保坍增强型混凝土功能外加剂对混凝土性能的影响.pdf

2 0 1 5年 第 8期 (总 第 3 1 0期 ) N u mb e r 8 i n 2 0 1 5( T o t a l N o 3 1 0 J 混 凝 土 Co n c r e t e 原材 料及辅助物料 M ATE RI AI AND ADMD I 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 5 0 8 0 2 6 保坍增 强型混凝土功 能外加剂对混凝 土性能 的影响 李崇智。 ， 廖炜 。张方财 ， 马健 。 葛挺林 ( I 北京建筑大学 土木与交通工程学院，北京 1 0 0 0 4 4 ； 2 和创新天( 北京) 环保科技有限公司， 北京 1 0 0 0 1 5 ) 摘要： 保坍增强型混凝土功能外加剂 B T C一 3能够促进混凝土内的细粉团聚颗粒再分散与稀释， 起渗透助磨作用， 可以提高 浆体微观结构均匀性并改善硬化强度， 较好解决混凝土黏度太大、 坍落度损失快 、 混凝土离析泌水及混凝土泵送后流动性丧失等 问题 ， 通过混凝土中的应用试验表明， 掺 B T C一 3 混凝土功能外加剂可降低水泥用量 1 0 一 1 5 ， 混凝土 1 h 后的坍落度损失明显 减小 ， 改善了混凝土的结构均匀性 ， 混凝土的泵送施工性能和 2 8 d 抗压强度得到显著提高。 关键词： 功能外加剂 ； 保坍 ； 增强 中图分类号： T U 5 2 8 0 4 2 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 5 ) O 8 0 0 9 8 0 3 Ap p l i c a t i on s t u d y o n t h e c o n c r e t e a d mi x t u r e wi t h f u n c t i o n s o f s l u mp l o s s c o n t r o l l i n g a n d s t re n g t h e n i n g LCho ng z h i。 ，LI AO We i ， ZHANG Fa n g c a i ， MA J i a n ， GE T i n gl i n ( 1 S c h o o l o f C i v i l l a n d T r a n s p o r t a ti o n E n g i n e e r i n g ， B e ij i n g u n i v e r s i t y o f C i 、 ， i l E n g i n e e r i n g and A r c h i t e c t u r e ， B e ij i n g 1 0 0 0 4 4 ， C h i n a ； 2 H a r mo ni z a ti o n a n d C r e a t i o n ( B e ij i n g ) E n v i r o n m e n t P r o t e c ti o n T e c h n o l o g y C o ， L t d ， B e ij i n g 1 0 0 0 1 5 ， C h i n a ) Ab st r a ct ： Th e c o n c r e te a d d mi x t u r e BTC 一3 wi t h f u n c ti o ns o f s l u mpl o s s c o n t r o l li n g a n d s t r e n g t h e nin g wh i c h we l l s o l u t e t h e p r o b l e ms o f t o o h i g h vi s c o s i t y a n d f a s t s l u mp l o s s i n c o nc r e t e， p reve n ted the s e g r e g a tio n an d wa t e r b l e e d i n g o f c o n c ret e an d the l os s o f i t s mo b i l i ty a f t e r p u mp i n g ， h a v e the a b i l i ty o f p e n e tr a ti n g a n d g r i n d i n g a g g l o me r a t e d p a r t i c l e s ， and C an r e d i s p e r s e and d i l u t e the s l u r r y， e n h a n c e the u n i f o r mi ty o f mi c r o s t r u c t u r e a n d i mp r o v e s t r e n g th o f h a r d e n e d c o n c ret e T h e res u l t s s h o w t h r o u g h the c o n c r e t e a p p l i c a t i o n tes t s ， t ha t the a mo un t o f c e me n t C an b e r e d u c e d b y 1 0 一1 5 i f mi x e d wi t h t h e c o n c ret e f u n c ti o n a l a d mi x t u r e o fBTC 一3， the c o n c r e te S l u mp l o s s i s s i g n i fi c a n t l y r e d u c e d a f t e r 1 h o u r ， the u n i f o r mi ty o f c o n c ret e c o n s t r u c ti o n h a v e b e e n i mp r o v e d， the p u mp i n g p e r f o r ma n c e o f fle s h c o n c r e t e an d 28 d c o mp r e s s i v e s tre ng t h o f h ard e n e d c o n c r e t e wa s inc r e a s e d s i g nific an tl y Key wor ds： f un c tio n a l a d mi x tur e； s l u mpl os s c o n trol l i n g； s t r e n g t h e n i n g 混凝土是建筑工程中最大宗的建 筑材料 ， 由于近年来 城市化进程加快 ， 预拌混凝 土需求 量增大 ， 建筑行业对 空 气污染和能源问题影响巨大。 水 泥混凝 土行业中水泥生产 消耗大量能源资源 ， 绿色高性能混凝 土的主要途径是大量 使用矿物掺合料 ， 尽可能 节约水 泥用量。 由于砂石 资源短 缺 ， 各混凝土企业为控制生产成本 ， 把劣质 的天然 砂与人 工砂混用 ， 砂 的含泥量越来越 高 ， 这常常导致混凝 土的工 作性处于离析泌水和坍落度损失极快的两个极端化困境。 混凝土实际上是一种动态 的成分 复杂 的固液气 三相 分散体系 ， 料浆 的流动性和稳定性对混凝 土的工作性至关 重要。 确切地说， 混凝土外加剂应该包括由减水分散、 悬浮 稳定及其他功能助剂等组成， 长期以来混凝土外加剂行业 习惯于只注重于使用减水分散和功能助剂复配成各种外 加剂 ， 如泵送剂 、 防冻剂 、 防水 剂等 ， 而忽略对料浆 稳定 的 控制。 分散剂组分只能对分 散微粒 表面覆盖及包封 ， 改善 料浆流动， 面对掺聚羧酸的混凝土初期离析泌水现象和坍 落度损失现象难以控制的问题， 补充使用一种悬浮稳定的 收稿 日 期 ： 2 0 1 4 1 1 2 5 9 8 功能助剂非常必要 。 本试验研究讨论一种受到混凝土行业 普遍欢迎的保坍增强型功能外加剂 B T C一 3的应用性能， 其作用机理在 于对团聚颗粒的再分散稀释和助磨作用 ， 提 高浆体微观结构均匀性并改善硬化强度 ， 较好解决混凝土 黏度太大、 坍落度损失快， 离析泌水及混凝土泵送后流动 性丧失不利于施工问题， 全面提高混凝土工作性 、 强度和 耐久性 ， 进一步说明 B T C一 3 是一种具有 良好发展前景 的 功能型混凝土外加剂。 1 原材料与试验方法 1 1 原材 料 ( 1 ) 胶凝材料 水 泥： 北京金 隅水泥 P O 4 2 5级水 泥， 性能 指标如 表 1 所示； 粉煤灰： H级粉煤灰， 细度( 0 0 4 5 筛余 1 7 5 ) ， 需水量 比 1 0 5 ； 矿 粉 ： $ 9 5矿渣 粉 ， 7 d活性指 数为 7 6 ， 2 8 d 活性指数 1 0 1 。 ( 2 ) 骨料 细骨料 ： 砂的细度模数为 2 6河砂 ， 含泥量 3 2 ； 粗骨 料 ： 石子为 5 2 m n l 连续级配的碎石 ， 石粉含量 5 5 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表 1 水泥性能指标 ( 3) 外加剂 试验 使 用 自制 的 聚 羧 酸 系 减 水 剂 B T C 一2 0 0和 B T C一 3功能型外加剂稀释液。 其 中， 减水剂 B T C一 2 0 0的 浓度 为 1 0 ， 最佳 掺 量 范 围 1 5 2 5 ， 减 水 率 2 5 3 5 ； B T C一 3外加剂 在配制混凝 土时直 接人总胶凝 材料 用量 的0 4 - 0 6 。 1 2试 验 方 法 ( 1 ) 水泥净浆流动度： 测定参照 G B 8 0 7 7 -2 0 0 0 ( 混凝 土外加剂匀质性试验方法进行。固定减水剂掺量为 2 0 ， 调整 B T C一 3掺量 0 0 8 ， 测定水泥净浆流动度 。 ( 2 ) 混凝土工作性能： 试验参照 G B 8 0 7 6 -2 0 0 8 ( 混凝 土外加剂 进行 ， 检测混凝土工作性各项指标。 ( 3 ) 混凝土力学性能： 试验参照 G B 5 0 0 8 1 -2 0 0 2 普 通混凝土力学性能试验方法标准 进行， 检测混凝土 3 、 7 、 2 8 、 5 6 d的抗压强度。 ( 4 ) 配合比设计： 试验选择了 C 2 5 、 C 3 0强度等级的混 凝土并掺加 0 6 的 B T C一 3 ， 对 比掺 B T C一 3功能外加剂 对混凝土各种性能的影响， 混凝土配合比见表 2 。 2结果与讨论 2 1 B T C- 3 功能型外加剂对水泥净浆流动度的影响 减水剂 B T C一 2 0 0的掺量 固定为 2 0 ， 并掺入不同掺 量的功能型外加剂 B T C一 3 ， 掺量分别为 0 、 0 2 、 0 4 、 0 6 、 0 8 ， 所得的浆体流动度结果如图 1 所示。 由图1可 见， 当 B T C一 3掺量较低时， 扩展度较小， 当掺量逐渐增大 时 ， 扩展随之增 大， 掺量为 0 6 时 ， 扩展度达到最大 ， 继续 加大掺量至 0 8 时， 扩展度反而降低了。 试验结果表明， 功能型外加剂具有保坍功能 ， 与减水剂共 同使用能达到更 强的分散效果， 功能外加剂 B T C一 3对水泥浆体的分散和 稀化具有 明显作用 。 2 2 B T C一 3 功能型外加剂对混凝土工作性的影响 为解决实际工程中混凝土落度损失过快的问题 ， 特别 是掺聚羧酸系减水剂混凝土泵送后流动性损失 问题 ， 功能 型外加剂 B T C一 3 具有良好的保坍稀化功能， 可以降低一 部分水泥用量或者提高低水泥用量混凝土的强度。 试验 以 C 3 0和 C 2 5两个强度等 级为基础进行对 比试验 ， C 3 0 0是 C 3 0强度等级的原始配 合 比试验组 编号 ， C 3 0 1则是 在原 始配合比上减少了 1 5 水泥， C 3 0 2是减少 2 5 水泥， C 3 0 3 是减少 3 5 水泥， C 2 5 0是 C 2 5强度等级的原始配 合比编号。 保持所有 的试验 B T C一2 0 0的减水剂用量不 变 ， 功能型外加剂 B T C一 3的掺量为 0 6 。 图 2的试验结 果表明， 出机时对照组 C 3 0 0的坍落度最好， 而 C 3 0 3坍落 度最小 ， 掺加功能型外加剂 B T C一3后浆体 黏聚性更好 ， 没有泌水现象 ， 倒桶时间进一步缩短 ， 流动性 的保 持能力 明显增强。 功能型外加剂 B T C一 3对混凝土初始坍落度和 坍落度损失的影响， 用于 C 3 0混凝土试验时改变水泥量， C 3 0 1 、 C 3 0 2和 C 3 0 3分别在 基础配合 比上 降低 了 1 5 、 2 5 、 3 5 的水泥， 配合比上保持与原始配合比有相同的水胶 比和砂率， C 3 0 2初始坍落度不是最大， 但坍落度损失最 小， 并且 C 3 0 2浆体黏聚性更好， 倒桶时间更短。 表 2 混凝土配合比 k g m。 B T C 功能型外加剂掺量， 图 1 B T C一 3功能型外加剂对水泥净浆流动度的影响 2 3 B T C一 3功能型外加剂对混凝土强度的影响 B T C一 3 功能型外加剂除了具有分散保坍作用之外 ， 还有增强作用。 图 3为 功能 型外 加剂 B T C一3对 C 3 0与 2 5 0 2 0 0 童1 5 0 撼 1 0 0 5 0 0 3 0 6 U U 时 间， h 图2 B T C一 3功能型外加剂对 C 3 o混凝土坍落度控制 C 2 5混凝土增强作用的试验情况， 由图 3 ( a ) 可见， 混凝土 掺 B T C一 3 后同时减少了水泥用量， 最多减少 3 5 k g 水泥， 但 C 3 0 1 和 C 3 0 2 组的各龄期强度基本上与 C 3 0 0持平， 水 99 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 泥减少 2 5 时的各龄期强度可 以达到最高。 由图 3 ( b ) 可见 ， 1 2 3 0 0为 ( 2 3 0混凝 土的原始配合 比， C 2 5 0为 C 2 5混 凝土的原始配合 比， C 2 5 1 在 C 2 5混凝土基础上直接掺加 B T C功能型外加剂 B T C一 3 ， C 2 5 1 的各龄期混凝土强度接 近 C 3 0混凝 土相 应 强度 ， 相 差 约 1 2 0 MP a ， 远远 高 于 C 2 5 0基本组。 龄期 ， d ( a ) 龄 期 ， d ( b ) 图 3 功能型外加剂 B T C一 3对 C 3 0 、 C 2 5混凝土强度的影响 2 4 B T C一 3功 能型外加剂的作用机理探 讨 功能型外加剂 B T C一 3含有较多醇胺类水泥助磨剂 物质 ， 对水泥基细粉团聚颗粒有一个 助磨 分散作用 ， 由于 醇胺类物质对水泥早期水化 中 A F t 的生成有促进 和细化 的作用， 但对 c s水化没有显著的影响， 另外 B T C一 3含 有抗黏土保坍物质， 具有一定的增大减水作用， 酰胺类材 料可以促进水泥早期水化 ， B T C一 3提高 了浆体 的黏聚性 ， 改善界面过渡 区结构 ， 使得水化胶凝 结构更加致密 ， 随着 水化进行 ， 水化产物 的生成 ， 后期的强度发展较快。 由图 4可以看出 ， 在 1 6 h时明显检测到硅酸三钙和氢 氧化钙 ， 有单硫 型硫铝 酸钙 A F m， 而 A F t 几 乎没有 发现。 水化 4 8 h ， 在 X R D 图上硅酸三钙几乎消失 ， 出现的较多是 单硫型硫铝酸钙 AF m和三硫型硫铝酸钙 AF t ， 表明B T C一 3能促进水泥石 中微晶态的钙矾石生成。 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 55 6 13 2 0 ， ( 。 ) 图4水泥水化 1 6 h和 4 8 h的 X R D图 3 结 论 4 8 h 1 6h ( 1 ) B T C一 3 具有 良好 的保坍功能和提高混凝土黏聚 效果， 掺 B T C一 3同时降低水泥用量 1 0 一 1 5 ， 明显改善 C 3 0 混凝土工作性 ， 更容易获得均匀的混凝土结构 。 ( 2 ) 功能型外加剂 B T C一 3对 昆 凝土具有增强作用， 保持水胶 比、 砂率不变 ， 掺功能型外加 剂 B T C一3混凝 土 的配合 比水泥用量减少 量可 以在 1 0 一 1 5 之 间， C 3 0混 凝土水泥用量 1 5 0 2 0 0 k g ， 各龄期 的强度 与基准对照样品 混凝土强度上下浮动 1 0 - 2 0 MP a 。 ( 3 ) 功能型外加剂 B T C一 3中醇胺类物质起助磨分散 作用， 保坍抗黏土组分对混凝土浆体组分具有良好的增黏 稳定作用 ， 大量 的氨基 、 醇胺类基 团能促进水泥 中的 c A 等水化生成颗粒细小 的 AF t ， 通过混凝 土结构 均匀性 提高 以及凝胶材料进一步细化凝胶化 ， 突出表现为对混凝土的 增强作用。 参考文献： I 吴中伟 绿色高性能混凝土与创新技术 J 建筑材料学报， 1 9 98， 1： 15 f 2 江朝华， 蔡安兰， 严生， 等 硅酸盐类水泥助磨剂的试验研究I- J 硅 酸盐通报 ， 2 0 0 1 ( 1 ) ： 1 O一 1 3 i- 3 陶珍东， 郑少华， 吴波， 等 助磨剂对水泥,1t i 能的影I I I J 硅酸 盐通报 ， 2 0 0 2 ( 5 ) ： 5 0 5 3 - 4 3马保国， 许永和， 董荣珍 三乙醇胺对水泥初始结构和力学性 能的影I Ii i J 建筑材料学报 ， 2 0 0 6 ( 1 ) ： 6 9 第一作者： 联系地址： 联系电话 ： 李崇智( 1 9 6 9一) ， 男 ， 工学博士， 副教授 ， 长期从事高 性能混凝土与化学I I I I I I 研究。 北京市西城区展览馆路 1 号 01 06 8 3 2 2 5 2 0 、 tp _ 重 脚 ， ， 宝 鸡 市 散 装 水 泥 及 其 预 拌 混 凝 土 预 拌 砂 浆 管 理 办 法 发 布 施 行 近日， 陕西省宝鸡市人民政府第六次常务会议讨论通过了 宝鸡市散装水泥及其预拌混凝土预拌砂浆管理办法 ( 以下 简称 办法 ) ， 1 O 月 1日 起施行。这标志宝鸡市散装水泥、 预拌混凝土、 预拌砂浆发展从此被纳入法制化、 规范化管理轨道。 办法 适用于宝鸡市行政区域内水泥、 预拌混凝土和预拌砂浆的生产、 经营、 运输、 使用及其监督管理， 明确了市散 装水泥管理办公室具体负责散装水泥和预拌砂浆的监督管理工作 ， 规范了水泥、 预拌混凝土和预拌砂浆企业及生产站点 设立的标准和要求。 办法 明确规定 市建成区内建设工程施工工地禁止现场搅拌混凝土和砂浆， 强制使用预拌混凝土和预拌砂浆。对 于违规进行现场搅拌混凝土、 砂浆的行为的由县级环保行政主管部门责令改正并给予处罚； 对水泥、 预拌混凝土和预拌 砂浆企业及水泥制品企业违反本办法的， 由市散装办作不良行为记录， 并予以公示。 1 00 日 苣 矮 d 皇 毯想 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m