不同高效減水劑在高流動性混凝土中的應(yīng)用研究

1、工程科技與教育學(xué)刊 第七卷 第二期 民國九十九四月 第198202頁同高效減水劑在高動性混凝土中的應(yīng)用研究馮慶革1,2、常海燕1、陳正2、姜1、楊峰21.2. 廣西大學(xué) 環(huán)境學(xué)院 廣西大學(xué) 工程防災(zāi)和結(jié)構(gòu)安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室E-mail : fengqg摘 要在水膠比為0.35下，用同型的高效減水劑配製高動混凝土，研究高動性混凝土的工作性和學(xué)性能；研究結(jié)果表明，氨基磺酸鹽系減水劑適合用於配製高動性混凝土，在混凝土中摻為0.39%時，混凝土的坍和擴(kuò)展分別大於25cm和55cm，混凝土顯示好的動性和自密實(shí)性，28天抗壓強(qiáng)達(dá)50MPa以上，較好的滿足高溫天氣下混凝土施工的要求。關(guān)鍵詞：高效減水劑 高

2、動性混凝土 工作性能 氨基磺酸鹽系1. 前 言高動性混凝土，亦稱為自密實(shí)混凝土(Self-compacting concrete)，指混凝土拌合物主要靠自重，需要振搗即可充滿模型和包裹鋼筋，屬於高性能混凝土的一種1、2、3。高動性混凝土製備的關(guān)鍵在於組成材和工藝過程，在組成材和配合比方面，通常使用高效減水劑和超細(xì)礦物摻合；高效減水劑應(yīng)是性能好、能滿足實(shí)際需要的減水劑，除具有高效減水、改善混凝土孔結(jié)構(gòu)和密實(shí)程等性能外，還能控制混凝土的坍損失，好地解決混凝土的引氣、緩凝、水等問題，高效減水劑是解決高動性混凝土在低用水條件下，獲得最佳施工性能可缺少的重要組分，沒有高性能減水劑就可能配製生產(chǎn)高動性混凝

3、土4、5、6。目前混凝土市場上使用最大是萘系和改性萘系高效減水劑，該減水劑具有生產(chǎn)工藝成熟、引氣、緩凝、水適用性好等特點(diǎn)，但坍損失較大，滿足工程施工要求。氨基磺酸系高效減水劑（以下簡稱ASP劑）減水增強(qiáng)效果比萘系好，小摻即可獲得高減水，但能提高混凝土的早期強(qiáng)，也能大幅提高後期強(qiáng)，適宜配製高性能混凝土，是較有發(fā)展前途的外加劑之一。這三種型高效減水劑各有特點(diǎn)，但是應(yīng)用在高動性混凝土上的多，特別是在地處亞熱帶的地區(qū)，該地區(qū)具有高溫天氣持續(xù)時間長的特點(diǎn)，在實(shí)際施工過程中，要求混凝土需在一定時間內(nèi)保持較好的動性，即混凝土坍的經(jīng)時損失要小，因而研究這三高效減水劑應(yīng)用於高動性混凝土，對在亞熱帶地區(qū)製備符合好

4、工作性能與學(xué)性能的高動性混凝土，具有重要的實(shí)際價值7、8、9、10、11、12。©2010 National Kaohsiung University of Applied Sciences, ISSN 1813-3851199馮慶革、常海燕、陳正、姜、楊峰2. 原材(1) 水，某廠PO42.5R，水物性能表1; (2) 粉煤灰，其化學(xué)成份和物性能表2;(3) 集，粗集使用最大徑為20mm，密為2.71g/cm3的碎石，細(xì)集密為2.53g/cm3，細(xì)模為2.59的河砂;(4) 減水劑，萘系減水劑：固體含33%，減水17%，取自同達(dá)盛混凝土公司；改性萘系減水劑：固體含29%，減水27%

5、，取自鴻基混凝土公司；氨基磺酸系減水劑（下稱ASP劑）：固含30%，減水30%，實(shí)驗(yàn)室合成。3. 試驗(yàn)方法3.1 配合比高動性混凝土應(yīng)達(dá)到的工作性能為：a. 配製後的高動性混凝土析、水、和性好;b. 配製後的高動性混凝土的坍和擴(kuò)展大於25cm和50cm; c. 混凝土在60分鐘內(nèi)保持態(tài)化，坍損失少。為遴選出滿足製備高動性混凝土要求的高效減水劑，通過實(shí)驗(yàn)，比較三種減水劑配製高動性混凝土的工作性能, 試驗(yàn)固定水膠比為0.35, 用同減水劑及其用調(diào)整新拌混凝土工作性，主要觀察新拌混凝土工作性能變化，混凝土配合比表3中編號1至14。在此基礎(chǔ)上，用效果明顯的高效減水劑配製高動性混凝土，詳細(xì)研究高動性混凝

6、土的填充性和配筋通過性等工作性能和學(xué)性能，配合比如表4編號12、15和16所示。表中減水劑摻為減水劑中有效固體成份與膠結(jié)用的比值，粉煤灰摻是指粉煤灰的用占整個混凝土膠結(jié)用的百分比。減水劑種用代碼表示，A為萘系減水劑，B為改性萘系減水劑，C為氨基磺酸系減水劑。表1 水的物性能R80篩餘 /%抗壓強(qiáng)比表面積/m2/kg標(biāo)準(zhǔn) 稠 /%初凝/Min終凝/Min/MPaSO3燒失 /%混合材摻 /%MgO/%/%3d 28d1.3387 26 134 188 30.3 54.02.293.63 12.2 1.08表2 粉煤灰的化學(xué)成份及物性能SiO2 /%Al2O3/%Fe2O3 /%CaO/%MgO/

7、%SO3 /%燒失 /%密 /g/cm3細(xì) /%比表面積 /m2/kg51.56 23.118.67 2.341.20 0.240.61 2.26 5.3 384同高效減水劑在高動性混凝土中的應(yīng)用研究 200表3混凝土配合比編號水 /kg/m3水 /kg/m3粉煤灰/kg/m3粗骨/kg/m3細(xì)骨/kg/m3減水劑 /kg/m3減水劑種 /減水劑摻/% 0.001 200 570 0 920 750 02 200 570 0 920 750 5.5 A 0.32 3 200 570 0 920 750 7.8 A 0.45 4 200 570 0 920 750 8.8 A 0.51 5 20

8、0 570 0 920 750 10.4 A 0.60 6 210 540 60 770 770 13.7 B 0.66 7 210 540 60 770 770 15.5 B 0.75 8 210 540 60 770 770 17.0 B 0.82 9 210 540 60 770 770 17.8 B 0.86 10 210 540 60 770 770 17.8 B 0.86 11 210 600 0 770 770 6.6 C 12 210 600 0 770 770 7.8 C 13 210 600 0 770 770 8.6 C 14 210 600 0 770 770 9.0

9、C 16 210 420 180 770 770 8.3 C3.2 試件成型、養(yǎng)護(hù)與測試混凝土的攪拌制為：膠結(jié)、砂幹拌混合攪拌30s後，加約80%的水和減水劑（水和減水劑先混合），攪拌90s，加入碎石、剩餘的水和減水劑再攪拌90s。養(yǎng)護(hù)方式：在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)，溫（20±3），濕90%以上。新拌混凝土測定坍、擴(kuò)展、L型槽混凝土配筋通過時間測定V型斗通過時間13，並計算拌合物的塑性粘Rc和屈服值c的大小。混凝土的28d齡期強(qiáng)測試按普通混凝土學(xué)性能試驗(yàn)方法（GB50081-2002）的規(guī)定進(jìn)。0.33 0.39 0.43 0.45 0.4215 210 510 90 770 770 8.3

10、 C 0.42圖1減水劑摻對混凝土坍的影響 圖2 減水劑摻對混凝土擴(kuò)展的影響201馮慶革、常海燕、陳正、姜、楊峰4. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析4.1同減水劑下高動性混凝土的工作性能從圖1和2可知，使用萘系減水劑或改性萘系減水劑時，隨著減水劑摻的增加，混凝土的動性能有所增加，但當(dāng)減水劑的摻提高到一定值（萘系摻為0.50%，改性萘系摻為0.75%）以後，隨著減水劑的進(jìn)一步添加，新拌混凝土分別出現(xiàn)析、水的現(xiàn)象。當(dāng)改性萘系減水劑的摻提高到0.86%時，新拌混凝土嚴(yán)重析。在這個條件下，萘系減水劑摻的飽和點(diǎn)為0.50%左右，改性萘系減水劑摻的飽和點(diǎn)為0.75%左右。用此萘系減水劑和改性萘系減水劑能配製動性較好的混凝

11、土，其最佳動性能分別為：坍22cm，擴(kuò)展48.5cm和坍23cm，擴(kuò)展50cm，達(dá)到高動性混凝土的配製要求。當(dāng)採用氨基磺酸系減水劑後，混凝土的動性能又有較大的提高，當(dāng)氨基磺酸系減水劑的摻提高到0.40%以後，再添加減水劑，新拌混凝土出現(xiàn)水的現(xiàn)象，在這個條件上，氨基磺酸系減水劑的摻飽和點(diǎn)為0.40%左右。用該氨基磺酸系減水劑能成功配製成動性最好的混凝土，配製出的混凝土勻質(zhì)性較好，動性好，析水，且用比以上種萘系減水劑的少，其動性能為：坍26.5cm，擴(kuò)展55cm。4.2 使用氨基系高效減水劑的高動性混凝土的性能在固定用的氨基系高效減水劑下配製的高動性混凝土的性質(zhì)如表4所示，我們用V型斗混凝土變性試

12、驗(yàn)儀測定0.35水膠比條件下?lián)郊臃勖夯一炷恋膭有?，同時也進(jìn)其填充性和配筋通過性的研究。表4 混凝土動特性和抗壓強(qiáng)編號 坍/cm 擴(kuò)展 V型斗通/cm 過時間/s c Rc/s -1L型槽標(biāo)線通過時間/s 28天抗壓強(qiáng)/MPa20cm 40cm54.955.252.0 1 26.5 54/54 5.60 6.292 26.5 61/62 3.65 8.463 26.5 61/64 4.04 8.761.79 1.2 3.5 2.74 0.73 1.9 2.48 0.78 2.7 V型斗通過時間是混凝土從V型斗中空的時間，它主要反映拌合物的塑性粘,同時也部分反映屈服值0的大小。用擴(kuò)展和V型斗通過

13、時間計算得到的Rc和c，可以準(zhǔn)確地表徵混凝土的變性能。從表4可知，在0.35水膠比條件下，用ASP劑配製摻礦物外摻的高性能混凝土，V型斗通過時間均小於8s，明混凝土的填充性較好，其結(jié)果與前面所測得的混凝土的動性能結(jié)果是一致的。t值愈小，則Rc值愈大，明混凝土粘愈小。在混凝土中摻入粉煤灰，其擴(kuò)展有一定的提高，從54cm增至62cm，當(dāng)進(jìn)一步摻加粉煤灰，達(dá)到同樣的動性能，所需的減水劑摻加有減少。其主要原因在於摻入的粉煤灰的顆比水顆細(xì)，而且粉煤灰的圓形顆效應(yīng)也顯示出，有於混凝土的動，所以可以摻用較少的減水劑。L型槽混凝土配筋通過性試驗(yàn)儀，是根據(jù)測定新拌混凝土通過L型槽配筋的速，對混凝土的動性和配筋通

14、過性進(jìn)評定。在L型槽混凝土配筋通過性試驗(yàn)儀出口端20cm處和40cm處設(shè)個檢測點(diǎn)，能在較短時間內(nèi)通過L型槽配筋20cm處和40cm處檢測點(diǎn)的混凝土的配筋通過性較好，無法出L型槽配筋或出速很慢的混凝土，其填充性和配筋通過性差。表4結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)室合成的ASP劑與摻粉煤灰的混凝土，在0.35水膠比的條件下，其填充性、動性、配筋通過性均得到較大的提高，並且無水和析現(xiàn)同高效減水劑在高動性混凝土中的應(yīng)用研究 202象，明該減水劑與混凝土的相容性較好14。由此可，所合成的ASP劑完全可配製具有好工作性能的高動性混凝土。5. 結(jié) (1) 與萘系和改性萘系減水劑相比，氨基磺酸鹽系減水劑能很好用於配製高動性混凝

15、土，其用小，配製的混凝土勻質(zhì)性好，析、水；(2) 在水膠比為0.35條件下，使用氨基磺酸鹽系減水劑配製的高動性混凝土的填充性、動性和配筋通過性等性能較好均有一定程的提高，顯示好的動性和自密實(shí)性，28天抗壓強(qiáng)達(dá)50MPa以上。致 謝感謝國家自然科學(xué)基（專案編號50762001）、教育部學(xué)回國基（教外司【2006】331）、廣西科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)計畫（桂科攻0799002-2）專案資助?？嘉墨I(xiàn)1 Hajime, O. and Masahiro, O., “Self-Compacting Concrete,” Journal of Advanced concrete Technology, No.1

16、, pp.5-15,20032 陳睿、真，自密實(shí)混凝土應(yīng)用研究，武漢工大學(xué)學(xué)報，第二十三卷第十二期，24-25頁，20013 趙筠，自密實(shí)混凝土的研究和應(yīng)用，混凝土，第期，9-10頁，20034 秉京，混凝土技術(shù)，京：人民交通出版社，20045 郭佩、史冬青、朱新強(qiáng)等，C100超高強(qiáng)泵送混凝土在瀋陽遠(yuǎn)吉大廈工程中應(yīng)用，混凝土，第七期，48-51頁，20036 趙順增、吳萬春等，高性能混凝土在鋼管拱橋中的工程應(yīng)用，中國建材科技，第三期，13-14頁，20007 慧珍、張青、張耀凱，國內(nèi)外自密實(shí)高性能混凝土研究及應(yīng)用現(xiàn)，施工技術(shù)，第五期，1-3頁，19998 Persson, B., “A comparison between mechanical properties of self-compacting concrete and the corresponding propertiesof normal concrete,” Cement and Concrete Research, Vol. 31,