩個月多以來采用綜合蓄熱法生產供應了約5萬m3C10～C40 混凝土,聚羧酸系防凍劑混凝土拌合物的保水性、和易性和觸變性良好,出盤混凝土拌合物坍落度控制在180～240mm ,1 小時坍落度損失小于40mm ,標養(yǎng)條件下混凝土初凝時間約6～8 小時,且其泵送施工性能和早期強度,與冬施前的早強型泵送劑相比,能更好地滿足施工方的施工要求;與更換外加劑前生產供應的混凝土相比,拆模后的墻體上氣泡的數(shù)量和尺寸明顯降低,外觀質量也有了明顯的改觀,滿足了爭創(chuàng)結構長城杯的施工單位對混凝土結構外觀的嚴格要求。在此期間,本公司還生產供應了一部分結構墻柱為C45～C60 混凝土。由于墻柱結構均為主要的承重結構,結構中配置的鋼筋很密,過去使用萘系外加劑生產供應的高強混凝土粘度太大,流動性和觸變性不能很好地滿足施工的需要,不易振搗密實,混凝土的均質性會相應受到影響。相對來說近期使用聚羧酸系外加劑生產供應的高強混凝土粘度大幅下降,流動性和觸變性大為改善,便于攪拌泵送和振搗施工。
據(jù)供貨單位說明,由于冬施以來原料萘的售價居高不下,本公司用于代替萘系防凍劑的聚羧酸系防凍劑與所代替萘系防凍劑成本和售價趁于一致。為確保工程質量,各等級聚羧酸系防凍劑混凝土配合比所用原材料的用量與上年同期生產使用的萘系防凍劑混凝土相比,由于聚羧酸防凍劑減水率大,相同摻量時,用水量適當降低了,但各膠凝材料的用量基本持平,相應地降低了水膠比,使得所生產的各等級混凝土成本與上年持平,但混凝土的強度有一定幅度的提高了。
6 結論
通過大量的試配和試拌試驗,本公司今年冬期施工中全面使用聚羧酸系防凍劑外加劑,兩個多月來采用綜合蓄熱法成功地生產供應了約5 萬m3C10～C60 混凝土。在此總結我公司的試驗和使用狀況,供預拌混凝土公司應用聚羧酸外加劑時參考。
a. 兩種外加劑的鋼筋銹蝕和抗壓強度比性能相當,但聚羧酸防凍劑的減水率大,故坍落度增加值大,且1 小時坍落度保留值也大,但壓力泌水率大,保水性相對較低。
b. 使用適合于萘系減水劑的混凝土配合比配制的聚羧酸混凝土,其抗壓強度、出盤坍落度及其經時損失均與萘系混凝土相當,但混凝土粘度小,壓力泌水率大,保水性差,不適于施工且混凝土均質性差。針對聚羧酸外加劑混凝土性能的這種狀況,可適當降低混凝土用水量和水膠比,提高混凝土拌合物的粘度和保水性,提高混凝土拌合物的均質性和泵送施工性能,達到預拌混凝土生產施工的要求。
c. 聚羧酸外加劑與本公司可能使用的這五個品種的水泥適應性良好,與粉煤灰有良好的適應性,相比較而言與礦渣粉配制的混凝土的施工和力學性能略差,但仍比萘系防凍劑的適應性要好。
d. 由于冬施以來原料萘的售價居高不下,本公司用于代替萘系防凍劑的聚羧酸系防凍劑與所代替萘系防凍劑成本趁于一致。本公司用聚羧酸系防凍劑代替萘系防凍劑所生產的各等級混凝土成本與上年持平,但混凝土的強度有一定幅度的提高了。
