掺GL-B4型高效引气减水剂在混凝土中的抗冻性能试验研究.pdf

2 0 1 0 年 第6期 (总 第 2 4 8 期 ) Nu mb e r 6 i n 2 0l 0 ( To t a l No2 4 8) 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 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 0 0 6 0 2 7 掺 GL B 4型高效引气减水剂在混凝土中的 抗冻性能试验研究 杭美艳 。张锦霞 。张凤霞 。 ( 1 内蒙古科技大学 ，内蒙古 包头 0 1 4 0 1 0 ；2 包头市建设工程质量检测试验 中 12 , ，内蒙古 包头 0 1 4 0 1 0 3 包头市钢鹿建筑材料有限公司 ，内蒙古 包头 O 1 4 0 1 0 ) 摘要 ： 研究了不同水灰 比混凝土掺加引气剂后 的抗冻性能 ， 控制含气量 4 左右时 ， 随水胶 比的降低 ， 混凝土的抗 冻性 能明显增加 。对 掺 GL B 4高效引气减水剂的 Y C2 0和 YC 4 0混凝 土的抗冻性进行 了研究 ， 试验得 出 YC 4 0混凝 土达到 F 3 0 0时 ， 含气量达 4 5 以上 ， 强度 不降低 ， 耐久性能提高。而 YC 2 0则不 同， 因此 ， GL B 4型高效引气减水剂不适用于水胶 比 0 6以上的混凝土 。 关键词 ： 引气剂 ；高效引气 减水剂 ；强度 ；抗冻性 中图分类号 ： T U 5 2 8 0 4 2 2 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 0) 0 6 0 0 8 9 - 0 2 GL B4 - e ffi c i en cy ai r - ent r a i ni ng wa t e r - r educ i ng a gen t i n c onc r e t e s t u dy on t he f r e e z e- t h aw r e s i s t an ce HANG M e i - y a n ， ZHANG J i n - xi a 2 ， ZHANG Fe n g - x i a (1 S c h o o l o f Ar c hi t e c t u r e& Ci v i l En g i n e e rin g， I n n e r M o n g ol i aUn i v e r s i t y o fS c i e n c e& Te c h n o l o g y， Ba o t o u01 4 01 0， Ch i n a 2 B a o t o uC i tyC o n s t r u c t i o nE n g i n e e ri n gQ u a l i t yI n s p e c t i o n a n dT e s t C e n t e r ， B a o t o u 0 1 4 0 1 0 ， C h i n a ； 3 D e e r B a o t o uS t e e l B u i l d i n gMa t e r i a l s C o ， L t d ， B a o t o u 0 1 4 0 1 0 ， C h i n a ) Abs t r a c t ：Th e fro s t r e s i s t a n c e o n d i f fe r e n t wa t e r - c e me n t r a t i o o f c o n c r e t e a fte r t he a i r e n t r a i n i n g a g e n t a d mi x t u r e W he n t h e g a s i s c o n t r o l l e d a b o u t 4 wi t h t h e l o we r wa t e r c e m e n t r a t i o fre e z e t h a w r e s i s t a n c e o f c o nc r e t e i s i n c r e a s e d s i g n i fic a n t l y ， An d t h e n t h e fro s t r e s i s t a n c e o f YC2 0 a n d YC4 0 c o n c r e t e whi c h a r e mi x e d i n e ff i c i e n t a i r e n t r a i n i n g wa t e r r e d u c ing a g e n t we r e s tud i e d， t h e e x p e rime n t r e s u l t s t ha t wh e n t h e c o n c r e t e YC4 0 r e a c h e d F 3 0 0 g a s c o n t e n t r e a c he d mo r e t h a n 45 a nd t h e s t r e n g t h wi t h o u t r e d u c i n g， t h e d u r a bi l i t y wo u l d i mp r o v e Bu t t h e YC2 0 i s d i ffe r e n t ， S O GL B4 ， e ffi c i e n c y a i r e n t r a i n i n g wa t e r - r e d u c i n g a g e n t d o e s n o t a p p l y t o t h e wa t e r c e me n t r a t i o a bo v e 0 6 o f t he c o n c r e t e Ke y w or d s ：a i r - e n t r a i n i n g a g e n t ： e ffic i e nt a i r e n t r a i n i n g wa t e r r e d u c i n g a g e nt ； s t r e n gth； fro s t r e s i s t a n c e 0 引 言 在混凝土的生产过程中， 掺入适当的高效引气减水剂能够 在混凝土 的内部引入 大量微小 、 封 闭 、 均匀 、 稳 定的气 泡 ， 改善 混凝 土的孔结构 ， 有效 的提高新拌 混凝土 的工作性能 ( 如 流动 性、 体积稳定性等) 显著降低混凝土的离析、 泌水现象 ， 改善混 凝土 的泵 送效果 ， 提 高混凝土 的抗 冻融性 ， 抗 渗性 能等耐 久性 能 ， 延长建( 构 ) 筑物 的使用寿命 。 本次试验是根据内蒙古地区的气候环境特点， 来探讨提高 混凝土耐久性 的技术实施及相关 机理 。在寒 冷地区 ， 造成混凝 土耐久性不足的主要因素是抗冻性 ， 本试验通过掺加引气剂 、 GL B 4型 高效 引气减水 剂来 提高混凝 土的工作性能 、 耐久 性能 等， 分析引气剂、 G L B 4的掺量与含气量的关系来进一步研究混 凝土 的抗冻融次数 ， 及抗氯离子渗透性等耐久性能 。 1 试 验 概 况 1 1 试验用原材料 ( 1 ) 水泥： 采用内蒙古冀东水泥厂产 P O 4 2 5级水泥， C 含量 8 2 6 ， 2 8 d强度 4 7 4 MP a ， 其他指标符合 G B 1 7 5 2 0 O 7 标 准要求 。 ( 2 ) 砂子 ： 采用河砂 ， 细度模数 3 0 ， 含泥量 3 2 ， 表 观密度 2 6 5 g c m , 堆积密度 1 5 6 0 k g m ， 符合 J G J 5 2 2 O 0 6 。 ( 3 ) 石 子 ： 碎石 ， 5 3 1 5连续级 配 ， 含泥量 0 1 ， 表观 密度 2 3 7 g c m , 堆积密度 1 5 1 0 k g m ， 符合 J G J 5 3 2 o o 6 。 f 4 ) 粉煤灰： 包头达旗电厂产 I I 级粉煤灰， 符合 G B T 1 5 9 6 2 00 5。 ( 5 ) 外加剂： 引气剂采用上海枫杨产三萜皂甙引气剂， 性能良 好 ， 符合GB 8 0 7 6 1 9 9 7 标准要求。 GL B 4 型高效引气减水剂， 包 头钢鹿 公司产 ， 性 能优 良， 所 有技 术指标 优于 G B 8 0 7 6 1 9 9 7 一 等品标 准要求 。 ( 6 ) 水 ： 自来水 ， 符合 混凝土用水 标准要 求 ， 符合 J G J 6 3 2 00 6。 1 2 试 验 方法 ( 1 ) 混凝土拌合物性 能试验 ， 符合 G B T 5 0 0 8 0 -2 0 0 2 。 ( 2 ) 混凝土力学性能试验 ， 符合 G B T 5 0 0 8 l 一2 o 0 2 。 ( 3 ) 抗 冻融性 ： 采 用 GB J 8 O 一 8 5中的快 冻法 ， 用 动弹性模 收稿 日期 ：2 0 1 0 - O 2 - 2 4 基金项 目：内蒙古 自然科学基金项 目( 2 0 0 6 0 7 0 1 0 7 0 2) ； 内蒙古高等学校科学研究项 目( N J 0 5 0 6 8 ) 8 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 量的保 留值 表示抗冻性 好坏 ， 一般 认为 动弹性模量保 留值 为 8 0 以上时为抗冻性 良好 ， 动弹性模量保 留值小于 6 0 H 为抗 冻性差。 2 混凝土物理力 学性能试验 2 1 引气剂对不 同水胶 比混凝 土抗冻性 能的影 响 掺与不掺引气剂不同水灰比混凝土配合比及物理陛能见表 1 。 表 1 引气剂在不 同水灰比混凝土配合比及物理性能 2 2 掺 GL - B 4高效引气减水剂对 YC 2 0 、 YC 4 0混凝 土抗 冻性 能的影响 2 2 1 Y C 2 0 、 Y C 4 0 混凝土配合比及其性能 Y C 2 0 、 YC 4 0 混凝土配合 比及其性 能见表 2 。 表 2 YC 2 0 、 Y C 4 0配合比及其性能 编号 坍落度 n u n 注： 外加剂掺量是胶凝材料 的百分数。 2 2 2 试验结果分析 ( 1 ) 对表 l 进行物理性 能分析 ： 基 准混凝 土随着混凝 土水 胶比的降低， 含气量基本未改变， 水胶比为 0 6 、 0 5 5的混凝土 和易性较差( 指黏聚性) ， 掺引气剂混凝土， 随着水胶比的降低， 控制含气量 4 左右时， 引气剂的掺量逐渐降低， 从 O 0 1 7 5 降 至 O O 1 0 3 ， 说明三萜皂甙引气剂是一种表面活性剂， 降低水 的表面张力 ， 能增加混凝土的流动性 ， 增加混凝土的和易性2 - 3 。 ( 2 ) 对表 2中 Y C 2 0混凝土进行 物理 性能分析 ： 水胶 比不 变， 随 G L B 4掺量的增加， 从 0 5 ,- -9 9 流动性逐渐增加， 此时 混凝土出现离析现象， 含气量也逐渐增大， 但不明显。说明混凝 土 中胶凝材料较少时， 难以形成细小 、 稳定的气泡 ， 和易性较差f4 1 。 说 明掺 G L B 4高效引气减水剂不适用水胶 比为 0 6的混凝土。 ( 3 ) 对表 2中 Y C 4 0混凝土进行物理性能分析 ： Y C 4 0混凝 土水胶 比不变时 ， 随 G L B 4掺量的增加 ， 从 1 4 - 2 O ， 混凝土 流动性增加非常明显， 和易性较好， 同时混凝土坍落度几乎不 损失， 说明 G L B 4高效引气减水剂在中强混凝土中减水明显， 引 气明显 ， 保塑明显， 能提高混凝土的综合性能， 如流动性、 体积 稳定性 、 抗冻性等耐 久性能 。 3混 凝 土 耐 久 性试 验 结果 3 1 引气剂对 不 同水胶 比混凝 土抗 冻性 能的影响 引气剂是一种表 面活性剂 ， 由于表面活性作用 ， 降低 了水 的表面张力及表面能 ， 同时由于表面活性 剂定 向吸 附在气泡表 面， 形成单分子吸附膜， 使液面坚固而不易破裂。加入混凝土中 的引气剂能够产生均匀稳定 、 封闭 、 互不联通的微细气泡 ， 这些 微细的气泡充实了硬化后的混凝土内部的孔隙， 隔断了内部的 毛细管通道 ， 阻碍 了混凝土的吸水性和渗水作用 ， 与此同时 ， 微 细的气泡能够缓解 自由水受冻结所产生 的膨胀应力 ， 改善 了混 凝土的耐久性。 表3为引气剂在不同水灰比混凝土中的抗冻试验结果。 3 2 G L B 4型 高效 引 气减水 剂 对 Y C2 0 、 Y C 4 0混凝 土耐 久性能 的影响 3 2 1 YC 2 0 、 Y C 4 0混凝土抗压强度试验结果 Y C 2 0 、 Y C 4 0 混凝土抗 压强度试验结果 ， 见表 4 。 表 3引气剂在不 同水胶比混凝土 中的抗冻试验结果 3 2 2 试验结果分析 ( 1 ) 低强混凝土 YC 2 0 ， 随着 G L B 4高效 引气减水 剂掺量 的增加， 强度有所下降， 但不明显。 ( 2 ) 中强度混凝土 YC 4 0含气量小于4 5 时， 随含气量的 增加 ， 强度有所增加 ， 混凝土的密实性较好 。而当含气量增加至 5 8 时， 强度有所降低， 但不显著， 混凝土的密实性降低。 9 O 3 2 _ 3 Y C 2 0 、 Y C 4 0混凝土抗 冻融性试验结果 Y C 2 0 、 YC 4 0 混凝土抗冻融性试验结果 ， 见表 5 。 3 2 4 试验结果分析 ( 1 ) 低强度混凝土 YC 2 0随 G L B 4掺量的增加， 含气量有 所增加 ， 动弹性模量保留值有所增加 ， 抗 冻性较差 ， 且 冻融循环 下转第 1 0 3页 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 制在 5 - 7 为 宜 。 ( 3 ) 加密进 场机 制砂 的检验 批次 ， 以 1 0 0 m， 次 为一 检验 批 。到场机制砂除应满足规范要求外 ， 细度模 数控 制在 2 9 3 4 范 围， MB值小 于 1 - 4 ， 石粉含量控制在 5 7 。 3 3 钢管拱肋混凝土顶升施工质量 施工采用 H B T 8 0混凝土输送泵顶升 ， 历时 4 6 d ， 于 2 0 0 9年 7 月 2 6日完成全桥 1 2根拱肋混凝土的浇筑。混凝土的工作性 能满足施丁要求 ， 混凝土到达拱顶时 ， 输送泵 的泵送压 力在 1 2 1 6 MP a 之间 ， 与采用河砂 的混凝土顶升施丁没有 差异 。混凝土 2 8 d标准抗压强度检测评定结果见表 6 ， 混凝土 3 d同条件养护 早期抗压强度在 4 5 5 0 MP a 之间， 1 4 d水中养护限制膨胀率平 均 为 3 5 l O ， 2 8 d静力弹性模量平均为 4 8 7 GP a 。 表 6混凝士 2 8 d标准抗压强度统计 统计参数n rn f , MP a MP a 6 ， MP a吼 MP k MP a 混凝土施丁 3个月后 ， 收缩趋于稳定 ， 对混凝土与钢管 的密 实情况进行检查 检查方法 以超声波无损检测为主 ， 锤击敲打为 辅。 检查结果发现 ： l 2支拱肋弧顶处钢管与混凝土均存在不 同程 度的脱 黏， 脱空间隙在 l 3 mm 内， 拱肋的侧面 、 底面均与混凝土 保持密贴。这种结果与河砂混凝土灌注的钢管拱类似， 通过钻孔 压环氧树脂净浆 的办法来填补 l 3 mm 的脱黏现象 。 上接第 9 O页 表 4 YC 2 0 、 Y C4 0混凝土抗渗透性试 验结果 试件 编号 坚 _ 不超过 7 5 次 ， 说 明低强混凝土水胶 比大于 0 6 2不适合用于 F 1 o 0 以上环境。 ( 2 ) 中强度混凝土 Y C 4 0 ， 随着外加剂掺量的增加 ， 含气量 逐渐加大 ， 动弹性模 量保留值有 所增 加 ， 抗 冻融 次数逐 渐加大 ， 含气量 2 5 时， 抗冻融次数达到 F 2 0 0 ， 含气量 5 8 时抗冻融 次数达 F 3 0 0 ，说明GL B 4高效引气减水剂掺人中强等级混凝 土中时 ， 除具有减水功能同时， 还具有能够产生均匀稳定封闭 互不连通的微细气泡 ， 提高混凝土的抗冻融性 、 抗渗透性等耐 久性能目 4结语 通过本项 目成功运用机制砂混凝 土的实践 ， 对机制砂及机 制砂混凝土又有了进一步 的认识 ： ( 1 ) 严格意义 上的机制砂 生产应更 加偏重于人 工控制上 ， 在引用新 工艺 、 新设备 的前提下 ， 完 全可将机制砂 的各项技 术 指标控制在理想范围， 因此， 机制砂要比天然河砂质量更稳定。 ( 2 ) 在掺加高性能外加剂、 矿物掺合料前提下 ， 利用机制砂 一 样能配制出任一级别 的高性能混凝土。 ( 3 ) 适 当含量石粉对机制砂混凝土可起到有益作用 ， 如润滑 与增黏效应、 增强效应等。 要把握这个“ 适当” ， 需经大量的试配。 本 工程通过对 比试验认 为掺用石粉含量 的机制砂配制 C 6 0级 自 密实钢管混凝土是可行的， 可为类似工程提供机制砂的应用经验 。 近年来， 随着我国各项基础建设的大力推进 ， 对混凝土材 料 的大量 需求 ， 河砂 资源面临短 缺 ， 同时大量开采河 砂 又给环 保、 河道等方面带来了诸多负面的影响。因此， 推广并提倡使用 机制砂混凝土， 相信机制砂混凝土会得到更加广泛的使用。 作者简介 单位地址 联系电话 曹 中良( 1 9 7 5 一 ) ， 男 ， 副总工程师 ， 从事桥梁施工。 湖北省武汉市汉阳区江堤中路 1 号 武桥重工集团建设工 程有限公司( 4 3 0 0 5 2 ) l 3 5 08 6 0 51 7 2 4结 论 ( 1 ) 合适的引气剂可以提高混凝 土的抗冻融性能 ， 引气剂在 单位立方米混凝土中的用量相同时， 随着水胶比的降低， 抗冻融性 提高明显 ， 从 F 5 0 至 F 3 0 0 ， 说明引气剂对混凝土的耐久性贡献巨大。 ( 2 ) G L B 4型高效引气减水剂在低强度等级混凝土中水胶 比0 6以上时( 含 0 6 ) ， 减水、 引气效果均不明显 ， 综合性能提高 不明显 ， 不适用于低强 度混凝土 中。 ( 3 ) G L B 4型高效引气减 水剂 ， 在 中强 度混凝 土中 ， 减水 、 引气效果较明显， 可明显改善新拌混凝土的性能 ， 如增加流动 性 ， 改善新拌混凝土 的和易性 ， 减少分层离析现象 ， 减 少新拌混 凝土的坍落度损失。而在相同坍落度条件下， 可降低混凝土拌 合物用水量， 节约水泥、 节约资源， 提高混凝土耐久性能。 参 考 文 献 ： 1 李金玉， 曹建国， 徐文雨， 等混凝土冻融破坏机理的研究 c ； Ig 凝土 与水泥制品 1 9 9 7 年学术年会论文集 E 京 ： 混凝土与水泥制品编辑 部 ， 1 9 9 7 ： 5 8 6 9 2 】 朱培蓉 ， 杨全兵 ， 吴学礼 ， 等 s J 一 2新型引气剂混凝土性能 c 重点 工程混凝土耐久性的研究与工程应用 _ E 京： 中国建材工业出版社， 2 o o o ( 1 1 ) ： 2 5 8 2 6 4 3 】 潭维祖 引气作用及其对混凝土性能的影响I J 1 施工技术， 2 0 0 3 ， 3 2 ( 8 ) ： 1 - 3 【 4 】4 单旭辉 ， 朱尔玉 ， 等 引气剂对混凝土性能的影响 J J 南水北调与水利 科技 ， 2 0 0 4， 2 ( 6 ) ： 4 7 5 1 5 】 张玉海青藏铁路西格二线混凝土冻融试验研究【 J 1 新型建筑材料， 2 0 0 7 ( 8 ) ： 5 - 8 6 1 吴中伟， 廉慧珍 高性能混凝土 M 北京： 中国铁道出版社， 1 9 9 9 作者简 介 单位地址 联 系电话 杭美艳( 1 9 6 4 一 ) ， 女， 高工， 从事教学、 新型材料的研究及新 产品的开发工作。 内蒙古包头市昆区青年路 1 4 号 街坊钢院建研所( o 1 4 mo ) 0 4 7 2 21 4 0 8 3 3 1 O 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m