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聚竣酸系高效减水剂应用技术探讨
admin在2019-07-02发布 频道:行业资讯 标签:
     
摘要:本文首先阐述了目前我国商品混凝土行业发展的几个趋势,然后分别介绍聚羧酸外加剂的特性,西卡聚羧酸盐外加剂产品分类与性能,“机制砂和聚羧酸系高效减水剂配合使用”的模式。然后结合山东东营营海集团的工程实例,介绍了聚羧酸高效减水剂在配制高强混凝土和自密实混凝土方面的应用。最后结合营海集团在使用西卡聚羧酸产品过程中遇到的问题,重点阐述了几个常见问题并给出了合理的解释和解决思路。

0 前言
  国家基础建设的快速发展,使我国商品混凝土行业发展呈现出新的发展趋势,具体如下:
  (1)大集团化趋势发展。随着一些大型集团的快速发展,它们在商品混凝土行业里面占的市场份额越来越大,例如中联、金隅、山水、冀东以及中建等几大集团公司。
  (2)随着河砂资源的限制开采和日趋紧缺,使得机制砂混凝土技术的推广和应用成为必然趋势。
  (3)随着市场价格竞争的日趋激烈和混凝土外加剂复配技术的推广,使得商品混凝土公司自己复配外加剂使用成为趋势,而聚羧酸外加剂以其简单的复配工艺(得到商品混凝土生产企业的青睐。

1 聚駿酸系高效减水剂特性
  聚羧酸系高性能减水剂通过表面的吸附,具有对水泥颗粒电荷排斥和空间阻隔效应使得其具有以下几方面的特点
  (1)高减水率。减水率可以高达40%以上,例如西卡ViscoCrcte 3000系列。
  (2)显著降低混凝土收缩,大幅减少开裂,提高混凝土的抗渗性。有实验表明使用西卡聚羧酸盐外加剂生产的C6 0混凝土 28天的收缩比使用普通萘系外加剂生产的混凝土收缩小20%左右。
  (3)优良保坍,混凝土拌合物斜落度保持时间长,普通混凝土可以做到2h混凝土坍落度和流动性完全没有损失。
  (4)混凝土黏聚性、勻质性、泵送性好,易于施工。
  (5)凝结时间及强度发展易于控制。
  (6)有害离子含量低,提高混凝土耐久性。
  (7)与胶凝材料兼容性好,有利于聚羧酸减水剂大面积推广应用。
  (8)分子可调,通过调整聚羧酸分子结构使羧酸系减水剂有不同的性能,满足不同的客户需求。
  (9)与其他外加剂的不相容性。几乎大多数的聚羧酸盐高效减水剂,由于其独特的分子结构,都难与其他减水剂相容,尤其是与萘系高效减水剂。应用聚羧酸盐高效减水剂配置混凝土时,混入萘系将降低混凝土初始坍落度或者迅速降低混凝土坍落度,因此在使用时严禁混入萘系高效减水剂。这也是聚羧酸盐高效减水剂没有普及之前限制推广的一个重要因素。
  (10)易于储存。长期储存聚羧酸盐外加剂,建议采用玻璃钢、PE或者不锈钢罐,不宜采用铁罐。
  聚羧酸高效减水剂以其优异性能得到混凝土工作者的青睐,近几年在中国市场得到很好的推广应用,尤其是在铁路、高速路、桥梁以及一些形象工程中。

2 “机制砂-聚羧酸系高效减水剂”搭配使用优势明显
  如前所述,目前我国河砂资源越来越紧缺,机制砂应用技术被逐渐推广。随着机制砂的大面积应用,羧酸系高效减水剂的优势陆续体现出来。这种“机制砂-聚羧酸系高效减水剂”搭配使用的模式优势明显,在山东东营的胜利油田营海实业集团得到了很好的应用。分析山东市场我们可以发现,在机制砂使用较多的城市,往往就是聚羧酸系减水剂应用较多的地方,例如东营、淄博和滨州等。这直接说明了这种“机制砂-聚羧酸系高效减水剂”搭配使用具有明显优势。

3 聚羧酸系高效减水剂在特殊混凝土中的应用
3.1    高强混凝土
  聚羧酸系高效减水剂高减水和良好的混凝土坍落度保持,使其成为配置高强(60)混凝土不可或缺的优质减水剂。正是由于对混凝土强度与和易性要求的不断提高,使得一些商品混凝土公司较高标号混凝土
C40)采用聚羧酸系外加剂,而其他标号采用普通的脂肪族外加剂。
3.2 自密实混凝土
  自密实混凝土应该具有如下的特性:(1)新拌合混凝土必须具有较高的流动度,良好的粘聚性、稳定性和匀质性,不分层、不离析泌水、具有良好的钢筋空隙穿过性能。必须具有极佳的免振捣自密实性能,混凝土应该具有较高的“柔软”度。(2)混凝土硬化后必须具有较高的强度,表里均一,良好的尺寸稳定、耐冻融性能、抗碳化和耐腐蚀性能以及极高的耐久性。
3.3 工程实例
  本文结合营海集团一个具体的工程案例来介绍采用机制砂和聚羧酸外加剂配置C3 0自密实混凝土以及调整过程。按照甲方要求,达到JGJ/T 283-2012标准规定的SF3级自密实混凝土要求,扩展度要求初始和lh以后都达到760mm以上的扩展度,无泌水浮浆现象。
  原材料情况
  (1)水泥:胜利牌水泥P.C 42.5。
  (2)粉煤灰:胜利电厂n级。
  (3)机制砂:水洗机制砂,偏粗(细度模数3.8),石粉含量、细颗粒含量少,如图1所示。
  (4)碎石:0.5mm碎石。
  (5)Sika外加剂。
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图1 试验采用的机制砂
表1  C30SF3级自密实混凝土配合比设计
  水泥 粉煤灰 机制砂 碎石 外加剂 含气量 扩展度
  胜利牌P • C 42.5 胜利电厂 水洗较粗 5mm Sika (2.2%) 初始 lh后
配比 48 0 100 89 670 13.2 190    
比重 3. 0 2.4 2.75 2.75 1.04 1.0 780/800 800/800
体积 16 41.7 323.7 243.6 12.7 190 28    
 
 
  采用上述原材料和配合比,生产出的混凝土完全满足JGJ/T 283-2012标准规定的SF3级自密实混凝土要求和客户要求,而且施工过程顺利,拆模后混凝土构件密实度好、外观好,得到客户的肯定和好评。
  混凝土到达工地现场后检测照片和混凝土现场施工照片如图2和图3所示。
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图2混凝土到达工地现场后检测照片
 
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图3混凝土现场施工照片
 
4 西卡聚羧酸系高效减水剂使用过程中的常见问题以及解决思路
  混凝土生产、运输、施工过程都会遇到适应性问题。适应性的问题成为困扰混凝土工作者的一个难题,影响聚羧酸外加剂的应用效果和推广应用。适应性的问题是一个极其错综复杂的问题:它与当地的原材料有关,与各地的气候条件有关,还涉及到水泥化学、高分子材料学、表面物理化学和电化学等多方面的知识。下面介绍近两年营海集团在使用西卡聚羧酸系减水剂过程中遇到的几个小问题以及解决思路。
4.1 掺量与各种材料的适应性敏感,最佳掺量不易把握
  外加剂掺量会随砂石、水泥以及各种混凝土掺合料的波动而产生波动,外加剂掺量在混凝土实际生产过程中不是一成不变。其中比较常见的影响外加剂掺量的因素有下面几点
  (1)机制砂的颗粒级配、石粉含量、含泥量等因素影响外加剂掺量
  (2)水泥方面的因素:矿物成分、碱含量、掺合料、细度、助磨剂等均对水泥与羧酸外加剂的相容性产生影响。
  (3)粉煤灰粉煤灰的烧失量、细度、需水量等也严重影响外加剂掺量。
  通过下面几组实验数据可以看出机制砂质量对外加剂掺量的影响,供读者参考。各种机制砂技术指标:

 

 
 

含泥量%)

 
 

亚甲蓝值

 
 

细度模数

 
 

A#(干净

 
 

3.2

 
 

1.10

 
 

3.68

 
 

B#(脏差)

 
 

5.3

 
 

2. 35

 
 

3.34

 
 

C#(干石粉砂)

 
 

--

 
 

1.25

 
 

3.56

 
 试验结果:
  水泥 粉煤灰 湿机制砂 干石粉砂 中石 小石 外加剂(w%) 坍落度 扩展度
1 170 340 60 480 (A#) 400 300 640 2.0 % 220 550/540
2 170 340 60 480 (B#) 400 300 640 2.0 % 160  -
3 170 340 60 480 (B#) 400 300 640 2.3 % 215 520/530
4 170 340 60 880 (B#) 0 300 640 2.3 % 150
 
  备注:A#为干净机制砂;B#为脏差机制砂;干机制砂为C#干石粉砂(石粉含量11.2%)。 
  通过上述实验数据可以发现,机制砂含泥量和亚甲蓝值对外加剂掺量影响明显。
4.2 外加剂掺量随温度变化敏感
  外界温度的高低直接影响水泥水化速度,从而决定了混凝土坍落度经时损失受温度影响。气温偏高会造成坍落度损失过快;而温度过低又会造成凝结时间延长影响施工进度。同一季节白天、晚上外加剂掺量变化不会超过0.1的掺量,如果白天与晚上掺量变化太大,主要考虑因素还是原材料变化导致。
4.3  机制砂细度、含泥量对外加剂的影响
  (1)含泥量严重影响外加剂的掺量,具体影响结果参考问题1实验数据。
  (2)水洗机制砂普遍偏粗颗粒级配不好,造成和易性差,调整过程应为适当提高胶凝材料的情况下降低石子总用量和大石子所占的比例。具体调整实例如下所示:
  原村料
  水泥:胜利水泥P.C 42.5。
  粉煤灰:胜利发电厂||级。
  机制砂:水洗的湿机制砂细度模数3. 9左右。
  外加剂:西卡聚羧酸高效减水剂ViscoCrete1210。
No. 水泥 粉煤灰 机制砂 大石子 小石子 外加剂
调整前 170 320 65 900 620 300 7.5
调整后 175 330 75 920 380 520 7.2
 
4.4 机制砂含气量不容易引入,造成混凝土含气量偏低
  机制砂不容易引入稳定的气泡是由于机制砂为多棱角、片状颗粒造成的。在强制性机械搅拌过程中不容易形成稳定的微小气泡。西卡聚羧酸系高效减水剂本身具有一定的引气效果,另外西卡引气剂Sika
 AER50-C具有较好的引气效果,通过引入分布均勻,稳定而且封闭的微小气泡,极大的改善了混凝土的和易性,显著提高混凝土流动性能,减少混凝土离析泌水现象的发生。客户可以通过具体实验确定西卡引气剂AER50-C的掺量,推荐掺量(0.1%〜0.3%)。
4.5 干、湿机制砂的搭配比例对外加剂的影响
  水洗的湿机制砂比较干净但普遍偏粗、细颗粒缺失、颗粒级配不好,而干机制砂未经过水洗,石粉含量高,对聚羧酸外加剂产生一定吸附,影响外加剂减水效果的发挥,外加剂掺量会提高,而且当混凝土强度等级较低、胶凝材料不足的情况下,过多的掺加石粉含量高的干石粉砂,还容易发生混凝土脱模后出现“浮灰”现象。而采用两种砂搭配使用可以在一定程度上取长补短、相互补充,但是至于什么样的搭配比例最合适,需要根据生产和试验的实际情况来调整。
  下面给出一组营海集团的试验数据,供读者参考:
  水泥 粉煤灰 湿机制砂 干机制砂 中石 小石 外加剂(w%) 3min lh
1 170 320 70 610 260 300 640 2.0 % 205 180
500/510 450/460
2 170 320 70 460 400 310 640 2.0% 220 200
530/540 470/480
3 170 320 70 250 600 320 640 2.0% 220 160
5 0/530 --- 
  结论此实验干石粉砂石粉含量较高(11.2%),但亚甲蓝值不高(1.25)。石粉含量的增加降低了砂总体细度模数,提高混凝土和易性,但影响混凝土的经时损失。
 
4.6 混凝土黏度大,不容易泵送施工,不好收面
  外加剂掺量偏高,用水量偏低,混凝土黏度会增加,并易产生后期坍落度“返大”的现象,不易泵送。所以在保证混凝土合理用水量和外加剂掺量,不要刻意降低用水量或外加剂掺量。
  另外应该注意的是胶凝材料或者石粉等其他的细粉颗粒多,也会造成混凝土黏度偏大,影响施工。
4.7 返大混凝土出机状态良好,经时后坍落度返而变大
  混凝土坍落度经时反而变大,这种现象的发生主要应该考虑以下几个方面的原因:
  (1) 外加剂影响
  混凝土外加剂中缓凝成分过多,或其中一种聚羧酸缓释作用过于强烈,混凝土易于在一段时间后产生泌水,直接导致混凝土后期坍落度增长或更严重至其离淅,产生明显的滞后返大现象(此现象易于在气候变化或胶凝材料需水量减小的情况下出现)。
  解决方法:调整外力n剂组份,减少缓释组分用量。
  (2)混凝土强度等级的影响
  在混凝土中,高强度等级易于发生滞后现象,主要原因是高强度等级中胶凝材料比例较大,混凝土外加剂在掺加比例高的情况下分散较慢,在没有充分搅拌的情况下,一般生产中容易判断为外加剂掺量不够,这样容易超量加入外加剂,产生滞后现象。
  解决办法:保证水灰比,生产时适当延长搅拌时间。
  (3)砂的影响
  在生产中,砂偏粗容易产生滞后现象。此现象主要是混凝中由于砂偏粗,导致混凝土中浆体包裹不住石子,混凝土在生产及运输中处于运动状态时,表面上看效果不错,可经过压力泵送或浇筑完成后,会有明显的石子沉降、跑浆的现象,我们可以归为滞后现象。
  解决办法:适量另入较小细度模数的砂,调整配合比或适量提高混凝土含气量,改变混凝土和易性。另外,混凝土状态不能只看动态,也要注意静态。应取适量混凝土静置一段时间后再观察,如有泌水、跑浆等问题应及时调整。

5 结论
  要解决好聚羧酸系高性能减水剂使用过程中遇到的各种问题需要原材料供应商、外加剂厂和商品混凝土生产企业共同解决。首先我们必须认识到无论何种外加剂都存在适应性的问题;其次要在多次试验的基础上,针对不同的原材料来复配调整外力n剂配方和确定外加剂的掺量,最后还必须在混凝土生产施工过程中进一步跟进优化和调整。总之加强各种原材料进厂控制,是控制好混凝土质量的头等大事!
参考文献
[1]
 吴中伟,廉慧珍.高性能混凝土 [M].北京:中国铁道出版社,1999.
[2] 刘国栋,关志梅,魏春涛,等.砂子含泥量对掺用聚羧酸高效减水剂混凝土性能的影响及有效对策[J].商
品混凝土,2008 (3):15-18.
含泥量(M) 亚甲蓝值 细度模数
A-(干净) 3. 2 丄1 0 3. 68
B-(脏差) 5. 3 2. 35 3. 34
C-(干石粉砂)   1.25 3. 56
作者:王洪刚 刘国平 王建国
信息来源:混凝土视频网 
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