聚羧酸高性能減水劑配制防凍泵送劑的研究與應(yīng)用

　　聚羧酸類高性能減水劑從分子結(jié)構(gòu)、作用原理和在混凝土中的表現(xiàn)行為與傳統(tǒng)減水劑有很大區(qū)別。其主要性能特點(diǎn)：摻量低、減水率高，混凝土拌合物工作性及工作性保持性好，外加劑中氯離子和堿含量較低,用其配制的混凝土收縮率較小、可改善混凝土的體積穩(wěn)定性和耐久性，對(duì)水泥的適應(yīng)性較好，生產(chǎn)和使用過(guò)程中不污染環(huán)境。由于其優(yōu)異的性能，因此大量用于工業(yè)與民用建筑、市政工程、橋梁隧道、公路、鐵路和水利等工程的冬期混凝土的施工中。

　　冬期施工的泵送混凝土、商品混凝土要求混凝土外加劑在具有泵送功能的基礎(chǔ)上，同時(shí)要具有防凍功能，使泵送施工的混凝土早期免遭凍害，混凝土強(qiáng)度能正常發(fā)展。

　　我們對(duì)采用聚羧酸系高性能減水劑配制冬期施工用的混凝土防凍泵送劑進(jìn)行了大量試驗(yàn)研究，制備出了具有良好的低負(fù)溫條件下儲(chǔ)存穩(wěn)定性、抗凍害能力等優(yōu)異性能的防凍泵送劑，并在工程中大量應(yīng)用。

　　另外，對(duì)制定防凍泵送劑的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了探討。我國(guó)用于冬期泵送混凝土施工的防凍泵送劑的生產(chǎn)應(yīng)用已有十余年的歷史，防凍泵送劑的性能及其應(yīng)用技術(shù)也相對(duì)成熟，目前還沒(méi)有防凍泵送劑的國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，這就給防凍泵送劑的生產(chǎn)、檢驗(yàn)、驗(yàn)收及監(jiān)督檢查帶來(lái)了困難。我們結(jié)合對(duì)防凍泵送劑的研究，探討制定防凍泵送劑行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的可行性。

　　一、試驗(yàn)材料與試驗(yàn)

　　1.試驗(yàn)材料

　　水泥：山東水泥集團(tuán)東岳牌P·O42．5R水泥、基準(zhǔn)水泥。防凍泵送劑：NC-J防凍型聚羧酸高性能減水劑（防凍泵送劑），山東省建筑科學(xué)研究院混凝土外加劑廠生產(chǎn)。骨料：細(xì)骨料，泰安河砂，細(xì)度模數(shù)2.6～3.0；粗骨料，濟(jì)南產(chǎn)石灰?guī)r碎石，粒徑5mm～10mm和1mm～20mm。符合《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》JGJ52-2006的要求。水：自來(lái)水，符合《混凝土拌合用水標(biāo)準(zhǔn)》JGJ63-2006的要求。

　　2．試驗(yàn)方法與結(jié)果

　　試驗(yàn)方法主要依據(jù)：《混凝土外加劑》GB8076-1997，《混凝土防凍劑》JC475-2004，《混凝土泵送劑》JC473-2001，《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB50080-2002，《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB50081-2002。

　　外加劑在負(fù)溫下存儲(chǔ)穩(wěn)定性試驗(yàn)：將盛有500g液體外加劑的杯子放入規(guī)定溫度下的冷凍箱中，觀察外加劑在規(guī)定時(shí)間的變化情況。結(jié)果見(jiàn)表l。

　　按照《混凝土防凍劑》JC475-004規(guī)定的試驗(yàn)方法進(jìn)行。水泥采用山水P·O42.5R，水泥用量為330kg/m3，基準(zhǔn)混凝土和受檢混凝土都是小坍落度，試驗(yàn)時(shí)混凝土坍落度分別為60mm和95mm，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

　　按照《混凝土泵送劑》JC473-2001規(guī)定檢驗(yàn)泵送劑的混凝土配合比，水泥用量為390kg/m3，基準(zhǔn)混凝土的坍落度為70mm，受檢混凝土坍落度為210mm。檢驗(yàn)摻加防凍泵送劑的混凝土抗凍害性能時(shí)，受檢混凝土的養(yǎng)護(hù)按照《混凝土防凍劑》JC475-2004規(guī)定的試驗(yàn)方法進(jìn)行。采用基準(zhǔn)水泥試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3，采用山水P·O42．5R水泥，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

　　二、試驗(yàn)結(jié)果分析

　　1.液體防凍泵送劑負(fù)溫下存儲(chǔ)的穩(wěn)定性

　　液體復(fù)配產(chǎn)品應(yīng)該具有良好的穩(wěn)定性，不得出現(xiàn)渾濁、分層沉淀、析晶現(xiàn)象；同時(shí)具有良好的疊加協(xié)同效應(yīng)，使其具有更加優(yōu)異的技術(shù)性能，使某些性能得到改善或者提高。

　　常規(guī)的液體防凍劑和液體防凍泵送劑中都含有大量防凍鹽，在低負(fù)溫條件下會(huì)出現(xiàn)以下?tīng)顩r：變稠、沉淀、析晶。外加劑的這些變化會(huì)給用戶帶來(lái)很多麻煩，為了防止這些問(wèn)題的出現(xiàn)，在《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》GB50119-2003中，要求儲(chǔ)存液體防凍劑的設(shè)備應(yīng)有保溫措施。

　　由于聚羧酸系高性能減水劑具有獨(dú)特的性能，和其他化學(xué)外加劑的復(fù)配存在相容性問(wèn)題。經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)研究，研制出由聚羧酸系高性能減水劑與有機(jī)、無(wú)機(jī)防凍組分復(fù)配而成的NC-J防凍泵送劑，在低負(fù)溫下具有良好的穩(wěn)定性。

　　2.混凝土拌和物性能

　　冬期施工，在低溫或負(fù)溫下混凝土的流變性能與常溫下的不同，防凍組分、早強(qiáng)組分會(huì)造成混凝土的坍落度損失過(guò)快、坍落擴(kuò)展度過(guò)小，表現(xiàn)出混凝土具有一定的坍落度值，但混凝土明顯流動(dòng)性很差或“不流”，給商品混凝土的遠(yuǎn)距離運(yùn)輸和混凝土的遠(yuǎn)距離泵送造成很多的不便，在泵管泵出的混凝土往往呈現(xiàn)出一截一截的“混凝土柱”，混凝土的工作性能(尤其流動(dòng)性)很差，很難施工，在施工墻、柱等狹窄的結(jié)構(gòu)部位時(shí)，很可能會(huì)造成混凝土經(jīng)振搗后不能很好密實(shí)，進(jìn)而造成工程質(zhì)量問(wèn)題。

　　總之，按照《混凝土防凍劑》JC475-2004規(guī)定的試驗(yàn)方法進(jìn)行，NC-J防凍泵送劑完全滿足要求。按照《混凝土泵送劑》JC473-2001規(guī)定檢驗(yàn)泵送劑的方法，水泥用量多為390kg/m3，即使坍落度為210mm，受檢混凝土和小坍落度的基準(zhǔn)混凝土相比，按照《混凝土防凍劑》JC475-2004規(guī)定的試驗(yàn)方法檢驗(yàn)摻加防凍泵送劑的混凝土抗凍害性能，也能滿足要求。

　　三、工程應(yīng)用舉例

　　NC-J防凍泵送劑在大量的重點(diǎn)工程中得到應(yīng)用，如：京滬高速鐵路、津秦高速鐵路、棗臨鐵路、黃島火車站、濟(jì)南西客站、榮城核電、濟(jì)南建邦黃河大橋等；在商品混凝土中也得到較為廣泛的應(yīng)用，如：濟(jì)寧中建混凝土公司、濟(jì)寧華能混凝土公司、青島金鑫混凝土公司、威海威建集團(tuán)混凝土公司、濟(jì)南魯橋混凝土公司等。

　　現(xiàn)以濟(jì)南西客站為例：京滬高鐵濟(jì)南西客站是京滬高速鐵路的5個(gè)主客站之一，是濟(jì)南都市圈內(nèi)重要的綜合交通樞紐。西客站片區(qū)場(chǎng)站一體化設(shè)施總建設(shè)規(guī)模約45萬(wàn)平方米，包括高鐵站房、地下出租車通道、軌道交通1號(hào)線、東西廣場(chǎng)等。西客站工程于2008年6月開(kāi)工，計(jì)劃2011年12月竣工并投入使用。

　　工程由濟(jì)南鐵路局負(fù)責(zé)建設(shè)，濟(jì)鐵監(jiān)理公司監(jiān)理，中鐵十二局集團(tuán)有限公司施工。進(jìn)入冬期施工，我們根據(jù)中鐵十二局的要求，利用工地用材料，在實(shí)驗(yàn)室對(duì)冬期施工混凝土進(jìn)行了試驗(yàn)研究。

　　試驗(yàn)結(jié)果表明，即使摻加大量的粉煤灰，由于膠凝材料總量多，摻加防凍泵送劑后，混凝土仍然具有很好的抗凍害性能，室外自然氣溫養(yǎng)護(hù)下混凝土強(qiáng)度發(fā)展良好，完全滿足施工要求。

　　1．NC-J防凍泵送劑是由聚羧酸系高性能減水劑與有機(jī)、無(wú)機(jī)防凍組分復(fù)配而成的，在低負(fù)溫下具有良好的穩(wěn)定性能。

　　2．按照《混凝土泵送劑》JC473-2001規(guī)定檢驗(yàn)泵送劑的試驗(yàn)方法，摻加NC-J防凍泵送劑的混凝土坍落度為210mm，和小坍落度的基準(zhǔn)混凝土相比，各齡期混凝土強(qiáng)度都大幅度提高，28d提高25％以上。

　　3．按照《混凝土泵送劑》JC473-2001規(guī)定檢驗(yàn)泵送劑的混凝土配合比，按照《混凝土防凍劑》JC475-2004規(guī)定檢驗(yàn)防凍劑的試驗(yàn)方法檢測(cè)摻加NC-J防凍泵送劑的混凝土抗凍害性能，也能滿足要求。