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              聚羧酸鹽減水劑在混凝土中引入氣泡質量的研究
              時間:2019-08-02 21:46:02
              摘要:采用將消泡劑和引氣劑與聚羧酸鹽減水劑進行複配的方法,研究了“先消後引”技術對水泥淨漿\混凝土性能的影響。研究表明,“先消後引”技術不僅可以減少水泥淨漿流動度損失,而且可以降低混凝土坍落度損失、改善和易性、泌水性,提高混凝土的抗壓強度。 
              1、前言
                  商品混凝土已經基本取代了現場攪拌混凝土,但商品混凝土中大多使用減水劑,減水劑作為一種表麵活性劑,會在混凝土中引入一些氣泡[1]。而這些氣泡並非所有都是有益的,一般認為泡徑小、分布均勻、構造穩定的氣泡是有益的氣泡;反之,泡徑大且尺寸不一、不均勻、不穩定的氣泡就是有害氣泡[1,2]。適當控製減水劑在混凝土中引入的這些氣泡的數量和質量,可以使混凝土的抗滲性、耐久性得到大大的提高。
                  聚羧酸鹽減水劑作為新型的高效減水劑,可以使混凝土的強度、和易性得到大大提高,但由於聚羧酸鹽減水劑也會在混凝土中引入一些氣泡,且引入的氣泡含量和質量不穩定,有時反而會影響混凝土整體性能[2,3]。本文采用“先消後引”技術對聚羧酸鹽減水劑進行處理,研究了經處理過的聚羧酸鹽減水劑對水泥淨漿和混凝土性能的影響。
               2、試驗過程
               2.1原材料
               水泥:P.O.32.5,蘇州市金貓水泥廠;
               細集料:河砂,細度模數為2.8;
               粗集料:石子,級配為5—31.5mm;
               減水劑:聚羧酸鹽減水劑8H,含固量20%,弗克新型建材有限公司;
               消泡劑:FK-6,弗克新型建材有限公司;
               引氣劑:鬆香類(三萜),脂肪酸類1,脂肪酸類2,脂肪族硫酸鹽(ST-405),國外的引氣劑(FK-12)。
               2.2 試驗方法
                  本文設計了3種不同組分的水泥淨漿和混凝土,第1組(試樣A)僅使用聚羧酸鹽減水劑8H,不複配其它外加劑;第2組(試樣B)在聚羧酸鹽減水劑8H中直接摻加消泡劑組成新的產品;第3組(試樣C)先在聚羧酸鹽減水劑中摻加消泡劑,再分別摻加五種不同的引氣劑組成五種新的產品(C1、C2、C3、C4、C5)。對這3種不同組分的水泥淨漿和混凝土,分別參照GB8077—2000《混凝土外加劑勻質性試驗方法》、JC473-2001《混凝土泵送劑》、GBJ80《普通混凝土拌合物性能方法》、GBJ-81-85《普通混凝土基本力學性能試驗標準方法》測定其淨漿流動度和混凝土各項性能,並分析比較了加入消氣劑及引氣劑後的效果。
               3、試驗結果與分析
               3.1“先消後引”技術對水泥淨漿流動度的影響
                  首先按照GB8077—2000《混凝土外加劑勻質性試驗方法》對水泥淨漿進行了流動度損失檢測,試驗結果見表1。表中C1、C2、C3、C4、C5為試樣C的不同品種,其中C1為摻引氣劑三萜的新品種,C2為摻引氣劑脂肪類1的新品種,C3為摻為摻引氣劑脂肪類2的新品種,C4為摻引氣劑ST-405的新品種,C5為摻引氣劑FK-12的新品種。
              表1 水泥淨漿流動度試驗結果
              試驗編號 摻量(%) 初始流動度(mm) 1小時流動度(mm) 1h流動度損失率(%) 用水量(g)
              8H FK-6  
              A 1 0 0 291 233 19.9 87
              B 1 0. 01 0 267 230 13.9 87
              C1 1 0.01 0.02 319 298 6.29 87
              C2 1 0.01 0.02 285 221 22.5 87
              C3 1 0.01 0.02 292 237 18.9 87
              C4 1 0.01 0.02 292 221 24.7 87
              C5 1 0.01 0.02 299 237 20.7 87

                  由表1可知,摻入消泡劑FK-6(試樣B),水泥淨漿初始流動度隻有267mm低於試樣A的初始流動度,這是由於氣泡具有滾珠效應,可以增加水泥淨漿的初始流動性能[4] ,摻入消泡劑後消除了尺寸較大、不均勻的氣泡,從而使其初始流動度降低。試樣B的水泥淨漿流動損失率相對於試樣A而言降低了6%,隻摻加聚羧酸鹽減水劑的水泥淨漿中存在較多的不均勻氣泡,經過一段時間後氣泡破滅消失,其流動度相應降低很多;而摻入經消泡劑處理的減水劑,消除了水泥淨漿中尺寸不一、不均勻的氣泡,使其氣泡數量減少,經過一段時間後,水泥淨漿中消失的氣泡數量也很少,故而摻消泡劑後的淨漿1h流動度損失比隻摻聚羧酸鹽減水劑的小。
              從表1中可以看出,摻入5種引氣劑(試樣C)的水泥淨漿流動度相對於試樣B而言明顯提高,其中C1的初始流動度達到319mm。但是C2、C3、C4和C5的1h淨漿流動度損失率也相應有所升高。從圖1中可以直觀看到摻量相同,摻入引氣劑三萜(C1)的1h水泥淨漿流動度損失率是最小的,比隻摻聚羧酸鹽減水劑的試樣A的流動度損失率降低了13.61%,也小於試樣B的淨漿流動度損失。這說明引氣劑三萜所引氣泡質量是很好的微小的、均勻的氣泡,可以填充於水泥水化產物顆粒空隙中,減少了體係中自由水的蒸發,從而提高其淨漿流動度,降低流動度損失。采用“先消後引”工藝可以改善水泥淨漿性能。
              3.2“先消後引”技術對混凝土性能的影響
                 參照相關標準對試樣的混凝土坍落度損失、和易性、泌水性、含氣量、抗壓強度等指標進行檢測,結果見2。
                 從表2的試驗結果看出,試樣B的初始坍落度隻有200mm,比試樣A小10mm,而1h坍落度試樣B卻比試樣A高15mm。消泡劑在混凝土與在水泥淨漿中的作用機理類似,所以摻入消泡劑後混凝土坍落度損失明顯降低。試樣C中摻不同引氣劑對混凝土的坍落度的影響不同,從混凝土坍落度損失圖2中同樣可以發現不同的引氣劑其混凝土坍落度損失程度也不同。其中試樣C2、C3和C4混凝土坍落度損失比試樣A的45.2%還高,C5的坍落度損失雖然小於試樣A,但卻高於試樣B的。隻有試樣C1坍落度及其損失都與試樣B一樣,這可能是由於三萜與聚羧酸鹽減水劑及消泡劑的化學相容性較好。這說明在選擇引氣劑時,要考慮不同外加劑之間的相容性問題,使用化學相容性較好的引氣劑。
               
              表2 混凝土相關性能試驗結果
              試驗編號 摻量(%) 初始坍落度(mm) 1小時坍落度(mm) 1h坍落度損失率(%) 含氣量(%) 和易性改善 泌水現象 抗壓強度(MPa)
              8H FK-6 消泡劑 7d 28d
              A 1 0 0 210 115 45.2 7 較差 少泌 45.1 77.3
              B 1 0. 01 0 200 130 35 2 較差 微泌 55.2 95.4
              C1 1 0.01 0.0002 200 130 35 2.3 較好 不泌 57.5 99.2
              C2 1 0.01 0.0002 200 100 50 3.1 較好 微泌 47.1 79.4
              C3 1 0.01 0.0002 215 90 58.14 2.1 較好 微泌 48.5 84.6
              C4 1 0.01 0.0002 220 65 70.45 3.4 較好 微泌 43.5 79.2
              C5 1 0.01 0.0002 220 130 40.91 2.5 較好 不泌 51.6 90.5

                 由表2試驗結果分析,在僅使用聚羧酸鹽減水劑的混凝土中加入消泡劑(試樣B),混凝土含氣量由7% 降低至2 %,泌水現象有所改善,7d和28d的抗壓強度都提高了,這表明消泡劑具有明顯的消氣作用。而在加入消泡劑後再加入引氣劑(試樣C),混凝土的含氣量比試樣B有所增加,但都小於試樣A的7%,和易性明顯改善,7d和28d 的抗壓強度相對於試樣A都有所增強。尤其是摻加三萜引氣劑的試樣C1,混凝土的含氣量相對於試樣B增加15%,和易性較好,不泌水,7d 和28d 的抗壓強度分別比試樣B的抗壓強度增加了2.3MPa、3.8MPa。這可能是由於引氣劑引入了適量微小、均勻的氣泡,使得混凝土內部結構致密化,從而增加了混凝土的抗壓強度和抗滲性[6]。這表明采用“先消後引”工藝處理聚羧酸減水劑,在提高混凝土的綜合性能方麵發揮了顯著作用。
                4 結論
                  1、聚羧酸鹽減水劑(原液)應用於混凝土時,自然含氣量較高、氣泡質量不良。“先消後引”技術可消除這種影響並在混凝土內部引入尺寸微小,封閉獨立且分布均勻的氣泡。該技術可應用於要求含氣量恒定重要結構、對混凝土抗凍性要求較高的工程等,它可以使混凝土的含氣量得到有效的控製,有利於全麵提高混凝土的質量。
                  2、消泡劑摻入後可降低混凝土坍落度損失,增加混凝土抗壓強度。
                  3、不同引氣劑引起的“先消後引”技術效果不同,但對混凝土的性能都能得到一定的提高。
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