减水剂复配技术在玻化微珠保温混凝土中的应用研究.pdf

2 0 1 3 年 第 2 期 (总 第 2 8 0 期 ) Nu mb e r 2 i n 2 0 1 3 ( T o t a l No 2 8 0 ) 混 凝 土 Co nc r e t e 实用技术 P RACTI CAL TE CHN0L OGY d o i ： 1 0 3 9 6 9 8 i s s n 1 0 0 2 - 3 5 5 0 2 0 1 3 0 2 0 3 5 减水剂复配技术在玻化微珠保温混凝土中的应用研究 马钢 ，李珠 ，赵林 ，张玉 ( 太原理工大学 建筑与土木工程学院，山西 太原 0 3 0 0 2 4 ) 摘要 ： 对聚羧酸减水剂复配技术在玻化微珠保温混凝土中的应用做了相应探索 ， 通过正交试验 ， 找出了消泡剂 、 引气剂和缓 凝剂三者在聚羧酸减水剂中的最佳掺量， 此掺量将使玻化微珠保温混凝土在应用和施工中能达到最佳的工作性能。 关键词： 玻化微珠保温混凝土 ；聚羧酸减水剂 ；消泡剂 ；引气剂 中图分类号： T U5 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 3 ) 0 2 - 0 1 2 4 - 0 3 Ap pl i e d r e s e a r c h on c o m p o u n di n g t e c hn o l o g y o f s u p e r p l a s t i c i z e r i n g l a z e d h ol l o w b e a d i n s u l a t i o n c o n c r e t e M A Gan g， U Z hu， ZHA OLi n， ZHANG Yu ( C o l l e g e o f A r c h i t e c t u r e a n d C i v i l E n g i n e e r i n g ， T a i y u a n U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ， T a i y u a n0 3 0 0 2 4 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： I t h a d ma d e c o r r e s p o n d i n g e x p l o r a t i o n o n a p p l i c a ti o n 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 c o mp o u n d i n g t e c hn o l o gy i n t h e g l a z e d h o l l o w b e a d i n s u l a t i o n c o n c r e t e ， a n d f o un d o u t t h e b e s t c o n t e n t o f d e f o a r n i n g a g e n t b y o r t h o g o n a l t e s t ， a i r e n t r a i n i n g a g e n t a n d r e t a r d e r i n t h e po l y c a r b o x yl a t e s u pe r p l a s t i c i z e r ， wh i c h wi l l e n a bl e t he g l a z e d ho l l o w b e a d i ns u l a tio n c o n c r e t e t o a c h i e v e the b e s t p e r f o r ma nc e in a p pl i c a t i o n a n d c o ns t r u c tio n Ke yw o r d s ： g l az e dh o l l o wb e a di n s u l a t i o n c o n c r e t e ； p o l y e a r b o x y 1 a t e s u p e r p l a s t i c i z e r ； d e f o a mi n ga g e n t ； a i r e n t r a i n i n g a g e n t 0 引 言 玻化微珠保 温混凝土 1 是在混凝土中掺入一定量 的玻 化微珠等绝热材料 ， 兼有一般承重混凝土的力学性能和保 温材料的保温隔热性能 ， 是一种能满足我国寒冷和严寒地 区居住建筑 6 5 的节能标准 的新型建筑材料。 玻化微珠保 温混凝土对外加剂的种类、 性能和掺量有着更为严格的要 求。 聚羧酸高性能减水剂作为继木钙和萘系减水剂之后发 展起来的一种高性能减水剂 ， 因其具有减水率高、 保坍性 好等优点而得到了广泛应用和较快发展。 聚羧酸 高性能减水剂对于改善玻化微珠保温混凝土 的初始状态 ， 提高其可泵性 、 硬化后的强度 和耐久性起着 决定性作用 。 本研究中， 玻化微珠保温混凝土中掺入 的减水 剂均为聚羧酸高性能减水剂。 通过试验 ， 笔者发现聚羧酸系高效减水剂直接应用于 玻化微 珠保 温混凝土 时 ， 起泡性很大且不均匀 ， 经常出现 昆 凝土和易性较差、 混凝土坍落度损失大等问题， 无法发 挥出最佳的技术性能。 因此， 研究采用在聚羧酸高效减水剂 中复配消泡剂、 引气剂和缓凝剂来改善玻化微珠保温混凝 土的施工性能。 不同的外加剂在混凝土中扮演着不同的角色， 复配 技术的关键在于根据混凝土性能寻找外加剂各 自的掺 量的平衡点。 消泡剂用于消除混凝土中不均匀且易破的 的有害气泡 ， 能有效提高混凝土强度 ， 但其掺量过大时 会影 响新拌混凝土 的流动性 ； 引气剂在 混凝土 内部引入 均匀 的细小气泡 ( 1 0 1 0 0 Ix m) ， 提高混凝土 的含气量 ， 改 善其耐久性 ， 但过量引气则会降低混凝土强度 ， 并会影 响水 泥浆与集料 、 钢筋 的握裹性能 【 。 缓凝 剂可 以延长 混 凝土的初终凝 时间， 有利于混凝土的长时间运输和浇 筑 ， 过多 的掺入缓 凝剂会造成混凝 土凝 结时 间太 长 ， 影 响施 工进程 3 。 本试验采用试验和理论 相结合 的分析方法 ， 并 通过试 点工程进行 了实际应 用研究 ， 探 索 了玻化微 珠保 温混凝 土的最佳含气量 范围并有效地加 以控制 。 工程应 用 实践 表明本研 究所 建议方 法可 显著 改善 玻化微 珠保 温混凝土的施工质量以及力学性能和耐久性指标 ， 同时本 试验的研究成果可为类似工程的施工提供有价值的参考。 1 聚羧酸复配与混凝土试验 1 1 试验 用原材料 ( 1 ) 水泥： P 0 4 2 5 级水泥， 其技术指标见表 1 。 表 1 普通硅酸盐水泥( P 0 4 2 5 ) ( 2 ) 机制砂 ： 细度模数 2 6 。 ( 3 ) 碎石子 ： 粒径 5 2 0 mm， 含泥量 0 5 ， 堆积 密度 收稿 日期 ：2 0 1 2 - 0 8 2 8 基金项目：国家自然科学基金项目( 5 0 7 7 8 1 1 8 ) ； 高等院校博士点基金项目( 2 0 0 8 0 1 1 2 0 0 0 3 ) 1 24 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 6 3 0 k ed m ； ( 4 ) 外掺料： 可以使玻化微珠保温混凝土的流动性更 易于控制， 并减小新拌混凝土的坍落度损失 ， 对施工尤其 有利 。 ( 5 ) 外加剂： 采用某聚羧酸系高性能减水剂， 配制基准 样品固含量 2 0 。 ( 6 ) 消泡剂 ： 液体消泡剂 。 ( 7 ) 弓 I 气剂： 固体引气剂。 ( 8 ) 缓凝剂： 葡萄糖酸钠( 含量 9 8 ) 。 ( 9 ) 轻集料 ： 太原思科达科技发 展有 限公司生产 的玻 化微珠 ， 性能参数见表 2 。 表 2 玻化微珠性能参数 项 目 性能 粒度 m m 密度 ( k g m3 ) 导热系数 ( W ( m K) ) 漂浮率 表面玻化率 吸水率( 真空抽滤法测定) 1 MP a 压力的体积损失率 耐火度 1 2 配合比设计与结果分析 以下测试方法统一执行国家标准 G B 8 0 7 6 -2 0 0 8 混 凝土外加剂 凹 标准中规定的检测方法。 1 2 1 正交试验 试验采用正交试验的方法探索聚羧酸减水剂复配 不 同比例消泡剂和引气剂对混凝土的性能影响 ， 特别是研究 聚羧酸高效减水剂中掺人不同 比例 的消泡剂 、 引气剂和缓 凝剂对玻化微珠保 温混凝土坍落度 、 坍落度损失和强度 的 影响， 确定消泡剂和引气剂在聚羧酸高效减水剂中的掺量。 玻化微珠保温混凝土配合比如表 3 所示。 表 3 基准混凝土配合比 注 ： 本试验中减水剂掺量为胶凝材料掺量的 1 5 。 本试 验把胶凝材料 、 石子 、 砂子和玻化微珠掺量作 为 定量 ， 根据资料和前期试验结果 ， 对外加剂掺量进行研究 ， 每个因素取 3 个水平( 见表 4 ) 。 以玻化微珠保温承重混凝 土的坍落度、 1 h 坍落度损失和2 8 d 强度为考核指标， 分析 各因素对坍落度的影响规律及显著性， 从而确定最佳试验 表 4 因素水平表 表 5 正交试验方案及结果 1 2 5 5 0 ； 一 一 一 一 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 方案。 初始坍落度 、 坍落度损失和强度极差分析如表 6 所示 。 其中 A、 B、 c分别代表消泡剂 、 引气剂和缓凝剂 。 表 6 初始坍落度 、 坍落度损失和强度极差 1 2 2 试验结果分析 由表 6可知， 对于玻化微珠保温混凝土的坍落度， 各 因素 的影响顺序为 ： 消泡剂掺量 A 引气剂掺量 B 缓凝 剂掺量 C。 对于玻化微珠保温混凝土的 1 h坍落度损失， 各 因素 的影 响顺序为 ： 引气剂掺量 B 消泡剂掺量 A 缓凝 剂掺量 C 。 对于玻化微珠保温 昆 凝土的 2 8 d 强度 ， 各因素的 影响顺序为： 引气剂掺量 B 消泡剂掺量A 缓凝剂掺量C 。 从表 5 中可 以看出 ， 当聚羧酸减水剂 中引气剂掺量相 同时 ， 随着 消泡剂掺量 的增加 ， 玻化微珠保温混凝土坍落 度有降低趋势， 混凝土 2 8 d 强度会有所提高； 在消泡剂掺 量一定的情况下 ， 增加引气剂的掺量可以明显改善混凝土 的初始坍落度 和提高混凝土 的保坍性能 ； 缓凝剂葡萄糖酸 钠在其掺量小于 2 时 ， 玻化微珠保温混凝土的和易性随缓 凝剂的掺量增加而增大 ， 并且有助于混凝土提高强度。 笔者通过对各项指标 的综合考虑 ( 坍落 度 2 4 0 1 T U T I 、 坍 落度损 失 3 5 MP a ) ， 针对本试 验 用 的聚羧酸减水剂 ， 消泡剂 、 引气剂和缓凝剂掺量 占减水 剂掺量的 比率分别为 1 o 、 2 o 和 2 左右时 ， 外加剂配合 比 相对更加合理 ， 此时玻化微珠保温混凝土坍落度损失较小 且混凝土后期强度相对较高 。 1 2 3 缓凝剂掺量对玻化微珠保温混凝土初终凝的影响 通过调节缓凝剂葡萄糖酸钠在减水剂中的掺量 ， 研究 其对玻化微珠保温混凝土初终凝的影响 ， 最终满足混凝 土 运输及施工时 的初终凝时间要求 。 当温度 2 0时玻化微 珠保温混凝土初终凝 时间见表 7 。 上接第 1 2 3页 从表 3中看出， 由试件破坏极限荷载计算得到的弯曲 抗拉 强度 ， 约为浇筑所用 的 S C C抗压强度 1 1 2换算得到 的抗拉强度。 表明废弃混凝土堆体混凝土的弯 曲抗拉强度 与其浇筑用的 S C C的抗拉强度相当。 3结论 ( 1 ) 自密实混凝土能够较好地填充建筑废弃混凝土所 形成的堆体空隙中， 并能够形成结构密实、 无孑 L 洞的混凝 土， 试件截面破坏时大部分都能穿越废弃混凝土块体。 ( 2 ) 废弃混凝土堆体混凝土的2 8 d回弹抗压强度推定 值与预留的自密实混凝土试块 2 8 d 抗压强度实测值基本 相近； 废弃混凝土堆体混凝土的抗弯强度与浇筑的自密实 混凝土的换算抗拉强度相当。 ( 3 ) 该新技术使用的废弃混凝土再生骨料的加工制作 简单 ， 使用量大， 废弃混凝土的填充率可达 5 0 左右， 可以 高效 、 经济的利用废弃混凝土。 1 26 表 7 缓凝剂掺量对玻化微珠保温混凝土初终凝的影响 葡萄糖酸钠掺量 混凝土初凝时间 ra i n混凝土终凝时间 mi n 2结 论 ( 1 ) 混凝 土的强度变化主要受加入消泡剂和引气剂后 混凝土含气量 的影 响。 消泡剂能够有效消除玻化微珠保温 混凝土中由玻化微珠和聚羧酸减水剂带人的有害气泡， 降 低混凝土含气量 ， 提高其强度， 但消泡剂用量过大会使混 凝土黏度增大， 降低混凝土的坍落度。 试验证明， 消泡剂掺 量为减水剂掺量的 1 o 为最佳掺量。 ( 2 ) 引气剂 由于在混凝 土中引入了大量微小且独立 的 有益气泡 ， 提高了玻化微珠混凝土含气量的同时造成混凝 土 2 8 d强度降低。 试验证明， 引气剂掺量为减水剂掺量的 2 。 为最佳掺量 。 ( 3 ) 缓凝剂具有延缓混凝土凝结时间的效用， 掺量小于 2 时， 可以提高玻化微珠保温混凝土的流动性， 但当其掺量 继续增加时 ， 混凝土的和易性无明显改善甚至降低 ， 早期强 度也会 明显降低。 通过试验笔者发现 ， 在应用于玻化微珠保 温混凝土时 ， 聚羧酸减水剂中缓凝剂最佳掺量应为 2 2 E 右。 参考文献： 1 张泽平， 李珠 ， 等 玻化微珠保温混凝土初探 J 混凝土， 2 0 0 7 ( 1 1 ) ： 4 6 4 8 【 2 】 段彬， 张明， 齐淑芹 消泡剂和引气剂对混凝土性能影响的研 究 铁道建筑 ， 2 0 1 1 ( 1 2 ) ： 1 3 1 1 3 3 【 3 】肖丽， 王新海， 盛兴跃 缓凝剂对水泥混凝土性能影响的试验研 究I J J 公路交通技术 ， 2 0 0 7 ， 4 ( 2 ) ： 2 5 2 6 4 G B 8 0 7 6 -2 0 0 8 ， 混凝土9 P N U s 作者简介 ： 联系地址 ： 联系电话 ： 马钢( 1 9 8 8 一 ) ， 男， 博士研究生。 山西省 太原市太原理工大学 建筑与土木 工程学院 ( 0 3 0 0 2 4 ) l 3 5 0 3 51 0 78 4 参考文献： 1 邓寿昌 ， 张学兵 ， 罗迎社 ， 等 废弃混凝土再生利用的现状分析 与研究展望 j 1 混凝土， 2 0 0 6 ( 1 1 ) ： 2 0 2 4 【 2 】肖建庄 再生混凝土 M】 北京： 中国建筑工业出版社， 2 0 0 8 3 金峰 ， 安雪晖， 石建军 ， 等 堆石混凝土及堆石混凝土大坝 J 】 水 利学报， 2 0 0 5 ， 3 6 ( 1 1 ) ： 1 3 4 7 1 3 5 2 黄绵松， 周虎 ， 安雪晖 ， 等 堆石混凝土筑坝技术的环境影响评 价 c 水电2 0 0 6 国际研讨会， 9 5 8 9 6 5 5 J G J f r 2 3 2 0 叭， 回弹法检测混凝土抗压强度技术规程 s 6 】 G B T 5 0 0 8 1 -2 0 0 2 ， 普通混凝土力学性能试验方i ns 作者简介 联系地址 ： 联系电话 何世钦( 1 9 7 0 一 ) ， 女， 讲师， 研究方向： 主要从事堆石混 凝土技术、 混凝土结构及其耐久性研究。 北京市石景山区晋元庄路5号 北方工业大学建筑工 程学院( 1 O O 1 4 4 ) 01 0 8 88 03 2 0 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m