聚羧酸超塑化劑在福建液化天然氣工程中的應(yīng)用

[提　要] 　本文通過對聚羧酸超塑化劑在福建天然氣液化站的試驗及應(yīng)用,結(jié)果表明該類產(chǎn)品在保塑性、緩凝性、減水率、強度和耐久性同萘系相比具有絕對優(yōu)勢,特別是在一些技術(shù)要求比較高、難度大的工程中具有較高的應(yīng)用價值。

[關(guān)鍵詞] 　聚羧酸超塑化劑;保坍性;氯離子擴散系數(shù);耐久性

　1 前言

　　隨著混凝土向高強、高性能方向發(fā)展,外加劑特別是減水劑提出了更高的要求。而傳統(tǒng)的萘系、三聚氰胺系以及木質(zhì)素減水劑對新拌混凝土具有較好的工作性,但坍落度經(jīng)時變化大,而且這類減水劑多采用強腐蝕性的發(fā)煙硫酸或濃硫酸進行磺化反應(yīng),然后采用甲醛通過縮聚反應(yīng)制備而成,在生產(chǎn)過程中難免會對環(huán)境造成污染,不利于可持續(xù)發(fā)展。聚羧酸類混凝土減水劑是20世紀90年代首先在日本等發(fā)達國家研制出的一種新型化學減水劑,他具有高減水率、高保坍、高增強、與水泥適應(yīng)性強、綠色環(huán)保等特點,由于其超分散性和超穩(wěn)定性引起了人們的密切關(guān)注,而在日本的高效減水劑中此類減水劑所占比例超過了90%。目前在國內(nèi)聚羧酸類混凝土減水劑其優(yōu)異的性能越來越被得到認可,特別是近年隨著國內(nèi)聚羧酸產(chǎn)品的開發(fā)與推廣,其在工程中的應(yīng)用也日趨頻繁。

　　本文就聚羧酸超塑化劑在福建天然氣液化站工程中的試驗及應(yīng)用情況介紹如下:

2 工程概況

　　福建液化天然氣項目(簡稱LNG項目)的建設(shè)地點位于湄洲灣北岸的莆田市秀嶼港,占地37公頃,一期工程規(guī)模為260萬噸LNG/年,共投資55億元人民幣。主要包括兩座16萬立方米的地面全容式混凝土頂儲罐、LNG氣化設(shè)施及輔助工程設(shè)施,輸氣干線一期工程管道總長為369公里,主干線全長315公里,三條支干線長54公里,主干線起自莆田市秀嶼港的秀嶼首站,連接福州、莆田、泉州、廈門、漳州五個城市。

　　接收站LNG儲罐項目是基礎(chǔ)工程也是整個工程的重點之一, 接收站儲罐屬于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),底板和穹頂為預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu),混凝土設(shè)計強度等級C50,混凝土量約為5萬m3?；炷翆⑻幱? 40℃～ - 196℃的低溫使用環(huán)境,對其有特別的耐久性和物理性能的要求。

3 混凝土主要技術(shù)指標要求

　　根據(jù)工程的結(jié)構(gòu)、外觀質(zhì)量以及施工條件,其混凝土的技術(shù)要求主要有以下幾個方面:

　　(1)混凝土設(shè)計等級C50;

　　(2)骨料的最大粒徑為25mm;

　　(3)最大水膠比為0．40;

　　(4)最大坍落度(170 ±300)mm

　　(5)含氣量410% ～615%

4 原材料

　　(1)水泥:福建水泥股份有限公司煉石P．O42．5。比表面積388m2 /kg, 0．08mm的篩余0124% ,初凝時間2h5min,終凝時間3h20min , 3d抗壓強度32．0MPa, 3d抗折強度5．7MPa,28d抗壓強度57．5MPa, 28d抗折強度8．7MPa。

　　(2)砂:閩江中砂,細度模數(shù)2．4。

　　(3)石: 5mm～25mm連續(xù)粒級碎石。

　　(4)礦粉: S95級,比表面積388m2 /kg,密度2．90g/ cm3 ,流動度比101% , 活性指數(shù)82% ( 7d) 、98% ( 28d) , 燒失量1．7% , SO3含量015%。

　　(5)拌合水:普通自來水。

　　(6)粉煤灰: 需水量比96%、細度( 0．045mm 方孔篩篩余) 8．7 %、燒失量5．84%、三氧化硫含量1．52%。

　　(7)外加劑: 格雷斯中國有限公司( GRACE) ADVA152聚羧酸系液體高效減水劑以及其它外加劑生產(chǎn)的萘系高效減水劑。

5 技術(shù)難點及試驗研究

5．1 技術(shù)難點

　　根據(jù)工程施工技術(shù)的要求以及所選原材料的特點,其技術(shù)難點主要有以下幾點:

　　(1)保坍性,由于工程使用的水泥0．08mm的篩余僅為0．24% ,細度很小,另外使用的砂偏細,所以勢必增加了對外加劑的吸附,從而導(dǎo)致對提高混凝土的保塑性增加了難度;

　　(2)低水膠比(最大水膠比為0．40) ;

　　(3)在LNG招標文件的技術(shù)規(guī)范部分,對結(jié)構(gòu)混凝土工程的選料、配制、澆筑、養(yǎng)護等都作了規(guī)定。其中規(guī)定外加劑應(yīng)符合BS EN 934 - 2的有關(guān)規(guī)定外,還不得采用含有氯、鉀、鈉鹽類品種。

　　解決以上的技術(shù)難點,在LNG工程混凝土施工中,配制高性能混凝土,其中選用合適的外加劑是重要的技術(shù)環(huán)節(jié)。

5．2 試驗研究

5．2．1 ADVA152 聚羧酸系減水劑與萘系減水劑勻質(zhì)性對比(見表1)

表1　ADVA152聚羧酸系減水劑與萘系減水劑部分勻質(zhì)性指標對比

　　從勻質(zhì)性指標可以看出,聚羧酸外加劑具有較低的堿含量,有利于混凝土耐久性的提高。聚羧酸外加劑比萘系外加劑具有更好的凈漿流動度保持性、更大的減水率,為減少混凝土用水量、降低混凝土的水膠比、降低混凝土的坍落度經(jīng)時損失提供了技術(shù)可能。

5．2．2 聚羧酸系與萘系在混凝土中的性能試驗

　　根據(jù)工程中提出的一系列技術(shù)要求,經(jīng)過大量的混凝土試配,進行篩選后按調(diào)配的配合比(表2)進行了ADVA152聚羧酸高效減水劑和萘系復(fù)配的減水劑在混凝土的試驗,其試驗結(jié)果如表3、表4所示。

表2　混凝土配合比

　　我們又對兩類外加劑對混凝土和易性以及外觀進行了觀察,發(fā)現(xiàn)摻有聚羧酸類外加劑的混凝土無泌水現(xiàn)象,而摻有萘系減水劑的混凝土在靜停一段時間后開始出現(xiàn)泌水現(xiàn)象;從混凝土外觀質(zhì)量來看聚羧酸類外加劑明顯優(yōu)于萘系減水劑。

　　同時聚羧酸外加劑使混凝土具有良好的分散性和分散保持性,避免了過去依靠萘系復(fù)配緩凝組分來延長凝結(jié)時間保坍的缺陷,從本質(zhì)上解決了混凝土坍落度損失問題,有利于泵送施工。

　　從硬化混凝土的外觀質(zhì)量看,摻有聚羧酸外加劑的混凝土拆模后起表面致密光滑,且氣孔較少、分布均勻,且無大氣孔存在。從硬化混凝土的抗壓強度看,摻聚羧酸外加劑的混凝土不僅具有相當高的早期強度,其后期強度亦有大幅度提高,且不斷穩(wěn)定增長。聚羧酸外加劑這種良好的增強效果,可以大幅度降低水泥用量,提高礦物摻合料的摻量,使混凝土氯離子擴散系數(shù)大大降低,抗碳化能力大大提高,降低了混凝土的干縮率,有利于混凝土耐久性的提高,有利于高強高性能混凝土的推廣,符合綠色高性能混凝土發(fā)展方向和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

6 工程應(yīng)用情況

　　福建LNG項目均采用了添加聚羧酸超塑化劑的混凝土,按照配合比在現(xiàn)場進行施工試驗,取樣混凝土經(jīng)過性能試驗論證完全符合工程的施工及設(shè)計要求。從工程開始到現(xiàn)今聚羧酸超塑化劑在該工程中已經(jīng)得到了大量應(yīng)用。并且得到了顧客的一致好評。

7 結(jié)論

　　(1)聚羧酸外加劑具有較低的堿含量,有利于混凝土耐久性的提高

　　(2)通過混凝土拌合物性能檢驗,聚羧酸減水劑比萘系具有更好的分散效果及保塑性,解決了傳統(tǒng)外加劑難以解決的混凝土保坍性差的問題。

　　(3)通過硬化混凝土性能檢驗,聚羧酸減水劑減水率大,具有良好的增強效果,可以降低水泥用量,提高了摻合料的用量,使混凝土氯離子擴散系數(shù)大大降低,提高了混凝土的耐久性。

　　(4)聚羧酸減水劑是一種安全、綠色環(huán)保型產(chǎn)品。

參考文獻

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