關(guān)于聚羧酸系高性能減水劑檢測(cè)方法的思考_姚靈

1、廣東建材2013年第2期編號(hào)膠凝材料減水劑/(kg/m 3單位用水量砂率/%石/(kg/m 3水泥/(kg/m 3粉煤灰/(kg/m 3礦渣粉/(kg/m 3/(kg/m 3原材料粵秀沙角電廠韶鋼P(yáng)VC-/西江河砂181.1441040表1混凝土原材料及配合比近年來(lái),隨著聚羧酸高效減水劑技術(shù)的快速發(fā)展,被廣泛應(yīng)用于混凝土工程,為規(guī)范聚羧酸減水劑在建設(shè)工程中的應(yīng)用,住建部于2007年頒布實(shí)施JG/T 223-2007聚羧酸系高性能減水劑,其中聚羧酸減水劑的含氣量及3d 抗壓強(qiáng)度比均采用基準(zhǔn)水泥拌合混凝土后進(jìn)行測(cè)定,限值分別不大于6.0%和不小于160%。然而在實(shí)際工程中,特別是在采用大比例礦物摻

2、合料配制技術(shù),且對(duì)混凝土含氣量或早期強(qiáng)度有較高要求的混凝土構(gòu)件(例如沉管,該條文往往限制了聚羧酸減水劑的使用,這主要是因?yàn)榈V物摻合料的添加,降低了聚羧酸減水劑的引氣效果,而GB/T50080中采用基準(zhǔn)水泥進(jìn)行檢測(cè)時(shí),相同減水劑在未添加礦物摻合料的情況下,新拌混凝土的含氣量可能超出6.0%的限值,從而導(dǎo)致聚羧酸減水劑檢測(cè)結(jié)果不合格,本文通過(guò)系統(tǒng)研究礦物摻合料種類(lèi)及摻量對(duì)聚羧酸減水劑含氣量的影響,希望引起部分檢測(cè)機(jī)構(gòu)的重視。1試驗(yàn)1.1原材料水泥為“粵秀”P(pán) 42.5R 級(jí)硅酸鹽水泥;粉煤灰為沙角電廠F 類(lèi)級(jí)灰;礦渣粉為“韶鋼”S95礦渣粉;粗骨料為525mm 燊泰基石場(chǎng)連續(xù)級(jí)配類(lèi)碎石,非活性骨料

3、;細(xì)骨料為廣東省西江上游區(qū)類(lèi)河砂,細(xì)度模數(shù)2.9,含泥量0.4%;減水劑為四航材料科技有限公司生產(chǎn)的HSP-V 型及江蘇蘇博特新材料有限公司生產(chǎn)的PCA-型聚羧酸高效減水劑。1.2試驗(yàn)內(nèi)容依據(jù)JG/T 223-2007聚羧酸系高性能減水劑設(shè)計(jì)混凝土配合比見(jiàn)表12,在外加劑摻量控制不變的前提下,通過(guò)調(diào)節(jié)單位用水量,將新拌混凝土坍落度控制在20010mm 范圍,參考GB/T 50080-2002普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)及GB 8076-2008混凝土外加劑中的相關(guān)規(guī)定,測(cè)試各組配合比的含氣量和關(guān)于聚羧酸系高性能減水劑檢測(cè)方法的思考姚靈李士偉李超(中交四航工程研究院有限公司摘要:參考JG/T

4、 223-2007聚羧酸系高性能減水劑中的檢測(cè)方法,設(shè)計(jì)不同膠凝材料體系的混凝土配合比,測(cè)試PCA-II 型及HSP-V 型聚羧酸減水劑的引氣量及3d 抗壓強(qiáng)度比,結(jié)果表明礦物摻合料的添加能夠降低PCA-II 型及HSP-V 型聚羧酸減水劑的引氣量,從而使混凝土3d 抗壓強(qiáng)度比有所提高,故JG/T 223-2007應(yīng)充分考慮礦物摻合料對(duì)聚羧酸減水劑的影響,以適應(yīng)實(shí)際工程的需要。關(guān)鍵詞:聚羧酸高效減水劑;引氣量;礦物摻合料質(zhì)量控制與檢測(cè)36-廣東建材2013年第2期備注:為方便對(duì)比,將相同配合比編號(hào)與表1進(jìn)行對(duì)應(yīng)。表2混凝土原材料及配合比編號(hào)膠凝材料減水劑/(kg/m 3單位用水量/(kg/m

5、3砂率/%石/(kg/m 3水泥/(kg/m 3粉煤灰/(kg/m 3礦渣粉/(kg/m 3原材料粵秀沙角電廠韶鋼HSP-V0.03.36178.44410403d 抗壓強(qiáng)度比(除單位用水量改變,其它組分用量均不變時(shí),添加聚羧酸減水劑與不添加聚羧酸減水劑混凝土的3d 標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度比值,以此獲得礦物摻合料種類(lèi)、摻量以及不同品種聚羧酸減水劑對(duì)新拌混凝土性能含氣量和3d 抗壓強(qiáng)度比的影響。2結(jié)果與討論2.1膠凝材料組成對(duì)混凝土性能的影響表1中10組新拌混凝土坍落度、含氣量及3d 抗壓強(qiáng)度比如表3所示。將表1和表3中的1-10#與1-1#1-3#對(duì)比可知,在坍落度控制在20010cm,且外加劑摻量及品

6、種不變的情況下,隨著礦渣粉摻量由0%增長(zhǎng)至60%,混凝土單位用水量及含氣量分別由181.1kg/m 3、6.2%下降至168.5kg/m 3、2.5%,3d 抗壓強(qiáng)度比由165%提高至245%,拌合物粘滯性不斷提高,以至于1-3#粘滯板結(jié)、略有泌水且極難插搗,出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是由于礦渣粉顆粒的平均粒徑小于水泥,內(nèi)摻入混凝土?xí)r,填充水泥顆粒之間的縫隙,替換自由水,具有一定的減水效果,而增大的膠凝材料比表面積在吸附減水劑有效成分后,新拌混凝土漿體界面性能改變,混凝土含氣量降低,基體密實(shí)性增加,其3d 抗壓強(qiáng)度比有所提高,同時(shí)礦渣粉顆粒一般為不規(guī)則棱狀物,顆粒間摩擦力較大且易“刺破”膠凝材料與

7、水的絮狀物,加之混凝土含氣量較小,缺少氣泡的潤(rùn)滑作用,因此隨著礦渣粉摻量的增加,新拌混凝土粘滯度提高,甚至出現(xiàn)泌水現(xiàn)象2。將表1和表3中的1-4#1-6#與1-10#對(duì)比可知,隨著粉煤灰摻量由0%增加至30%,混凝土單位用水量及含氣量分別由181.1kg/m 3、6.2%降至164.3kg/m 3、2.8%,而1-4#1-6#的3d 抗壓強(qiáng)度均高于1-10#,與此同時(shí)混凝土拌合物狀態(tài)良好且易插搗,這可能是由于粉煤灰顆粒圓潤(rùn)且平均粒徑小于水泥,在具有一定減水效果的同時(shí),能夠降低拌合物含氣量,增大混凝土3d 抗壓強(qiáng)度比,并且良好的“滾珠”潤(rùn)滑作用使?jié){體屈服應(yīng)力降低,因此新拌混凝土無(wú)較強(qiáng)粘滯感和泌水

8、離析現(xiàn)象。將表1和表3中的1-7#1-9#組與1-10#組比較,隨著礦物摻合料的摻量由0%增至60%,混凝土單位用水量由181.1kg/m 3下降至159.3kg/m 3,含氣量由6.2%下降至2.2%,而3d 抗壓強(qiáng)度比則由162%上升至245%,雖然1-9#礦物摻合料總量與1-3#礦渣粉摻量相同,但粘滯感明顯小于1-3#,并無(wú)出現(xiàn)泌水現(xiàn)象,由此可知,水泥、粉煤灰及礦渣粉三種不同粒徑的顆粒能夠形成更為致密的堆垛體系,在降低用水量的同時(shí),能夠更多的吸附聚羧酸減水劑的有效成分,降低拌合物含氣量,提高混凝土3d 抗壓強(qiáng)度比,而粉煤灰的潤(rùn)滑作用能有效降低礦渣粉所導(dǎo)致的拌合物粘滯感,進(jìn)一步改善混凝土的

9、工作性。另外,就上述試驗(yàn)結(jié)果及分析不難看出,采用單摻粉煤灰、單摻礦渣粉或雙摻粉煤灰和礦渣粉混凝土拌合編號(hào)工作性3d 抗壓強(qiáng)度比/%混凝土拌合物狀態(tài)描述坍落度/mm 含氣量/%1-1#2033.4223流動(dòng)性好,稍粘,無(wú)泌水離析,易插搗1-2#2052.5239流動(dòng)性好,粘滯、無(wú)泌水離析,稍難插搗1-3#1932.5245流動(dòng)性好、粘滯板結(jié)、略有泌水,極難插搗1-4#2044.6210流動(dòng)性好、粘聚性好、無(wú)泌水離析,易插搗1-5#2092.8241流動(dòng)性好、粘聚性好、無(wú)泌水離析,易插搗1-6#2012.8239流動(dòng)性好、粘聚性好、無(wú)泌水離析,易插搗1-7#2053.5221流動(dòng)性好、粘聚性好、無(wú)

10、泌水離析,易插搗1-8#2082.5245流動(dòng)性好、稍粘滯、無(wú)泌水離析,較易插搗1-9#1922.2245流動(dòng)性好、較粘滯、無(wú)泌水離析,不易插搗1-10#1986.2165流動(dòng)性好、疏松、無(wú)泌水離析,易插搗表3混凝土性能指標(biāo)質(zhì)量控制與檢測(cè)37-廣東建材2013年第2期物,因顆粒組成、顆粒形狀以及細(xì)觀堆垛結(jié)構(gòu)的不同,其含氣量均遠(yuǎn)小于純水泥體系混凝土的6.2%,3d抗壓強(qiáng)度比較1-10#的165%要高,均處于200%以上,由此可知,膠凝材料體系的不同對(duì)聚羧酸減水劑的引氣效果影響明顯,并進(jìn)一步影響混凝土3d抗壓強(qiáng)度比。2.2外加劑對(duì)混凝土性能的影響表2中4組新拌混凝土坍落度、含氣量及3d抗壓強(qiáng)度比如

11、表4所示。將表2、表4中的試驗(yàn)結(jié)果分別與表1、表3中的對(duì)應(yīng)組(例如1-3#與2-3#,1-6#與2-6#比較可知,在不同膠凝材料體系混凝土中,HSP-V型聚羧酸減水劑比PCA-II型聚羧酸減水劑引氣效果要好,其中2-10#純水泥體系新拌混凝土含氣量高達(dá)8.0%,3d抗壓強(qiáng)度比為158%,而2-3#、2-6#和2-9#組混凝土含氣量也分別較其對(duì)應(yīng)組高0.4%0.9%。與此同時(shí),表4中各組混凝土含氣量、3d抗壓強(qiáng)度比及狀態(tài)的變化規(guī)律均與表3相似,即采用單摻粉煤灰、單摻礦渣粉或雙摻粉煤灰和礦渣粉的2-3#、2-6#和2-9#組混凝土拌合物的含氣量均遠(yuǎn)小于純水泥體系的2-10#,而3d抗壓強(qiáng)度比卻較2

12、-10#的158%要高,均處于220%以上,另外,單摻礦渣粉的2-3#組雖無(wú)泌水離析現(xiàn)象,但仍具有很強(qiáng)的粘滯感,極難插搗,而粉煤灰的摻入,能有效降低因使用礦渣粉而導(dǎo)致混凝土拌合物粘滯板結(jié)的現(xiàn)象,使2-9#工作性?xún)?yōu)于2-3#,由此可知,聚羧酸減水劑種類(lèi)的不同雖使混凝土工作性發(fā)生一定程度的改變,但并不影響其因膠凝材料體系改變而呈現(xiàn)出的規(guī)律性,即礦物摻合料能夠明顯降低聚羧酸減水劑的引氣效果。3聚羧酸系高性能減水劑含氣量檢測(cè)方法的思考由上述試驗(yàn)結(jié)果及分析可知,在施工過(guò)程中采用聚羧酸減水劑,能夠有效改善混凝土流動(dòng)性,然而新拌混凝土的工作性能(包括含氣量、粘滯性、粘聚性等,除與減水劑性能及摻量有關(guān),還取決

13、于砂、石、水泥、礦物摻合料等各組分的比例及性質(zhì),特別是膠凝材料的顆粒形狀及細(xì)觀堆垛結(jié)構(gòu),因此選用基準(zhǔn)水泥配制混凝土來(lái)檢測(cè)聚羧酸減水劑的含氣量及早期抗壓強(qiáng)度比等性能,往往忽略了礦物摻合料的影響,具有一定的片面性,特別是在采用大比例礦物摻合料配制技術(shù),且對(duì)含氣量或早期強(qiáng)度有較高要求的混凝土構(gòu)件(例如海洋環(huán)境下使用的沉管、預(yù)應(yīng)力混凝土等,由于礦物摻合料降低了聚羧酸減水劑的引氣效果,當(dāng)采用施工用原材料及配合比使混凝土含氣量及3d抗壓強(qiáng)度比滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求時(shí),依據(jù)JG/T223-2007聚羧酸系高性能減水劑采用基準(zhǔn)水泥檢測(cè)的聚羧酸減水劑,往往含氣量指標(biāo)大于6.0%,由于基體的密實(shí)性不夠,進(jìn)而導(dǎo)致混凝土3d抗

14、壓強(qiáng)度比小于160%,為混凝土試驗(yàn)室配合比設(shè)計(jì)帶來(lái)困難。就目前來(lái)看,隨著工程界對(duì)混凝土耐久性的重視,礦物摻合料運(yùn)用日益廣泛,故對(duì)聚羧酸減水劑進(jìn)行檢測(cè)應(yīng)充分考慮礦物摻合料對(duì)聚羧酸減水劑的影響,引入標(biāo)準(zhǔn)粉煤灰及標(biāo)準(zhǔn)礦渣粉對(duì)聚羧酸減水劑進(jìn)行檢測(cè),進(jìn)一步降低因檢測(cè)方法而導(dǎo)致聚羧酸減水劑使用的局限性。4結(jié)論混凝土中添加礦物摻合料使PCA-型及HSP-V 型聚羧酸減水劑引氣效果明顯降低,從而進(jìn)一步提高混凝土3d抗壓強(qiáng)度比;聚羧酸減水劑種類(lèi)的不同雖使混凝土工作性發(fā)生一定程度的改變,但并不影響其因膠凝材料體系改變而呈現(xiàn)出的規(guī)律性?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】1JG/T223-2007,聚羧酸系高性能減水劑S.北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2007.2蓋國(guó)暉,李超,熊建波