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使用聚羧酸高性能减水剂的混凝土泌水调控措施

发布时间:2017-08-22 09:09:47 人气:36 文章链接:http://www.gztyxc.com/a/83.html

  1 前言


  重点工程中对混凝土的性能要求越来越精细化,面对原材料整体品位下降的现状,如何稳定预拌混凝土的各项工作性能聚羧酸高性能减水剂的混凝土泌水调控措施已成为施工单位、混凝土搅拌站、减水剂厂家等相关单位亟需解决的问题。羧酸类减水剂作为最新一代的混凝土减水剂,具有高减水、高保坍、绿色环保、可从分子结构层面量身定制等众多优点。随着技术升级,聚羧酸减水剂价格也基本与传统萘系、脂肪族类产品达到同一水平,应用范围呈爆发式发展。在一些混凝土技术相对成熟的地区,聚羧酸在商混中的应用已经超过六成。但是,技术的更新换代,也暴露出一些需要解决的问题,比如在聚羧酸的具体工程应用过程中,会遇到对砂石含泥量敏感、泌水率不易调控等问题,本文专门就泌水指标调控提出几种有效可行的方案。


  2 混凝土泌水的形成及影响


  混凝土浇注与捣实后初凝前,在骨料的重力挤压作用下,流动性较好的水泥浆和水上浮。部分水分向外上浮至混凝土上表面,产生泌水,同时出现浮浆层。


  在新拌混凝土表面产生少量的泌水是正常的现象,对于新拌混凝土及硬化混凝土的质量也没有不利的影响[1],适量泌水还有助于防止表面裂缝的产生。


  3 泌水调控措施


  使用聚羧酸类减水剂的混凝土,相比使用传统萘系、脂肪族减水剂的混凝土,大多数情况下泌水会低一些,较少的情况泌水会大一些。但是一旦使用羧酸的混凝土出现过度泌水情况,往往调整起来难度是较大的。


  3.1 聚羧酸减水剂分子机构设计


  聚羧酸高性能减水剂可以通过不同的方式减少泌水。首先,聚羧酸减水剂在保证水泥基材料工作性的前提下减少用水量,当拌合物用水量减少时,泌水将显著降低[2]。其次,聚羧酸减水剂具有极好的分散作用,能够将水泥颗粒充分分散到水中,阻止较大颗粒的沉降,从而降低泌水。第三点,聚羧酸分子被吸附在水泥颗粒表面,使水泥颗粒相互排斥,减小絮结在一团的有效水泥颗粒粒径,延缓沉降速度,减少泌水。另外一个优势是,聚羧酸类减水剂的分子具有很强的定制性。分子量较小时,分散性会增加,泌水稍微降低,但同时带来的混凝土流动性损失也应在考虑范围内。类似于分子量对泌水的影响,聚羧酸分子中的主链吸附基团含量、接枝链密度、支链长短等因素对混凝土的泌水都产生影响。


  3.2 聚羧酸减水剂中添加辅料


  在聚羧酸减水剂中添加辅料,如引气剂、消泡剂、促凝剂、缓凝剂、黏度调节剂等都能改善混凝土泌水。引气剂能够减小水的表面张力,引入微小气泡。由于所带的静电荷极性不同,这些微小气泡会吸附在水泥颗粒表面,吸附着气泡的水泥颗粒的平均密度减小,降低沉降速度从而降低泌水[3]。消泡剂机理类似,作用相反。


  促凝剂能够缩短凝结时间,因而固体颗粒沉降时间也将缩短,表面泌水减少。相反地,缓凝剂会增大泌水率,因为它延长了水上升至新拌水泥浆表面的时间。


  黏度调节剂用于改善拌合水的黏度,进而调节固体颗粒沉降速度,实现对泌水的调节。


  3.3 混凝土骨料级配


  适宜的骨料级配,有助于减少泌水,主要体现在砂率、砂的模数两个方面。


  砂率过小时,砂浆量不足,不能在粗骨料的周围形成足够的砂浆层起润滑和填充作用,会降低混合物的流动性,使混凝土拌合物的粘聚性、保水性变差,使混凝土混合物显得粗涩,粗骨料离析,水泥浆流失,水分易析出。适当增加砂率可减少泌水;反之可增加泌水。


  砂的模数对泌水的影响,实际上是指骨料中最小的颗粒部分,尤其是粒径小于0.315mm的部分,对混凝土保水性能尤为关键。适当降低砂的模数,或者添加适量粉砂,有助于减少混凝土泌水;反之可增加泌水。


  3.4 混凝土掺合料


  混凝土的泌水,实质上可以看成是一种更细层次上的离析,水作为液相,所有的固体颗粒统统为固相,泌水的过程就是水的粘滞阻力已不足以克服水泥颗粒的重力的过程。这时考虑掺入一些较细的混合材,如较细的粉煤灰、硅灰等,由于这些材料颗粒较小,不至于与水产生分离,而与水均匀的混合在一起共同构成液相,增大液相粘度,以增强阻止水泥颗粒在重力作用下沉降的能力,因而可减少泌水。


  3.5 水泥


  水泥对混凝土的泌水贡献主要两个方面,一个是细度,一个是掺合料。


  水泥细度的增加对减少泌水有两个积极作用,首先,水泥颗粒粒径的减小意味着沉降速度减缓。另外,水泥颗粒越细,比表面积越大,与水反应的速度加快,黏度增大,系统凝结和硬化也将加快,因此导致固体颗粒沉降的有效时间减少,进而使泌水量减少。


  水泥掺合料的品种不同,也会导致泌水率的差异,这一点与混凝土中掺合料的作用相同,此处不再赘述。


  4 案例


  无锡地铁3号线中铁十四局某工地C30泵送混凝土,配比如下。

20170713111140694069

  该配比在拌楼大试时发现泌水率偏高,混凝土静置极易离析,泵送时堵管风险较大。为保障工程质量,该配比需适当下调泌水率。在混凝土配比不宜大幅调整的情况下,首选了调整减水剂、并在减水剂中添加辅料的思路。通过调整聚羧酸分子量和接支链种类,适当降低了聚羧酸分散性、增加了黏度;经跟踪,硬化后的混凝土表面无裂缝,各项耐久性指标优异。


  5 综述


  混凝土的泌水是把双刃剑,只有控制适宜的泌水率,才能保障混凝土的顺利浇筑和硬化后的各项指标。泌水指标受减水剂、掺合料、水泥、骨料及气温、配合比、施工方法等多种因素的影响,实践证实,文中几种对泌水的调控措施是可行有效的。在发现混凝土泌水率过高或过低时,上下游各相关单位包括施工方、混凝土公司、原材料供应商尤其是外加剂厂家及时采取措施,选用一种或多种方案,控制泌水率在合理范围,有助于消除工程隐患,确保工程质量。


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