聚羧酸系外加剂和自密实混凝土
2008-10-24 00:00
| 掌握外加剂行业中发生的变化，一直是件令人倍感兴趣的事。因为这些变化，不仅对混凝土的种种性能，而且对混凝土的浇筑和饰面作业，都有巨大的影响。此外，外加剂对承包商的施工方式和盈亏，也会产生深远的影响。 近年来，市场上推出了许多新型外加剂，其中最重要的新型外加剂是聚羧酸系高性能减水剂，或称作超塑化剂。该产品大大改善了萘系和三聚氢胺系超塑化剂的性能。最近，市场上还推出了一种新型外加剂，即“流变调理剂”（RCA）。 在美国，自密实混凝土的推广应用仅十来年。就产品的可靠性和稳定性而言，自密实混凝土已被证明是很有应用前途的混凝土产品，同时，在应用时，也产生过种种问题。但是，最新的开发研究，已使那些令人沮伤的问题大幅下降，自密实混凝已成为深受承包商青睐的产品。 以下介绍几种最新开发成功，且已被承包商采用的外加剂： 用户友好型聚羧酸系产品 有关聚羧酸系产品及其产品开发理念的变化，最值得一提的是，由产品开发科学家优先决定超塑化剂所需的各种性能，然后再进行分子结构设计，获得预期的效果。为了能及时取得新分子结构产品的预期性能，科学家需对材料进行各种试验，观察材料可能产生的种种性能。然后，他们才会逐步弄清楚许多聚羧酸系产品，是如何影响混凝土的行为特性。外加剂生产公司一直致力于解决这些问题，公布了许多产品开发理念的变化。 有关产品开发理念的真正变化，是大家一致认识到，美国各地所用的混凝土和水泥条件是有区别的，因此，所开发的聚羧酸系外加剂产品，必须切合当地实际的使用条件，才能提供稳定的产品性能，产品的开发研究，应包含如下内容： 在较长的使用时限内，保持混凝土的流动性 具有较长的坍落度保持性能 产品不会产生额外的引气气泡 产品在全美各地都具有相同的使用性能 所有聚羧酸系超塑化剂生产商都面临相同的问题，因为从本质上，这类外加剂都会产生一定数量不希望出现的引气气泡，即非抗冻融所需的气泡。解决办法是，在允许使用引气剂，形成适量气孔结构时，限制聚羧酸系超塑化剂的引气能力。目前市场上供应的聚羧酸系超塑化剂，都具有这种限制引气的性能。 流变调理剂（RCA） 流变调理剂是为低坍落度（25-75mm）混凝土（诸如应用于：渗透性路面或滑模工艺）专门设计的新型外加剂。这类低坍落度混凝土，通常不能靠自重，从预拌混凝土运输车的卸料斜槽流出。掺加流变调理剂后，坍落度可达到100 mm。混凝土就能顺利流出，并使浇筑作业更方便。此外，流变调理剂还可以防止混凝土在浇筑作业完成后坍落度过大，是滑模和挤压成型混凝土的理想外加剂。没有特殊要求的混凝土拌合物，流变调理剂的掺量仅为混凝土成本的2%，对混凝土的结构性能无影响，但是，具有使混凝土与钢筋有更好的密实性，更好的饰面效果和无手工作业等优点。 不断变化的SCC领域 当SCC首次推出时，曾被认为能以其自重，从浇筑点起，自由流动36m。但是，实际的流动距离约为18-24 m。流动度的测定是通过灌满一个倒立的坍落度筒，然后提起坍落度筒，混凝土摊铺开后形成的圆平面。测出该摊铺面的直径，就是该混凝土拌合物的扩展度。目前，被定义成SCC的拌合物的初始扩展度应达到457 mm，然后进一步扩展到812.8 mm。超过该扩展度时，往往会产生很大的离析。设计SCC拌合物的挑战是，既具有良好的可流动性，又不会使骨料产生离析。目前，要开发出能在施工现场使用的测定离析的试验，尚有困难。离析检测试验必须既科学，又易于在现场操作，能满足这些标准的离析检测试验，仍在开发研究中。 最初，有两种基本的方法来配制SCC拌合物，其一是采用级配良好的骨料来配制混凝土拌合物。这样的拌合物所产生的离析程度是最小的。通常也不需要另加价格昂贵的调凝剂—粘度调理剂（VMA）。而更常用的方法是采用标准间断级配，即采用两种大规格粗骨料级配和VMA来控制离析。采用间断骨料级配，是成本较昂贵的一种选择，但是也是较常用的方法。因为许多预拌混凝土的生产商，都不设用于良好骨料级配混凝土拌合物所需的附加骨料筒仓。 通常， SCC拌合物的设计，都与一个具体工程的应用要求更休戚相关。为了保持合理的成本价格，销售SCC的依据，就是一个工程所需的混凝土拌合物的流动度。如果承包商只需6m流动度的混凝土进行浇筑作业，或需在布筋密集的区域内浇筑混凝土，那么只需配置满足这样应用要求的SCC拌合物即可。在进行配合比设计时，还需考虑下列事宜：骨料规格的要求，浇筑作业中面对的布筋量，模板中混凝土必须流动的距离，是否需要泵送及泵送速度，混凝土搅拌站离施工现场的距离。 有时，我们可能都有这样的观念，即SCC的收缩，要大于其他常规坍落度的混凝土。但是，实际情况并非如此。任何一种高水泥用量混凝土的收缩，都要大于低水泥用量混凝土。因此，与是否是SCC是无关的。其中部分原因可能与配合比设计时所采用的最大规格骨料尺寸，以及骨料的级配有相关性。 当SCC是在布筋密集的场合下浇筑，为了使混凝土能顺利流过钢筋之间的间隙，常用的最大骨料尺寸宜为9.5mm或12.7mm。通常，骨料尺寸教小的混凝土拌合物，所需的水泥用量较高些，因此，会成为增加收缩的一个更重要的因素。目前，最大骨料尺寸可达到25mm、37mm甚至75mm，水泥用量更低，因此，收缩也大幅下降。 过去，拌站之间和不同地区之间，SCC的常见问题是稠度。目前，已不存在稠度问题，这要归功于各种聚羧酸系超塑化剂的开发研究。 深远的意义 无疑，聚羧酸系超塑化剂的发明，是近年来混凝土外加剂领域最重要的发现之一。与现有的外加剂产品相比，具有巨大的应用优势。但是，也会产生额外的应用性能负担。幸运的是，在其推向市场的过程中，从没停止过对其产品的不断精细化。聚羧酸系超塑化剂产品的设计依据是其分子结构，产品的精细化包括：更长的工作性保持和更稳定的全过程使用性能。这类外加剂产品的出现，使SCC成为一种常规的应用产品。 目前，流变调理剂已开始在市场上销售，还很难预料将会产生怎样的影响以及最佳的应用领域。但是，对于坍落度很低的混凝土，具有使混凝土与钢筋之间有很好的密实性和使用最少的手工作业，取得较好的饰面效果等优点。 （顾耀臣 译自美国《CONCRETE CONSTRUCTION》杂志 July 2008） |
| 原作者： 上海市混凝土协会 |
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