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聚羧酸系高性能减水剂在低标号混凝土中的适应性及经济分析
发布者:管理员   |   发布时间:2018-08-17   |   所属分类:行业知识   |   阅读次数:1010

  摘 要:近年来,聚羧酸减水剂在国内外的研究与应用发展迅速,为混凝土技术的进展注入了新的活力。然而任何一种新材料的推广应用都不是呼帆风顺的,其中最大的阻力来自于对已有材料非常熟悉,因此形成惯性。总之,摆脱对已有减水剂使用经验的束缚,尽快了解新型减水剂的特性和相关技术,是推进其在我国混凝土工程建设中应用的必由之路。

  关键词:聚羧酸系减水别 适应性 综合性能 性价比

  1 前言

  21 世纪混凝土技术的主流向绿色环保、高强度、高性能方向迅猛发展,而混凝土中砂石的质量却呈下降趋势,此消彼长,自然就对混凝土的重要组分之一— 高效减水剂提出了更高、更全面的要求。混凝土生产厂家使用第二代萘系减水剂已经积累了丰富的经验,但是在清水、自密实、高强度混凝土的生产上使用萘系减水剂还是不能完全满足要求。因此,减水剂发展史上的第三代产品— 聚羧酸系高性能减水剂,以其独特、顺应发展潮流的低掺量、高减水率、混凝土拌和物坍落度损失小、低收缩、环境友好等优点,越来越被大家所认可。搅拌站的原材料成本自使用矿粉有较大幅度下降后,使用现有原材料已经几乎没有下降空间,所以期望新一代减水剂的使用能对这些问题予以解决。

  与萘系减水剂相比较,聚羧酸系高性能减水剂的性能有明显的优势,具有掺量低、增强效果好、坍落度保持性好、与水泥适应性较好等特点,是配制低水胶比、高强、高耐久性混凝土的首选。因此一些预拌混凝土生产厂家,在高标号混凝土的生产中,尝试着使用聚羧酸系高性能减水剂。

  2 聚羧酸型减水剂在大体积混凝土中的适应性

  目前,聚羧酸型减水剂由于种种原因价格较高,而低标号混凝土价格较低,因此大多数混凝土生产厂家只在高标号混凝土及特殊混凝土中使用,很少在低标号混凝土及大体积混凝土中使用,认为低标号混凝土会因为聚羧酸型减水剂价格较高而提高混凝土成本,因此聚羧酸型减水剂的使用受到了局限。本文主要研究聚羧酸系高性能减水剂在低标号、大体积混凝土中对混凝土工作性能的影响。由于低标号混凝土及大体积混凝土粉煤灰掺量较大,因此必须考虑聚羧酸型减水剂与其适应性。

  2.1 聚羧酸型减水剂与不同水泥混凝土的适应性

  减水剂选用天津减水剂厂生产的“巨龙”牌 UNF 一SAST 聚羧酸系高性能减水剂,具体性能指标见表1、表2。

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  我们按照基准配合比,用3 个厂家的水泥,在用水量相同的情况下,进行了适应性试验,结果见表 4 。

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  结果显示,使用不同厂家水泥进行试验,聚羧酸系高性能减水剂对水泥适应性很好,对混凝土性能指标无明显影响。

  2.2 聚羧酸型减水剂与粉煤灰的适应性

  2.2.1 试验用原材料

  (1 ) 水泥:琉璃河P.042.5水泥;

  (2 ) 砂:琢州天然砂与三河机制砂的混合砂(细度模数2.6);

  (3 ) 石:三河5 一25mm 连续级配碎石;

  (4 ) 粉煤灰:选用北京地区使用的6个厂家的1级粉煤灰,分别编号为FA 一1一FA 一6,具体性能指标见表5。

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  2.2.2 试脸方法及结果

  我们按照基准配合比,选用北京地区6个常用厂家的1级粉煤灰,在用水量和减水剂掺量相同的情况下,进行了适应性试验,结果见表6。

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  掺加不同厂家粉煤灰的混凝土对比试验结果显示,聚羧酸系高性能减水剂对粉煤灰的适应性有很大差别:FA 一1 和 FA 一5 极度不适应聚羧酸减水剂,混凝土基本无可操作性,且坍落度损失很快;FA 一3 可操作性很差;FA 一2、FA 一4 和FA 一6 粉煤灰对聚羧酸减水剂适应性很好。我们又从中选出综合性能最好的 FA 一4 粉煤灰进行了不同砂率混凝土的试验。

  2.3 聚羧酸型减水剂与砂率的适应性

  2.3.1 试脸用砂

  我们采用琢州天然砂与三河机制砂的混合砂,其均化比例及相应细度模数见表7。

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  2.3.2 试验方法及结果

  在用水量不变的前提下,根据混合砂细度模数的变化,以2% 的幅度调整砂率,并适当调整减水剂掺量,试验结果见表8、表9。

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  不同砂率的混凝土比较试验显示,砂率的大小对掺加聚羧酸系减水剂混凝土性能影响很大,砂率大的混凝土工作性能极差,几乎无可操作性,而随着砂率的降低,混凝土的工作性能逐渐得到改善,直至最佳效果。

  2.4 分 析

  (1)试验结果表明,UNF 一SAST 聚羧酸系高性能减水剂由于具有独特的梳状分子结构,能在水泥颗粒表面形成立体保护层,在相同配合比的情况下,对水泥的适应性很好;

  (2)羧酸系高性能减水剂在相同配合比的情况下,对粉煤灰的适应性要求较高,主要对二次研磨的粉煤灰适应性较差(本文中FA 一1和FA 一5 为二次研磨粉煤灰);

  (3 ) 聚羧酸系高性能减水剂对机制砂混凝土的砂率要求较高,在配制机制砂混凝土时,要首先进行合理均化,以期达到降低砂率,提高适应性的效果。

  (4)了解了羧酸系高性能减水剂与各种原材料的适应性,只要选择好合适的原材料,完全可以用于低标号、大体积混凝土中,不但可使混凝土保持良好的性能,同时也可降低混凝土的成本。

  3 聚羧酸型减水剂在大体积混凝土中的应用

  我们在中央电视台新台址工程底板浇筑中采用聚羧酸系减水剂混凝土。经过建工商品混凝土中心与中建总包技术部反复试验,选定天津减水剂厂的UNF 一SAST 高效减水剂,同时选定与其适应性较好的琉璃河水泥、山东的华能粉煤灰,中央电视台新台址工程底板混凝土配合比见表1 0 。

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  2005年10月26日,商品混凝土中心为该工程成功浇筑了聚羧酸系减水剂混凝土2300m,初凝时间22h,终凝26h,延缓了水泥水化时间,水泥比普通混凝土减少60kg,胶凝材料总用量比普通混凝土少30kg,有效控制了温度应力裂缝,得到了施工方的好评。

  4 聚羧酸减水剂的经济效益

  现阶段国内使用的进口聚羧酸减水剂技术每吨售价8000元左右,比起萘系2400 元/ t 价格高出三倍,感觉成本要高很多,但是采用这种减水剂后,随着用水量的降低,胶凝材料相应减少,并且聚羧酸减水剂掺量为1% 左右,所以C40 综合成本较萘系混凝土成本较低。

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  表11 是以C40,C60混凝土为例,使用聚羧酸减水剂与现生产使用的萘系减水剂混凝土的成本比较。其中C40单方节约成本10元/扩,C60单方节约成本18 元/m 3 ,考虑凝结时间和早期强度等因素,聚羧酸系减水剂混凝土成本上浮4 元,那么C40单方节约成本6元/扩,C60单方节约成本1 4 元/扩。根据商品混凝土中心2004年产量计算,C40共计75000方,单方按照节余6元计算,全年仅 C40 强度等级的混凝土就能节余45万元。由此可见,聚羧酸系减水剂在低标号混凝土中的合理应用,带来的经济效益是非常可观的。如果要从社会效益来考虑,由于聚羧酸系减水剂在生产及使用当中对环境污染小,掺人混凝土中,使混凝土的密实性好、收缩小、耐久性提高,则非常有利于可持续发展。

  5 结 论

  与萘系减水剂相比较,聚羧酸系高性能减水剂的性能有明显的优势,对于混凝土的综合性能有所提高,性价比在现阶段还是具有相当的竞争力,所以建议全面推广,这对于提高我国建设工程中的混凝土质量意义重大。

  参 考 文 献

  (1〕聚羧酸系高性能减水剂及其应用技术. 北京:机械工业出版社,2005 .

  (2〕郭延辉,赵宵龙,郭京育,等. 混凝土外加剂及其应用技术. 北京:机械工业出版社,2004




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