消泡剂引气剂对聚羧酸系减水剂混凝土的影响.pdf

2 0 1 5 年 第 1 1期 (总 第 3 1 3期) Nu mb e r 1 1 i n 2 0 1 5 ( T o t a l N o ． 3 1 3 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 原材料及辅助物料 M ATERI AL AND ADM I NI CLE d o i ： 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 2 — 3 5 5 0 ． 2 0 1 5 ． 1 1 ． 0 1 3 消泡剂 引气剂对聚羧酸 系减水剂混凝土 的影响 谢 洪阳 ， 王诗翔 ， 傅翔 ( 南昌航空大学 土木建筑学院， 江西 南昌3 3 0 0 6 3 ) 摘要： 研究了消泡剂和引气剂复配对掺聚羧酸系减水剂新拌混凝土含气量、 混凝土力学性能、 抗氯离子渗透性能的影响。 试验 结果表明 ， 消泡剂含量恰当时， 能够有效减少聚羧酸系减水剂带来的大气泡， 并使气泡稳定 。 随着引气剂掺量的增加， 混凝 土含 气量增大 ， 经时损失减小。 混凝土的抗压强度和抗氯离子渗透性能最初 随着引气剂掺量 的增加而增强， 但 当引气剂掺量超过一 定剂量后 ， 则随着引气剂掺量的增加而减弱。 引气剂最佳掺量为 0 ． 0 3 ％ 0 左右。 关键词 ： 消泡剂 ； 引气剂； 聚羧酸系减水剂； 混凝土性能 中图分类号 ： T U 5 2 8 ． 0 4 2 ． 5 文献标志码 ： A 文章编号： 1 0 0 2 — 3 5 5 0 ( 2 0 1 5 ) 1 l 一 0 0 4 4 — 0 3 I m p a c t s o f a n t i f o a m a n d a i r —e n t r a i n i n g a g e n t s o n p e r f or ma n c e o f p o l y c a r b o x y l a t e s u p e r pl a s t ic i z e r mi x e d c o n c r ~e XI E Ho n g y a n g ．W ANG S h i x i a n g ． FU Xi a n g ( C o l l e g e o f Ci v i l E n g i n e e ri n g a n d Ar c h i t e c t u r e， Na n c h a n g Ha n g k o n g Un i v e r s i t y， Na n c h a n g 3 3 0 0 6 3， C h i n a ) Abs t r a ct ： Th e i mpa c t s o f a n t i foa m a g e n t a n d a i r—e n t r a i n i n g a g e n t o n p e r f o r manc e o f p o l y c a r b o x y l a t e s u p e r p l a s t i c i z e r mi x e d c o n c r e t e we r e s t u di e d． The a i r c o n t e n t o f t h e f r e s h c o n c r e t e， the s t r e n g t h o f h a r de n e d c o nc r e t e， a n d the r e s i s t a n c e o f ha r d e n e d c o n c r e t e t o c h l o r i d e i o n p e n e tra t i o n we r e t e s t e d． Re s u l t s h a v e s h o wn t h a t p r o p e r a n t i f oa m a g e n t i n c o r p o r a t i o n c a n e f f e c t i v e l y e l i mi n a t e b i g fo a ms p r od u c e d b y p o l y c a r bo x y l a t e s u p e r p l a s t i c i z e r ， a n d s t a b i l i z e f o a m a mo u n t s ． W i t h the i n c r e a s e o f a i r—e n t r a i ni n g a g e n t i n c o rpo r a t i o n， a i r c o n t e n t i n f r e s h c o n c r e t e i n c r e a s e s ， a n d a i r l o s s wi t h i n o n e h o u r i s r e d u c e s ． Th e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h o f h a r d e n e d c o n c r e t e a n d the r e s i s t a n c e t o c h l o rid e i o n p e r me a b i l i t y i n c r e a s e a t the b e gi n n i n g wi th the i n c r e a s e o f a i r—e n t r a i n i ng a g e n t i n c o r po r a t i o n， a n d d e c r e a s e wh e n t he a i r—e n t r a i — n i n g a g e n t i n c o rpo r a t i o n e x c e e d e d a c e r t a i n a mo u n t ． Th e o pt i ma l air—e n tra i ni n g a g e n t i n c orpo r a ti o n i s a b ou t 0． 0 3％o ． Ke y wor ds： a n t i foa m a g e n t ； a i r—e n tra i n i n g a g e n t ； p ol y c a r b o x y l a t e s u p e r p l a s ti c i z e r ； c o n c r e t e pe r f o rm a nc e 0 引言 新拌混凝 土的初始状态对混凝土 的可泵性 、 施工性及 硬化后 的力学性能和耐久性能有很 大的影 响 。目前 ， 掺 加减水剂是改善混凝土初始状态 的措施之一 。 聚羧酸系减 水剂减水效果好 ， 坍落度损失小 ， 得到了广泛的应用 。 但是 与传统 的萘系减水剂相比， 聚羧酸系减水剂作为一种 引气 型减水剂 ， 对} 昆 凝 土原材料 的变化更 加敏感 ， 母 液本身含 气量普遍偏高 ， 且多数为有害气泡 。 目前 ， 工程实际中通 常先采用消泡剂减轻 聚羧酸 系减水 剂母液有害气泡 的危 害 ， 再采用引气剂调节混凝 土内部 气泡的数量和质量 ( 即 “ 先消后引” ) ， 以达到改善混凝土性能的 目的 。 然而 ， 消 人量 ， 再研究引气剂掺量对掺聚羧酸系减水剂混凝 土性能 的影响 ， 为聚羧酸系减水剂“ 先消后引” 技术的实 际应用提 供一定参考 。 1 原材料及试验 方法 1 ． 1 原材料 水泥 ： 海螺牌 P O 4 2 ． 5级水泥 ， 具体性能见表 l 、 2 ； 砂 ： 赣江河砂 ， 中砂 ， 细度模数 2 ． 7 ， 含泥量 0 ． 5 ％； 碎石 ： 湖北武穴碎石 ， 5 - 2 0 I n r n ， 5 ～ 1 0 1 T i n 1 ： 1 0 ~ 2 0 m m= 4 ： 6 ， 连续级配 ； 水 ： 普通生活用水 ； 减水剂 ： 江西迪特科技有 限公司生产 的聚羧酸系高性 泡剂和引气剂 的合理掺入量一直缺乏深入研究 。 能减水剂 P e A( 标准型 ) ， 固含量 4 0 ％， 减水率 2 5 ％； 本试验首先通过 消泡剂试验确定试验 中消泡剂 的掺 消泡剂 ： 日本进 口竹本油脂 A； 表 1 水泥物理力学性能 收稿日期 ： 2 0 1 5 一 叭一 1 8 基 金项 目： 国家 自然科学基金项 目( 5 1 1 6 8 0 3 9 ) - 4 4 表 2 水泥化学成分 ％ 引气剂： 德固赛混凝土高效复合引气剂 B 。 1 ． 2试验 方 法 1 ． 2 ． 1 混凝土配合 比 混凝 土配合 比按 J G J 5 5 —2 0 1 1 《 普通混凝土配合 比设 计规程》进行设计 ， 见表 3 。 表 3 混凝土配合比 ／ m 1 ． 2 ． 2消泡剂试验 竹本油脂 A 的掺量变化范 围是 0 ． 1 ％ o 、 0 ． 3 ％ 0 、 0 ． 5 ％ o 、 0 ． 7 ％ 0 、 0 ． 9 ％ o ， 共进行五组试验 ， 测定坍落度 、 含气量并观察 消泡情况 ， 来确定后续试 验中消泡剂 的固定掺量 ， 其 中 A 掺量为 占 P C A 的用量， 结果见表 4 。 由表 4可知 ， 随着消泡剂掺量 的增加 ， 混凝土坍 落度 和含气量相应降低 ， 说 明混凝土 中的气泡能够在 A的作用 下很好 地被消除 ， 使混凝土含气量降低而黏度增大 ， 致使 表 4 消泡 剂试 验结 果 混凝土坍落度降低 ； 当 A掺量 为 0 ． 1 ％ o 和 0 ． 3 ％ 0 时 ， 新拌混 凝土含气量较高且混凝土 中大泡较多 ， 气泡不稳 定 ； 掺量 为 0 ． 5 ％ o 时 ， 含气量也较高 ， 气 泡不稳定 ； 尽管掺量为 0 ． 9 ％ o 时的含气量较掺量为 0 ． 7 ％ o 的低 0 ． 1 ％， 但是掺 量为 0 ． 9 ％ 0 时的气泡不稳定 。 因此后 续试验 中 A 的固定 掺量选定 为 0． 7 ％0 。 1 ． 2 ． 3“ 先消后引” 试验 试验共设计 了 6种不 同组分的混凝土 ， 第 1 组仅掺 加 聚羧酸系减水剂 ， 不 复配任何消泡剂或 引气剂 ； 第 2组 到 第 6组先在聚羧酸系减水剂 中掺加消泡剂 A， 半小时后再 加入不同掺量引气剂 B， 并将溶液搅拌至均匀。 具体混凝 土外加剂掺量见表 5 ， 其 中 P C A和 B的掺量均是 占水泥的 用量 ， A 占 P C A的用量 。 1 ． 2 ． 4 测试方法 根据表 5六 组试 验进 行 混凝 土拌 制 ， 含 气量 和 l h 后含气量 按 照 G B ／ T 5 0 0 8 0 --2 0 0 2 《 普 通 混 凝 土拌 合 物 性 能试验方法标 准》 和 G B 8 0 7 6 --2 0 0 8 《 混凝 土外 加剂 》 进行测试 ； 混 凝 土 3 、 7 、 2 8 d抗 压 强 度 的测 定 参 照 G B ／ T 5 0 0 8 1 --2 0 0 2 4 普通混凝 土力 学性能试 验方法标准》 进行 ； 电通量 根据 G B ／ T 5 0 0 8 2 --2 0 0 9 《 普通混 凝 土 长 期性能和耐久 性 能 试 验方 法 标 准》的 相关 规 定 进 行 测 表 5“ 先消后引” 试验 2试验结果及 分析 2 ． 1 含 气量及经 时损 失 由表 6和图 1 可知 ， 未掺 A和 B时混凝 土的含气量经 时损失很大 ， 为 2 ． 0 ％， 孔 结 构基本 上 可 以被 视 为劣质 气 泡 ； 采用“ 先 消后引” 技术后 ， 混凝土中的泡径偏大 、 泡型不 良的劣质气泡被 A消 除 ， 同时在 B的作 用下引入 泡径 较 小、 数量较多、 分布均匀的气泡。 混凝土的初始含气量和 1 h 后含气量均随着 B掺 量的增加而增大 ， 且混凝 土含气 量经时损失较小。 当 B为0 ． 0 1 ‰时， 由于掺入 A， 因此混凝 土初始含气量 比第 一组 低 0 ． 5 ％， 但 当掺量不小 于 0 ． 0 2 ％ 0 时 ， 混凝 土初始 含 气量便 可赶 上并 超过 第一 组 ； 掺 量 为 0 ． 0 3 ％ 0 时 ， 混凝土含气量无经时损失。 表 6试验 结果 45 5‘ O 4～ 5 4, 0 3 ． 5 3． o 2 5 2 O 1 ． 5 U 唰 0 0 ． 0 1 0 ． 0 2 0 ． 0 3 0．0 4 0 0 5 B 掺量／ ‰ 图 1 混凝土含气量及损失图 图 2 混 凝土抗 压 强度 图 图 3混凝 土抗 氯离 子渗透 性 图 2 ． 2混 凝 土抗 压 强度 由表 6和图2可知 ， 采用 “ 先 消后 引” 技术后 ， 随着 B 掺量 的不同 ， 对混凝土 3 、 7 、 2 8 d 强度影响呈抛物线形 。 当 B掺量在 0 ． 0 1 ％ o - 0 ． 0 3 ％ 0 时 ， } 昆 凝 土 3 、 7 、 2 8 d强度均随之 提高 ， 这说明 A能够很好地消除混凝土 中的气泡 ， 使混凝 土含气量降低从而提高 混凝土 的强度 ； 但 当 B掺量 超过 0 ． 0 3 ％ 0 ， 混凝土强度降低至和第一组相当。 2 ． 3 混凝土抗 氯 离子渗透性 能 由表 6和图 3可知 ， 采 用“ 先 消后引” 技 术后混凝 土 5 6 d电通量值 明显低 于第一组混凝土电通量值 ， 提高 了混 凝土抗氯离子渗透性能。 这是 因为在消引气组分的共 同作 上接第 4 3页 E 4 - I王海娜． 自密实混凝土的骨料比表面积配合比设计及其基本 J l生能研究[ D ] ． 杭州： 浙江大学， 2 0 0 7 ． [ 5 ]C C E S 0 2 ： 2 0 0 4 ， 自密实混凝土设计与施工指南[ s ] ． 北京 ： 中国 建筑工业出版社 ， 2 0 0 5 ． [ 6 ]C E C S 2 0 3 ： 2 0 0 6 ， 自密实混凝土应用技术规程[ s ] ． 北京 ： 中国 计划出版社 ， 2 0 0 6 ． [ 7 3 J G J 5 5 —2 0 1 1 ， 混凝土配合比设计规程[ s ] ． 北京 ： 中国建筑工 业出版社 ， 2 0 1 1 ． 46 用下 ， 混凝 土内的孔结构体 系被改变 ， 许 多毛细孔通道被 封闭 ， 从而打破 了毛细管 的连续 性 ， 提 高了混凝土 的抗 渗 性能。 但当 B掺量为 0 ． 0 4 ％ 0 、 0 ． 0 5 ％ o 时 ， 混凝 土电通量值增 大明显 ， 抗氯离子渗透性 能下 降 ， 这主要是 由于含气量 过 大时 ， 混凝土内部 大孔数 量增多 ， 因此抗氯离子渗 透能力 降低 。 3 结论 ( 1 ) 消泡剂竹本油脂 A含量为聚羧酸系高性能减水 剂 P C A的 0 ． 7 3 ％ o 时， 能够有效减少减水剂产生的大气泡 ， 并使气泡稳定。 ( 2 ) 掺聚羧酸系减水剂混凝土 的初始含气量 和 1 h后 含气量均随着引气剂掺量的增加而增大 ， 且含气量经时损 失小 。 ( 3 ) 引气剂掺量在 0 ． 0 1 ％ o ～ O ． 0 3 ％ o 时， 混凝土 3 、 7 、 2 8 d 强度均随之提高 ， 当超过 0 ． 0 3 ％ 0 ， 混凝土强度降低 。 引气剂 掺量在 O ． 0 1 ％ o ～ 0 ． 0 4 ％ 0 时 ， 混凝土抗氯离子渗透性 能提高 ， 超过 0 ． 0 4 ％ o 时 ， 混凝土 电通量值增大 明显 ， 抗氯离子渗透 性能下降。 引气剂最佳掺量为0 ． 0 3 ％ 0 左右。 参考文献： [ 1 ]段彬 ， 张明 ， 齐淑芹． 消泡# U f B ~l 气剂对混凝土性能影响的研 究[ J ] ． 铁道建筑 ， 2 0 1 1 ， 1 2 ： 1 3 1 — 1 3 3 ． [ 2 ]周元． 聚羧酸系高效减水剂与其他外加剂的复合效应试验研 究[ D ] ． 西安 ： 西安建筑科技大学 ， 2 0 0 8 ． [ 3 ]郝刚． “ 先消后引” 工艺控制聚羧酸减水剂气泡质量的试验研 究[ J ] ． 建材技术与应用， 2 0 0 7 ， 1 ： 7— 8 ． [ 4 ]J G J 5 5 —∞1 1 ， 普通混凝土配合比设计规程( 征求意见稿) [ s ] ． 北 京 ： 中国建筑工业出版社， 2 0 1 1 ： 4—1 2 ． [ 5 ]G B ／ T 5 0 0 8 0 --2 0 0 2 ， 普通混凝土拌合物性能试验方法标准[ s ] ． 北 京 ： 中国建筑工业出版社 ， 2 0 0 3 ： 8 — 2 2 ． [ 6 ]G B 8 0 7 6 --2 0 0 8 ， 混凝土外加剂[ s ] ． 北京： 中国建筑工业出版 社 ， 2 0 0 8 ： 3 — 8 ． [ 7 ]G B ／ T 5 0 0 8 1 --2 0 0 2 ， 普通混凝土力学性能试验方法标准[ s ] ． 北京 ： 中国建筑工业出版社 ， 2 0 0 3 ： 3— 1 3 ． [ 8 ]G B ／ T 5 0 0 8 2 --2 0 0 9 ， 普通混凝土长期性能和而 寸 久性能试验方 法标准[ s ] ． 北京： 中国建筑工业出版社， 2 0 0 9 ： 3 9— 4 3 ． 第一作者 联 系地址 联 系 电话 谢洪阳( 1 9 7 3 一) ， 男 ， 博士 ， 研究方向： 主要从事混凝 土结构耐久性、 结构抗震性能研究。 南昌航空大学土木建筑学院( 3 3 0 0 6 3 ) 1 31 7 78 8 26 5 6 第一作者： 联系地址： 联 系 电话 ： 通讯作者 ： 联系电话： 狄秉臻( 1 9 9 4一) ， 男， 从事混凝土材料及结构研究。 四川省成都市西南交通大学土木工程学院( 6 1 0 0 3 1 ) 1 8 21 56 03 9 9 7 李福海( 1 9 7 9一) ， 男， 博士 ， 高级工程师 ， 从事混凝土 结构及材料研究。 】 58 8 2 4 6 4 3 6 5 如 铝 “ 弘 如 苫、 黑