掺高效减水剂的混凝土性能研究
2006-07-24 00:00
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关键词：高效减水剂；混凝土；性能
在工程建筑用材中，混凝土的用量之大、范围之广是其它任何材料所不能取代的。普通混凝土已不能满足现代化施工的要求，化学外加剂已成为混凝土除了水泥、砂、石和水之外的第五种必不可少的组分。混凝土外加剂中使用最广泛的是减水剂。由于施工技术的发展。高效减水剂的使用更加普遍。高效减水剂，几乎都是聚合物电解质。早在40多年前，日本和联邦德国就开始在混凝土中使用高效减水剂。我国在20世纪70年代初开始研制高效减水剂，并且能生产相应品种的产品。高效减水剂的问世，是继钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土之后，在混凝土改性上的第三次突破。正是高效减水剂的出现，高强混凝土和流态混凝土才成为现实。它的开发促进了混凝土的高强、超高强化。改善了混凝土的施工，实现了大体积的现代化的高速高效文明施工，因而促进了混凝土技术的迅猛发展。本文通过对掺高效减水剂的混凝土进行了主要的性能研究。
1 实验原材料
1．1 水泥 实验用水泥为太原狮头牌P．O42．5水泥，其物理力学性能见表1。
 1．2 细骨料
本实验采用河砂，其表观密度为2．62 g/cm3 ，吸水率为2% ，细度模数为2．7，堆积密度为1460kg/m3，级配良好。
1．3 粗骨料
本实验采用粒径为5 mm-40 mm的连续级配碎石，压碎指标为8．2% ，表观密度为2．75 g／cm3 ，堆积密度为1490 kg／m3 。
1．4 高效减水剂
高效减水剂使用氨基磺酸系ASPF新型高效减水剂，是浅黄褐色粉体。该减水剂的主要特点之一是Cl-离子含量低（约为0．01%-0．1%），Na2SO4含量低（约为0．9%-4．2%）。氨基磺酸系高效减水剂对混凝土有缓凝作用，能提高混凝土的抗渗抗冻融及耐腐蚀性，增强耐久性，对混凝土坍落度损失有良好的抑制作用。氨基磺酸系减水剂掺量一般为水泥质量的0．2%-1．0% ，最佳掺量为0．5%一0．75% ，在此掺量下，对流动性混凝土的减水率为28%-32% ，对塑性混凝土的减水率为17%-23%。该实验使用ASPF高效减水剂掺量为0．6% 。掺入该高效减水剂的混凝土的配合比如下表2。  2 掺高效减水剂的混凝土的性能
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，并能获得质量均匀，成型密实的混凝土的性能。和易性是一项综合的技术性质，它包括流动性、粘聚性和保水性。本实验测试和易性使用坍落度试验，采用坍落度测定混凝土拌合物的流动性，并辅以直观经验来评定粘聚性和保水性。将混凝土的拌合物按规定的方法装入坍落度筒内，装满刮平后，将坍落度筒垂直向上提起，混凝土拌合物因自重将会产生坍落现象，测得的坍落度为130 mm，说明拌合物的流动性比较大。用捣棒轻敲混凝土锥体侧面，发现锥体逐渐下沉，说明粘聚性良好。提起坍落度筒后发现底部无稀浆析出，说明保水性也良好。
2．2 减水率
在不改变水泥用量，不增加新拌混凝土和易性的情况下，减水剂掺入混凝土中，可明显减少新拌混凝土的拌和用水量，从而可以达到提高混凝土强度的目的。此时所减少的单位用水量与基准混凝土单位用水量之百分比，则称之为减水率。该减水剂掺量为0．6%，实测减水率为28% ，见表3。
 2．3 凝结时间
混凝土的凝结时间是随着所采用水泥的矿物组成及细度、外加剂种类及掺量、单方混凝土用水量、矿物掺和料种类及掺量、现场条件等情况而变化。经试验测定该混凝土的初凝时间为10 h，终凝时间为12 h，见表4。
 从表4可以看出，掺入高效减水剂的混凝土比未掺高效减水剂的混凝土的凝结时间要长，这是因为ASPF中含有一定的缓凝成分，以便于施工。
2．4 强度
强度是混凝土最重要的力学性能，这是因为任何混凝土结构物主要都是用以承受荷载或抵抗各种作用力。在一定条件下，工程上要求的混凝土的其他性能都与混凝土的强度存在着密切的关系。掺减水剂的混凝土的抗压强度值见表5。
 从表5可以看出，掺入高效减水剂后混凝土的强度提高很大，这是主要因为一方面高效减水剂能分散拌合物中的水泥和降低水灰比，从而降低硬化水泥浆体的孔隙率及改善孔隙尺寸分布。从混凝土强度与水灰比的关系（图1）中也可以看出，随着水灰比的降低，混凝土的强度增大。
   图2与图3是掺减水剂与未掺减水剂的混凝土扫描电镜图。从图2可以看出，六方片状晶体就是C4AH19、C2AH8、C4AH13，而纤维状的颗粒是水化硅酸钙，较大的六方板状晶体是氢氧化钙，可以看出有许多微孑L。从图3中可看出，掺减水剂的混凝土有许多细丝把水泥石缠绕在一起，这是因为该减水剂为聚合物，在水泥颗粒表面形成呈环状、引线状的一层吸附层，降低了水泥固液界面能，降低了水泥一水分散体系总能量，从而提高了分散体系的稳定性，缩小了孔隙，增强了密实性，使得强度提高。另一方面高效减水剂能够改善水泥的水化程度，使混凝土的初始水化推迟而最大水化速率提高。
2．5 抗渗性能
抗渗性是某些水工混凝土的一项重要的设计指标。通过抗渗试验，测得该混凝土的抗渗等级为P10。在混凝土和易性相同的情况下，掺人高效减水剂，可大幅度地减少拌合用水量，降低了混凝土的水灰比，减少了水泥石的孔隙率，使混凝土的密实度提高，因而提高了混凝土的抗渗性。
3 结论
掺入高效减水剂可以大大地改善混凝土的和易性，降低泌水率，增大流动性。
掺入高效减水剂可显著延长混凝土的初凝时间，使早期的水化放热降低，降低水灰比，减少干缩。在施工中可以延长可振捣时间、减少离析和提高混凝土的均质性。
高效减水剂掺入混凝土中，在新拌混凝土和易性相同的情况下，降低水灰比，提高了混凝土的强度，使混凝土致密，因而抗渗性提高。抗渗性好的致密混凝土，可阻止二氧化碳和水汽进入，因而具有较好的抗碳化性能。 |
| 原作者： 郝建英 田香菊 党淑娥 赵晓东 张敏刚 |
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