高效泵送劑的研制路線

摘要：介紹了高效泵送劑的研制路線，進(jìn)行系列實(shí)驗(yàn)；并介紹該技術(shù)的工程應(yīng)用情況。結(jié)果表明，其各項(xiàng)性能指標(biāo)完全符合國(guó)標(biāo)緩凝高效泵劑一等品的要求，且具有高減水率，高強(qiáng)度增長(zhǎng)率、低泌水率和坍落度經(jīng)時(shí)損失小等特性，技術(shù)性能完全符合配制高性能泵送混凝土要求。關(guān)鍵詞：高性能混凝土；高效泵送劑；強(qiáng)度HPC不同于普通高強(qiáng)度混凝土.它不僅需要具備某些使用要求的均質(zhì)混凝土的高強(qiáng)度，高力學(xué)性能，而且還必須具備高流性和良好的施工工藝，便于澆筑，不離析、不泌水，水化溫峰小，體積穩(wěn)定性好，在嚴(yán)酷的工作環(huán)境下有良好的耐久性等諸多特定性能.這就是高性能混凝土(HPC)的真正內(nèi)涵。要實(shí)現(xiàn)HPC的諸多性能要求，除選用優(yōu)質(zhì)原材料和摻入優(yōu)良的摻合料外，其主要的是選用高效的減水劑。特別是能滿足高性能混凝土施工要求的高效泵送減水劑。本文主要研究的目標(biāo)是研制能滿足C60、C80。高性能混凝土要求的高效泵送劑，并對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用效果的探討和論證。1.TS型高效泵送劑的研制1.1試驗(yàn)用材料SN-2高效減水劑選自上海五四農(nóng)場(chǎng)助劑廠；糖密緩凝減水劑選自電力部水電五局科研所生產(chǎn)車間；三聚氰胺緩凝減水劑選自廣東湛江外加劑廠；分散劑選自北京焦化廠。1.2試驗(yàn)方法(1)高效泵送劑勻質(zhì)性依據(jù)GB8076-87《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法》進(jìn)行試驗(yàn)。(2)高效泵送劑性能試驗(yàn)按JCA73-92《混凝土泵送劑）及GB8076-97《混凝土外加劑》檢驗(yàn)方法進(jìn)行。（3）混凝土強(qiáng)度按GBJ81-85方法測(cè)試。（4）混凝土縮性按GBJ81-85《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法》進(jìn)行試驗(yàn)。（5）坍落度損失因素試驗(yàn)方法依據(jù)JGJ/T55-96《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》和JCA73-92《混凝土泵送劑》標(biāo)準(zhǔn)并摻入Ts高效泵送劑進(jìn)行有關(guān)試驗(yàn)。（6）凝結(jié)時(shí)間的測(cè)定按GB134-89進(jìn)行試驗(yàn)。1.3研制技術(shù)路線1.3.1復(fù)合組分的選擇眾所周知，高效泵送劑研制的難點(diǎn)在于滿足混凝土具有良好的可泵性：一是使混凝土拌合物能保持足量水分以便在泵內(nèi)壁形成一層連續(xù)的潤(rùn)滑層，把泵送的摩擦阻力減少；二是同時(shí)要求混凝土拌合物要有一定的粘聚性，使其在泵壓下與拌物不致發(fā)生分離而造成堵泵。三是達(dá)到高強(qiáng)高性能混凝土（C60—C80）技術(shù)要求：即達(dá)到高減水率均落度損失?。ń?jīng)過(guò)120m基本不損失）、泌水小、不離折、適宜的凝結(jié)時(shí)間等性能。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)與優(yōu)選，選擇蔡系、糖密及引氣型減水劑作為主要組分.現(xiàn)將性能指標(biāo)列于表1表1各組分減水劑性能指標(biāo)戚水劑種類戒水率/⑶- :「強(qiáng);比；］m .再物■喋IdJd7dZ&dyUd坍落度保留跖臉部”30jniri 60inin藁系 -22.5 ]S21卯1倒162151 1.0引氣型 0。 / J36 141 121 12! 3.6墉密系 8.0 / I3S ]瑟 124 11& 1,01G.0 7.0 SOIS.0 15.0 S29.0 5.0 部1.3.2泵送劑配合比設(shè)計(jì)試驗(yàn)為滿足高效泵送劑摻入混凝土中具有高性能混凝土的強(qiáng)率增長(zhǎng)率，同時(shí)又能最大限度地減少混凝土坍落度經(jīng)時(shí)損失，達(dá)到可泵性要求。特

確定蔡系高效減水劑配比為40%-50%，引氣型高效減水劑配比為17.5%-30.0%，糖密緩凝高效減水劑配比2.5%-20%，分散劑配比為5%。組成配比的效果試驗(yàn)列于下表2。表2泵送劑配合比的強(qiáng)度試驗(yàn)號(hào)配合比/（駝）水荻比g）就應(yīng)強(qiáng)度比/｛珞）茶系有敦姓水制引氣型高敕誠(chéng)術(shù)拘緩豪高散減水劑分撒劑3d7d2Sd140.030.025.05.00.2839.760.&73.2240.027.527.35.00.2&莢,659.372.a340.025.030.05,00.2937.358.47L&441).022.532.55,0D2936.457.670.7540.020.035.05.00.3035.657.0敬5640.017.537.55.00.3035.056.1曝7745.Q30.020.05,00.2744.664.377.4845,027.522.55.00.2?43.763.675.S9航,02J.025.05.00.2842.5152.474121045,022.527.55.00.284tS(51.073.S1145,020.030.05.00.29曲560.&73.21245.0J7.532.55.00.S938.159,271-51350.030,015.05.00.2746.264.178.51450?027.512.55,00.2745.163.377.1155O.Q25.010.05.00.2S44.362.776.21650.022.57.55.00.2843.66L575-7115C.020.05.05.00.2942.2血？74.N18澈。17,52.5500,294L758：7-73.21.3.3高效泵送劑對(duì)混凝土凝結(jié)時(shí)問(wèn)的試驗(yàn)經(jīng)過(guò)配合比實(shí)驗(yàn)篩選，選擇適宜的Ts-7、TS-8、TS-13、TS-14泵送劑組別進(jìn)行混凝土凝結(jié)時(shí)間的試驗(yàn)，現(xiàn)將結(jié)果列于下表3。表3高效泵送劑對(duì)混凝土凝結(jié)時(shí)間的試驗(yàn)1^.-7摟量八始） 1^.-7摟量八始） -旋結(jié)時(shí)心in）初舞終凝一5血7曲1.55J87J52.05；2S2.55；3671130①]Q8；01】，。5:O27JC!.55⑵7:242.Q5印7；M2.55-.507:503.06-018：5L].0M50SI5!.55：0l&31TS-132.0S*2.56-453.05.46I.04jUl&305L54;266.21N-142-04離色彩2.54煩3.05：D46:57由表3可知，在研究的摻量范圍內(nèi)，隨著泵送劑摻量的增加，混凝土的初凝時(shí)間延長(zhǎng)，終凝時(shí)間也相應(yīng)延長(zhǎng)；但凝結(jié)時(shí)間差變化幅度不大。說(shuō)明隨著泵送劑的引入，混凝土的水泥水化過(guò)程被延緩了，但在初凝之后，水化速度仍然較快。其中TS-8型初凝時(shí)間在摻量1%-2.5%范圍內(nèi)保持在5h25min，終凝時(shí)間在7h左右，說(shuō)明該組泵送劑的配合比適宜，同時(shí)還是說(shuō)明在摻量為2%-2.5%的摻量不會(huì)影響水泥的凝結(jié)、水化、硬化.高效泵送劑選定TS-8組能夠解決長(zhǎng)距離運(yùn)輸問(wèn)題，它既可以滿足施工要求，又能達(dá)到低摻量、低成本、高效緩凝、快速施工的目的。1.3.4高效泵送劑對(duì)混凝土的經(jīng)時(shí)坍落度混凝土凝結(jié)時(shí)間對(duì)坍落度的損失影響較大，實(shí)驗(yàn)摻入TS高效泵送劑用以調(diào)節(jié)混凝土的凝結(jié)時(shí)間，采用貫入阻力儀測(cè)試混凝土初凝時(shí)間對(duì)坍落度損失的影響。結(jié)果列于表4。表4Ts高效泵送劑對(duì)混凝土的經(jīng)時(shí)坍落度損失試驗(yàn)

漏號(hào)推量"歐、坍藩度/(ms)5hOhlh3h1-0珈?20■200ISO'臘-71.5220220?10IS52.0220220215195■2,5物泌2101.0220220210隘1.5220220215190頃一占2.02202202202J02.5220220成315L0220220200175TS-131,5泌220205ISO2.0220■2202101852.5220洌215閩1.02202201901?5TS-UI.S2202201951既2.02S0220200(W溢2202202101奶從表4可以看出Ts-8型高效泵送劑在摻-量2.0%-2.5%范圍時(shí)，其坍落度在3h內(nèi)基本無(wú)損失，5h損失也很小。以上進(jìn)一步驗(yàn)證了Ts-8型泵送劑不僅具有高減水率，高強(qiáng)度增長(zhǎng)率及適宜的泵送，凝結(jié)時(shí)間，同時(shí)還具有坍落度經(jīng)時(shí)損失小的特性。1.3.5技術(shù)性能指標(biāo)(1)TS—8高效泵送劑的均勻質(zhì)性能依據(jù)GB8076-87《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法》進(jìn)行Ts-8型高效泵送劑勻質(zhì)性檢驗(yàn)，結(jié)果列于表5。表5高效泵送劑的勻質(zhì)性外觀匿重徐希isnr外觀匿重徐希isnr固體含技打瑤)42.3熟離于0.01函值U.S硫酸鹽 還原糖 水泥砂漿流售虹新含覺動(dòng)度/(mm)J2.8 / 221/82(2)Ts-8泵送劑混凝土性能依據(jù)JC473-92《混凝土泵送劑》及GB8076-97《混凝土外加劑》檢驗(yàn)方法，進(jìn)行Ts-8型泵送劑加入的混凝土性能檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，Ts-8型高效泵送劑由蔡系高效減水劑，引氣型緩凝高效減水劑，緩凝減水劑，分析劑按一定比例進(jìn)行復(fù)合符合國(guó)標(biāo)緩凝高效減水劑一等品及部標(biāo)泵送劑一等品標(biāo)準(zhǔn)要求。具有減水率高，坍落損失小，泌水小，凝結(jié)時(shí)間適宜，強(qiáng)度增長(zhǎng)率高等多功能特性；技術(shù)性能完全符合配制C60、C80高性能泵送混凝土要求。2摻入TS-8型高效泵送劑的混凝土性能分析2.1泵送劑摻量對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響根據(jù)C60強(qiáng)度等級(jí)混凝土配合比，保持水泥用量和摻合料相同，改變用水量以達(dá)到相同坍落度，探討泵送劑摻量對(duì)混凝土的強(qiáng)度影響。表6泵送劑摻量對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響初始坍部/而）矍K尊5）秘木率_修）爵落度保留抗壓瑾度/【Mpq漿流120min聚7d2SAmm.)022.03.0S9.61&,015-010026.532.041一2茂L022.0J.576.51&.017.013,053.238.648.6L522.4?2.073.620,5i：y.o14G39.745.654.62P022.02.5砥421.52A.520.0+4.653.S65.22.522.03.065.422.022.021.549.559.769.23.022.03,062.422.022.02L545rQ52.&63.03,522.03.062.822.022.022.038.645.85.022.04.059-322.022,02X021.632.S38,4從表6可以看出，隨著泵送劑摻量的增加，混凝土的含氣量隨之增加，致使泌水率下降，致密性相應(yīng)得以提高，3d抗壓強(qiáng)度增幅較大。另一方面，隨著摻量的提高，混凝土坍落度損失大為緩解。當(dāng)摻量超過(guò)2.5%時(shí)，混凝土坍落度保持120min基本不損失。當(dāng)摻量超過(guò)5%時(shí)，混凝土強(qiáng)度反而下降，特別是3d強(qiáng)度大幅下降，其原因在于：一是摻量偏高，含氣量增長(zhǎng)，混凝土的致密性下降。二是泵送劑緩凝成分的增加，相應(yīng)延長(zhǎng)了混凝土的凝結(jié)時(shí)間，使水泥顆粒早期水化程度降低所致。因此，在配制高性能混凝土?xí)r必須適當(dāng)控制泵送劑摻量，適宜TS—8高效泵送劑摻量為2.0%—3.0%。2.2不同水灰比泵送混凝土的性能為了研究高效泵送劑對(duì)不同水灰比混凝土性能的影響，在保持砂率不變和摻合摻量比例也不變，相同初始坍落度的情況下，探討不同水灰比與混凝土工作之間關(guān)系，結(jié)果如下：表7不同水灰比的泵送混凝土性能水隊(duì)比含氣域鼬水槳扔落度狼路直4頃0攪壓強(qiáng)度八g落度沖時(shí)八腎）泌）30min60miB120min3dId28d0.3022.0覽554322.Q衛(wèi)M。21.552.61.5網(wǎng)40.3522.02.059.322.021.048.6-57.463-30.4022.02.062.1J1.0博,5li.O4Ld畋55丘*0.4512.01.5侃320.017.515.ft爭(zhēng),641.aS0.502-2.01.567.218,515,5S2.02S.235..?3如9從表7可以看出，隨著水灰比的提高，含氣量略有下降。主要是由于水灰比的提高，相應(yīng)水泥用量降低，泵送劑摻量減小含氣量下降，但由于泵送劑摻量占水泥總量比例較小，對(duì)含氣量影響不大。水灰比提高，泌水率增大，相應(yīng)坍落度損失也同時(shí)增大。同樣由于水灰比提高，混凝土強(qiáng)度大幅度下降。因此，高效泵送劑適用于低水灰比混凝土，這對(duì)配制高強(qiáng)泵送混凝土是有利的。2.3泵送劑對(duì)鋼筋銹蝕作用的影響在鋼筋混凝土構(gòu)體中，混凝土不僅要承受荷載所造成的壓力，而且還要保護(hù)鋼筋不受銹蝕。鋼筋在銹蝕時(shí)，伴隨著體積的增大，因而使周圍的混凝土脹裂，甚至剝落，不但危害鋼筋本身，同時(shí)也嚴(yán)重影響混凝土的耐久性。TS一8高效泵送劑是一種復(fù)合型外加劑，其化學(xué)成分較為復(fù)雜，它對(duì)鋼筋的銹蝕作用在于其組分中氯離子含量的大小，它直接使鋼筋的鈍化膜受到破壞，并產(chǎn)生銹蝕作用。當(dāng)鋼筋表面存在cl-、O2和H2O的情況下，在鋼筋的不同部位發(fā)生化學(xué)反應(yīng)：Fe+2C1 >FeC12+2e——>Fe2-+2C1-+2e-，O2+2H2O+4e >4(OH)-進(jìn)入水中的Fe2+與OH-生成Fe(OH)2在水中和O2足夠時(shí)，可進(jìn)一步生成Fe(OH)3,這些反應(yīng)產(chǎn)物體積增大數(shù)倍，最終能使混凝土開裂。因此對(duì)泵送劑中氯離子含量必須按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求加以控制。2.4泵送劑對(duì)混凝土收縮性能的影響硬化混凝土發(fā)生干燥收縮是人們所熟悉的。收縮主要有塑性收縮，化學(xué)收縮、熱收縮、碳化收縮等幾種。水泥的水化反應(yīng)使混凝土的強(qiáng)度得到發(fā)展，伴隨著放熱和水泥漿體減小自身收縮。與普通混凝土相比，低水灰比高張、高性能混凝土的水泥用量高，用料最大粒徑小(因此漿體含量大)，故收縮也比較大。因此，必須在Ts高效泵送劑中采取適當(dāng)措施加以控制收縮的產(chǎn)生。試驗(yàn)保持相同水泥用量，依據(jù)GBJ82-85方法進(jìn)行普通混凝土(不摻泵送劑)與高性能泵送混凝土的收縮性能對(duì)比試驗(yàn)。結(jié)果如下：表8普通凝混土與高性能混凝土的收縮性能137142S459090d收翳率普源襁眺士收堀值HX1CT，)9、2314.822B-0237.87孤6778,23IJ2,41100高性能泥能土a收編值(1心。-叮7.14139126-7535.7852.127521120.1490,73高性能混瞬土B收墻值《1*10)7.1613.8527.L036.1453.0&76.II121.2391.56齒性能餛凝土C收嫻值(1x107.2114.1427.1836.2854.m76.29123.0492.92從表8可知，高性能混凝土中由于摻加了緩凝作用的高效泵送劑，延緩了水泥水化放熱速度，其收縮小于普通混凝土。證如A?M內(nèi)維爾指出：可提高混凝土的延伸性，因而減少開裂。2.5泵送劑對(duì)混凝土致密性能的影響高強(qiáng)高性能混凝土由于采用低水灰比配制，并用優(yōu)良級(jí)配的摻合料，混凝土配合比設(shè)計(jì)比較科學(xué).水泥水化后水泥石孔隙率大量減少，強(qiáng)度大幅度提高；同時(shí)摻入高效泵送劑和高分散活性礦物摻合料，它們與硅酸鹽水泥反應(yīng)所產(chǎn)生的游離Ca(OH)2和高堿性水化硅酸鈣產(chǎn)生二次反應(yīng)，生成數(shù)量更多質(zhì)量更優(yōu)的低堿性水化硅酸鈣，它們填充于水泥顆粒之間，使水泥