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聚羧酸盐减水剂在混凝土中引入气泡质量的研究

2008-12-04 21:09:00 保护色:默认白 牵牛紫 苹果绿 沙漠黄 玫瑰红 字体:小字 中字 大字 点击数:0
    摘要:采用将消泡剂和引气剂与聚羧酸盐减水剂进行复配的方法,研究了“先消后引”技术对水泥净浆\混凝土性能的影响。研究表明,“先消后引”技术不仅可以减少水泥净浆流动度损失,而且可以降低混凝土坍落度损失、改善和易性、泌水性,提高混凝土的抗压强度。
 
    关键词:先消后引;消泡剂;引气剂
 
    1前言
 
    商品混凝土已经基本取代了现场搅拌混凝土,但商品混凝土中大多使用减水剂,减水剂作为一种表面活性剂,会在混凝土中引入一些气泡[1]。而这些气泡并非所有都是有益的,一般认为泡径小、分布均匀、构造稳定的气泡是有益的气泡;反之,泡径大且尺寸不一、不均匀、不稳定的气泡就是有害气泡[1,2]。适当控制减水剂在混凝土中引入的这些气泡的数量和质量,可以使混凝土的抗渗性、耐久性得到大大的提高。
 
    聚羧酸盐减水剂作为新型的高效减水剂,可以使混凝土的强度、和易性得到大大提高,但由于聚羧酸盐减水剂也会在混凝土中引入一些气泡,且引入的气泡含量和质量不稳定,有时反而会影响混凝土整体性能[2,3]。本文采用“先消后引”技术对聚羧酸盐减水剂进行处理,研究了经处理过的聚羧酸盐减水剂对水泥净浆和混凝土性能的影响。
 
    2试验过程
 
    2.1原材料
 
    水泥:P.O.32.5,苏州市金猫水泥厂;
 
    细集料:河砂,细度模数为2.8;
 
    粗集料:石子,级配为5—31.5mm;
 
    减水剂:聚羧酸盐减水剂8H,含固量20%,弗克新型建材有限公司;
 
    消泡剂:FK-6,弗克新型建材有限公司;
 
    引气剂:松香类(三萜),脂肪酸类1,脂肪酸类2,脂肪族硫酸盐(ST-405),国外的引气剂(FK-12)。
 
    2.2 试验方法
   
    本文设计了3种不同组分的水泥净浆和混凝土,第1组(试样A)仅使用聚羧酸盐减水剂8H,不复配其它外加剂;第2组(试样B)在聚羧酸盐减水剂8H中直接掺加消泡剂组成新的产品;第3组(试样C)先在聚羧酸盐减水剂中掺加消泡剂,再分别掺加五种不同的引气剂组成五种新的产品(C1、C2、C3、C4、C5)。对这3种不同组分的水泥净浆和混凝土,分别参照GB8077—2000《混凝土外加剂匀质性试验方法》、JC473-2001《混凝土泵送剂》、GBJ80《普通混凝土拌合物性能方法》、GBJ-81-85《普通混凝土基本力学性能试验标准方法》测定其净浆流动度和混凝土各项性能,并分析比较了加入消气剂及引气剂后的效果。
 
    3 试验结果与分析
 
    3.1“先消后引”技术对水泥净浆流动度的影响
    
    首先按照GB8077—2000《混凝土外加剂匀质性试验方法》对水泥净浆进行了流动度损失检测,试验结果见表1。表中C1、C2、C3、C4、C5为试样C的不同品种,其中C1为掺引气剂三萜的新品种,C2为掺引气剂脂肪类1的新品种,C3为掺为掺引气剂脂肪类2的新品种,C4为掺引气剂ST-405的新品种,C5为掺引气剂FK-12的新品种。
表1 水泥净浆流动度试验结果
试验编号
掺量(%)
初始流动度(mm)
1小时流动度(mm)
1h流动度损失率(%)
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,掺入消泡剂FK-6(试样B),水泥净浆初始流动度只有267mm低于试样A的初始流动度,这是由于气泡具有滚珠效应,可以增加水泥净浆的初始流动性能[4] ,掺入消泡剂后消除了尺寸较大、不均匀的气泡,从而使其初始流动度降低。试样B的水泥净浆流动损失率相对于试样A而言降低了6%,只掺加聚羧酸盐减水剂的水泥净浆中存在较多的不均匀气泡,经过一段时间后气泡破灭消失,其流动度相应降低很多;而掺入经消泡剂处理的减水剂,消除了水泥净浆中尺寸不一、不均匀的气泡,使其气泡数量减少,经过一段时间后,水泥净浆中消失的气泡数量也很少,故而掺消泡剂后的净浆1h流动度损失比只掺聚羧酸盐减水剂的小。
 
    从表1中可以看出,掺入5种引气剂(试样C)的水泥净浆流动度相对于试样B而言明显提高,其中C1的初始流动度达到319mm。但是C2、C3、C4和C5的1h净浆流动度损失率也相应有所升高。从图1中可以直观看到掺量相同,掺入引气剂三萜(C1)的1h水泥净浆流动度损失率是最小的,比只掺聚羧酸盐减水剂的试样A的流动度损失率降低了13.61%,也小于试样B的净浆流动度损失。这说明引气剂三萜所引气泡质量是很好的微小的、均匀的气泡,可以填充于水泥水化产物颗粒空隙中,减少了体系中自由水的蒸发,从而提高其净浆流动度,降低流动度损失[5]。采用“先消后引”工艺可以改善水泥净浆性能。

         图1 水泥净浆1h流动度损失率                     图2 混凝土1h坍落度损失率
 
    3.2“先消后引”技术对混凝土性能的影响
 
    参照相关标准对试样的混凝土坍落度损失、和易性、泌水性、含气量、抗压强度等指标进行检测,结果见表2。
 
    从表2的试验结果看出,试样B的初始坍落度只有200mm,比试样A小10mm,而1h坍落度试样B却比试样A高15mm。消泡剂在混凝土与在水泥净浆中的作用机理类似,所以掺入消泡剂后混凝土坍落度损失明显降低。试样C中掺不同引气剂对混凝土的坍落度的影响不同,从混凝土坍落度损失图2中同样可以发现不同的引气剂其混凝土坍落度损失程度也不同。其中试样C2、C3和C4混凝土坍落度损失比试样A的45.2%还高,C5的坍落度损失虽然小于试样A,但却高于试样B的。只有试样C1坍落度及其损失都与试样B一样,这可能是由于三萜与聚羧酸盐减水剂及消泡剂的化学相容性较好。这说明在选择引气剂时,要考虑不同外加剂之间的相容性问题,使用化学相容性较好的引气剂。
 
表2 混凝土相关性能试验结果
试验编号
掺量(%)
初始坍落度(mm)
1小时坍落度(mm)
1h坍落度损失率(%)
含气量(%)
和易性改善
泌水现象
抗压强度(MPa)
8H
FK-6
消泡剂
7d
28d
A
1
0
0
210
115
45.2
7
较差
少泌
45.1
77.3
B
1
0. 01
0
200
130
35
2
较差
微泌
55.2
95.4
C1
1
0.01
0.0002
200
130
35
2.3
较好
不泌
57.5
99.2
C2
1
0.01
0.0002
200
100
50
3.1
较好
微泌
47.1
79.4
C3
1
0.01
0.0002
215
90
58.14
2.1
较好
微泌
48.5
84.6
C4
1
0.01
0.0002
220
65
70.45
3.4
较好
微泌
43.5
79.2
C5
1
0.01
0.0002
220
130
40.91
2.5
较好
不泌
51.6
90.5
 
    由表2试验结果分析,在仅使用聚羧酸盐减水剂的混凝土中加入消泡剂(试样B),混凝土含气量由7% 降低至2 %,泌水现象有所改善,7d和28d的抗压强度都提高了,这表明消泡剂具有明显的消气作用。而在加入消泡剂后再加入引气剂(试样C),混凝土的含气量比试样B有所增加,但都小于试样A的7%,和易性明显改善,7d和28d 的抗压强度相对于试样A都有所增强。尤其是掺加三萜引气剂的试样C1,混凝土的含气量相对于试样B增加15%,和易性较好,不泌水,7d 和28d 的抗压强度分别比试样B的抗压强度增加了2.3MPa、3.8MPa。这可能是由于引气剂引入了适量微小、均匀的气泡,使得混凝土内部结构致密化,从而增加了混凝土的抗压强度和抗渗性[6]。这表明采用“先消后引”工艺处理聚羧酸减水剂,在提高混凝土的综合性能方面发挥了显著作用。
 
    4 结论
 
    1、聚羧酸盐减水剂(原液)应用于混凝土时,自然含气量较高、气泡质量不良。“先消后引”技术可消除这种影响并在混凝土内部引入尺寸微小,封闭独立且分布均匀的气泡。该技术可应用于要求含气量恒定重要结构、对混凝土抗冻性要求较高的工程等,它可以使混凝土的含气量得到有效的控制,有利于全面提高混凝土的质量。
 
    2、消泡剂掺入后可降低混凝土坍落度损失,增加混凝土抗压强度。
 
    3、不同引气剂引起的“先消后引”技术效果不同,但对混凝土的性能都能得到一定的提高。
 
文章来源:苏州弗克新型建材有限公司
施 健,倪媛,吴文军,傅雁
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来源:中国砂浆网
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