水下不分散混凝土專用聚羧酸外加劑的研制與應(yīng)用

  ［摘要］本文利用復(fù)合聚羧酸減水劑、聚羧酸保坍劑、增強(qiáng)劑、緩凝劑、保水劑和調(diào)粘劑等制備水下不分散混凝土專用聚羧酸外加劑，使水下混凝土滿足了低水灰比、和易性好、不分散的要求，其流動(dòng)性、可泵性、坍落度損失都有較大的改進(jìn)。

  ［關(guān)鍵詞］水下不分散混凝土；聚羧酸系外加劑

  前言

  水下不分散混凝土在我國(guó)仍處于發(fā)展階段，是一種較為年輕、新型的結(jié)構(gòu)工程材料，目前正向高性能、低成本、優(yōu)良的施工性發(fā)展。隨著人們對(duì)水下混凝土工程質(zhì)量要求的不斷提高、施工技術(shù)的現(xiàn)代化改進(jìn)，需要各項(xiàng)性能更好的水下不分散混凝土專用外加劑的研發(fā)。

  水下不分散混凝土具有以下特點(diǎn)：（1）抗分散性?；炷涟韬衔镌谒袧仓r(shí)不分散、不離析，混凝土配合比基本保持不變，可在不排水的條件下施工，即使受到水的沖刷作用仍具有優(yōu)良的抗分散性。（2）優(yōu)良的流動(dòng)性?；炷涟韬衔锛雀挥姓吵硇?，又富有塑性，相比普通混凝土顯示出更良好的流動(dòng)性，以保證混凝土灌入水下后能自流平、自密實(shí)。（3）很少出現(xiàn)泌水或浮漿。摻入絮凝劑后，可提高混凝土的保水性，基本不會(huì)出現(xiàn)泌水現(xiàn)象。（4）凝結(jié)特性。（5）無(wú)污染。由于水下不分散混凝土具有良好的抗水洗能力，因此水泥很少流失，不污染施工水域，為環(huán)保型產(chǎn)品。（6）安全性。與傳統(tǒng)水下普通混凝土施工技術(shù)相比，水下不分散混凝土施工新技術(shù)可簡(jiǎn)化施工工藝、縮短工期、降低工程成本、減少人員在水下工作量，確保工程質(zhì)量。

  水下不分散混凝土一般采用抗?jié)B、快凝、早強(qiáng)混凝土。具有很強(qiáng)的抗分散性和較好的流動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)水下混凝土的自流平、自密實(shí)，抑制水下施工時(shí)水泥和骨料分散，并且不污染施工水域。水下不分散混凝土不允許振搗，其質(zhì)量取決于混凝土的抗分散性和流動(dòng)性。

  聚羧酸減水劑具有高減水、坍落度損失小、引氣量小等優(yōu)點(diǎn)，非常適合用于配制高強(qiáng)、高性能混凝土，在配制水下不分散混凝土?xí)r體現(xiàn)了低摻量、高減水、良好的流動(dòng)度保持性、良好的增強(qiáng)效果等優(yōu)點(diǎn)。

  我國(guó)水下混凝土的配制存在著水泥用量過(guò)大，可泵性較差、坍落度損失大的缺點(diǎn)，而且水下混凝土的強(qiáng)度普遍偏低。本文利用復(fù)合聚羧酸減水劑、增強(qiáng)劑、緩凝劑、保水劑和調(diào)粘劑等制備水下不分散混凝土專用聚羧酸減水劑，使水下混凝土滿足了低水灰比、和易性好、不分散的要求，其流動(dòng)性、可泵性、坍落度損失都有較大的改進(jìn)。

  2 試驗(yàn)原材料及試驗(yàn)方法

  2.1

  原材料

  ConcretePower

  聚羧酸減水劑OP100，聚羧酸保坍劑、增強(qiáng)劑、保水劑、調(diào)凝劑、調(diào)粘劑、消泡劑，以上材料由深圳海川新材料科技有限公司提供。水泥強(qiáng)度等級(jí)為 42.5 塔牌普通硅酸鹽水泥，砂子的細(xì)度模數(shù)一般在2.4～2.8之間，采用級(jí)配良好的連續(xù)粒級(jí)的碎石（5～40mm）。

  2.2

  外加劑基礎(chǔ)配方

  聚羧酸減水劑、增強(qiáng)劑、消泡劑、聚羧酸保水劑、調(diào)粘劑、調(diào)凝劑和消泡劑。基礎(chǔ)配方見(jiàn)表1。

  表1 外加劑基礎(chǔ)配方表

  2.3

  性能測(cè)試

  水泥凈漿流動(dòng)度試驗(yàn)參照

  GB8077—2011《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法》進(jìn)行，水泥300g，外加劑摻量根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定，水灰比：0.29。

  C30 混凝土配合比試驗(yàn)（測(cè)試坍落度及1h 坍落度損失）：混凝土配合比為

  m（水泥）：m（粉煤灰）：m（礦粉）：m（粗骨料）：m（砂子）=240：90：70：1093：827，用水量和減水劑用量根據(jù)試驗(yàn)需求進(jìn)行確定。測(cè)試混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)。

  水下不分散混凝土的配合比，試驗(yàn)混凝土配合比為

  m（水泥）：m（粉煤灰）：m（礦粉）：m（粗骨料）：m（砂子）=350：50：100：1048：210，用水量和減水劑用量根據(jù)試驗(yàn)需求進(jìn)行確定。

  3 結(jié)果與討論

  3.1

  水下不分散混凝土專用聚羧酸減水劑與水泥的適應(yīng)性

  采用不同用量的水下不分散混凝土專用聚羧酸外加劑對(duì)水泥做凈漿試驗(yàn)，摻量范圍在0.5%～2.5%之間，確定與水泥的適應(yīng)性。試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

  通過(guò)水泥凈漿試驗(yàn)表 2 數(shù)據(jù)可知，水下不分散混凝土專用聚羧酸外加劑比較適應(yīng)的摻量點(diǎn)在1.5%左右。

  表2 水泥凈漿試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

  3.2

  專用聚羧酸減水劑用于不分散混凝土的試驗(yàn)效果

  采用標(biāo)準(zhǔn)混凝土 C30配合比，考察不同聚羧酸減水劑對(duì)混凝土流變性及強(qiáng)度的影響，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

  表3 不同聚羧酸減水劑對(duì)標(biāo)準(zhǔn) 混凝土流變性及強(qiáng)度的影響結(jié)果

  通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)混凝土試驗(yàn)表3數(shù)據(jù)可知，水下不分散混凝土專用聚羧酸外加劑比較適應(yīng)的摻量點(diǎn)在1.5%～2.5%之間。通常標(biāo)準(zhǔn)混凝土的摻量要低于水下不分散混凝土。

  3.3

  水下不分散混凝土專用聚羧酸減水劑與水泥配制不分散混凝土的試驗(yàn)效果

  采用水下不分散混凝土的配合比，考察不同聚羧酸減水劑對(duì)混凝土流變性及強(qiáng)度的影響。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

  表4 不同聚羧酸減水劑對(duì)水下不分散 混凝土流變性及強(qiáng)度的影響結(jié)果

  4 結(jié)論

  本文復(fù)合的水下不分散混凝土聚羧酸外加劑，采用聚羧酸減水劑30%、聚羧酸保坍劑 60%、增強(qiáng)劑3%、保水劑用量1%、調(diào)粘劑 0.5‰、調(diào)凝劑 5%、消泡劑 0.5‰。配制出水下不分散混凝土用的聚羧酸外加劑，通過(guò)對(duì)水下不分散混凝土試驗(yàn)，水下不分散混凝土專用聚羧酸外加劑比較適應(yīng)的摻量在 2.0%～2.5%之間，超過(guò)用量混凝土發(fā)生離散，控制在2.0%～2.5%之間可以制備出低水灰比、和易性好、不分散的水下不分散混凝土，其流動(dòng)性、可泵性、坍落度損失都有較大的改善。