硫酸钠与聚羧酸减水剂复配对混凝土性能的影响研究.pdf

中国科技核心期刊 杆 鬼 建蟓 硫酸钠与聚羧酸凛水剂复配劝 混凝土胜簇硇影响研穷 李萍， 周转运， 蔡其全， 陈军超 ， 杨钊， 李薇， 邓素华 ( 中国十九冶成都建设有限公司， 四川 成都6 1 1 7 3 0 ) 摘要： 采用早强剂硫酸钠与聚羧酸减水剂复配， 研究其在低温环境下对混凝土性能的影响， 为开发早强型聚羧酸减水剂进行探 索。试验结果表明， 采用硫酸钠与聚羧酸减水剂复配使用可以有效提高混凝土在低温环境下的早期强度， 同时在一定掺量条件下对 聚羧酸减水剂的减水 、 保坍效果影响不大。当聚羧酸减水剂掺量为 1 8 时， 硫 酸钠 的适宜掺量为 0 5 0 7 。 关键词： 聚羧酸减水剂； 早强剂； 硫酸钠； 复配； 混凝土性能 中图分类号： T U 5 2 8 0 4 2 2 文献标识码： A 文章编号 ： 1 0 0 1 7 0 2 x( 2 O 1 4 ) o 9 0 0 3 8 0 2 Effe c t o f c o mp l e x f o r mu l a t i o n o f s o d i u m s u l f a t e a n d p o l y c a r b o x y l i c a c i d wa t e r r e d u c i n g a g e n t o n p e rfo r ma n c e s o f c o n c r e t e J P f 凡 g ， Z HO U Z h u a n y u n ， C A I Q i q u a n ， C H E N J u n c h a o ， Y AN G Z h o o ， L I We i ， D E N G S u h u a ( Ch e n g d u Co n s t r u c t i o n C o L t d ， MC C1 9， Ch e f Ig d u 6 1 1 73 0， S i c h u a n， Ch i n a ) Ab s t r a c t ： I n t h i s p a p e r ， t h r o u g h t h e c o m p l e x o f p o l y c a r b o x y l i c a c i d w a t e r r e d u c i n g a g e n t w i t h e a r l y s t r e n g t h s o d i u m s u l f a t e ， t h e e f f e c t o n t h e p e rfo r ma n c e o f c o n c r e t e u n d e r l o w t e mp e r a t u r e wa s s t u d i e d f o r t h e d e v e l o p me n t o f e a r l y s t r e n gth p o l y c a r b o x y l i c a c i d w a t e r r e d u c i n g a g e n t T e s t p r o v e d t h a t c o m p l e x o f s o d i u m s u l f a t e a n d p o l y c a r b o x y l i c a c i d w a t e r r e d u c i n g a g e n t c a n e f f e c t i v e l y i mp r o v e e a r l y s t r e n gth o f c o n c r e t e a t l o w t e mpe r a t u r e ， a nd ， a t t h e s a me t i me ， i n a c e r t a i n c o n t e n t ， i t h a d l i t t l e i n fl u e n c e 0 n t h e wa t e r r e d u c i n g e f f e c t a n d c o l l a p s e r e t e n t i o n e f f e c t o f p o l y c arb o x y l i c a c i d wa t e r r e d u c i n g a g e n t Wh e n t h e c o n t e n t o f p o l y e arb o x y l i c a c i d wa t e r r e d u c i n g a g e n t i s 1 8 ， t he s u i t a b l e d o s a g e o f s o d i u m s u lf a t e i s O5 一 0 7 Ke y wo r d s ： p o l y c arb o x y l i c a c i d w a t e r r e d u c i n g a g e n t ； e arl y s t r e n gth a g e n t ； s o d i u m s u lf a t e ； c o m p l e x f o r m u l a t i o n ； c o n c r e t e p e r f o rm a n c e O 引言 近年来， 随着我国经 济快速发展， 国 家对交 通、 水利水电、 住宅等基础设施建设投入不断加强，直接带动了水泥混凝土 及混凝土外加剂的发展，尤其以混凝土外加剂的发展最为迅 速。 在许多工程中， 为了加快工程进度， 缩短工期， 就必须使用 基金项 目： 成都市青羊区科技攻关计划重点项 目 ( 2 Ol 2 J HK J1 1 2 2 8 OK- 0 6 0 )： 中国十九冶集团2 0 1 3年度第二批科技研发项目C 1 3 一 1 2 3 ) 收稿 日期： 2 0 1 4 - 0 2 2 5 ； 修订 日期： 2 0 1 4 0 4 0 8 作者简介： 李萍 ， 男 ， 1 9 8 5年生 ， 四川达州人 ， 硕 士， 工程师 ， 主要 从事 混凝 土外加剂技术研究及混凝土质量管控 工作。 地址 ： 6 1 1 7 3 1 成都市 郫县成都现代 工业 港北区港北 四路 8 1号中国十九 冶成都混凝土 分 公司， E m a i l ： j o r d a n n i k e 9 1 1 1 6 3 m。 3 8 新型建筑材料 2 0 1 4 9 混凝土早强剂或早强减水剂来加快水泥水化速度，提高混凝 土早期强度， 保证工程的顺利竣工。 比如在低温及零下温度条 件下的混凝土施工中， 道路、 桥梁及抢修、 补强工程以及预制 构件及水泥制品的生产中都会大量使用早强剂或早强减水 剂。 我国东北、 华北、 西北等常年冬季较长地区以及华东、 华南 在冬季气温降至一 5以下的施工中常掺用早强剂和早强减 水剂， 以尽快达到临界温度防止冻坏【 l 】 。 在实际的工程应用中， 以 复合型的早强 减水剂居多。 使用复合 早强 减水剂有2 个目 的： ( 1 ) 保证新拌混凝土在较低水胶比条件下具有良好的施工 性能； ( 2 ) 促进水泥水化进程， 提高混凝土早期强度。 目 前， 国内早强型复合减水剂的成熟技术还比较少， 并且 已 有技术中 大多数 使用萘系、 氨基 磺酸盐系等为代表的 第二 代减水剂， 其早强效果较为明显， 但同时具有掺量较大、 坍落 度损失较快、 混凝土外观质量差、 环境不够友好等缺点， 给混 凝土的施工及耐久性带来了很多的隐患。如果将早强剂组分 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 李萍， 等： 硫酸钠与聚羧酸减水剂复配对混凝土性能的影响研究 与高效减水剂组分复合使用， 则增塑、 减水、 早强和后期增强 效果都是相当好的嘲 。本文采用聚羧酸减水剂与硫酸钠早强 剂进行复配， 并研究其在低温环境- F x 凝土性能的影响， 为 开发早强型聚羧酸减水剂进行探索。 1 试验 1 1 试验材料 减水剂 十九冶成都建设有限公司外加剂厂生产的液态 聚羧酸减水剂C C L 一 0 2 ， 含固量 1 1 ， 掺量在 1 8 时的减水率 为2 8 ； 硫酸钠： 眉山 市金利化工有限公司生 产， 工业级， 纯 度 9 9 ； 水泥： 四川某厂生产的4 2 5 R普通硅酸盐水泥， 其性 能指标见表 1 ； 砂子： 成都温江产， 中砂， 细度模数2 7 ， 含泥量 2 5 ， 其级配见表2 ； 石子： 成都温江产 5 3 1 5 m m连续级配 碎石， 表观密度2 7 9 0 k g m ， 孔隙率4 2 ， 含泥量0 3 ； 粉煤 灰： 四川某电厂 级灰， 其化学成分及性能指标分别见表 3 、 表 4 。 表 1 水泥的性 能指标 细度烧失量 标准稠度凝结时间， 埘 i n S O 含量抗压强度， M P a ， 用 水 量 ， ； i ； S i 02 A1 2 03 Fe 2 03 Ca O Mg O S O3 细度 ( 4 5 Ix m 强度活性 烧失量 需水量比 比表面积 筛筛余) 指数， ， ( c m 9 6 7 9 5 2 1 0 2 3 3 6 6 1 2 试验方法 1 2 1 早强剂硫酸钠与聚羧酸减水剂的复配 按照设定的掺加比例将硫酸钠和聚羧酸减水剂加入混凝 土中， 由于硫酸钠在低温下溶解度较低， 不能完全融入减水剂 中， 故采取单独掺加的方法。复配方案为： 固定聚羧酸减水剂 掺量为 1 8 ，早强剂硫酸钠掺量分别为0 1 、 O 3 、 0 5 、 0 7 、 O 9 、 l _ 1 。 1 2 2 混凝土试验 混凝土试验配合比为： m( 水泥) ： m( 粉煤灰) ： m ( 砂) ：m( 石) ： m( 水) = 2 6 0 ： 8 0 ： 9 3 0 ： 1 0 5 0 ： 1 7 5 ， 混凝土各个龄期的试块全部置 于低温试验箱中 进行养护， 养护温度设 定为5 cC 。 2 试验结果与讨论 在固定聚羧酸减水剂掺量为1 8 条件下， 考察不同掺量 硫酸钠对混凝土性能的影响， 试验结果如表5 所示。 表5 不同掺量硫酸钠与聚羧酸减水剂复配 对混凝土性 能的影响 硫酸 钠掺 量， ( 坍落度 扩 展度) ， m 终凝时间 抗压强度， MP a 初始 1 h 1 h损失 ( h ： m i n )1 d 7 d 2 8 d 1 O 21 5 5 5 0 2 0 5 4 4 5 1 0 1 0 5 l 8 ： 3 0 l 3 1 2 1 4 31 3 2 0 1 21 0 5 3 0 2 0 0 1 4 0 0 1 0 1 3 0 1 8 ： 2 5 l 1 8 1 8 9 2 9 9 3 0 3 2 1 0 5 4 5 1 8 0 3 5 0 3 0 1 9 5 1 7 ： 1 0 1 2 8 2 1 7 3 0 1 4 O 5 2 0 0 5 3 0 1 9 0 4 0 0 1 0 1 3 0 1 6 ： 5 5 1 3 6 2 1 7 2 9 8 5 0 7 21 0 5 3 0 1 9 0 3 6 5 2 0 1 6 5 l 6 ： 0 5 1 40 2 2 3 2 97 6 O 9 2 o 0 5 2 0 1 6 0 3 1 5 4 0 2 0 5 1 6 ： 2 5 1 4 5 2 2 5 3 02 7 1 1 1 9 5 3 7 5 1 1 5 2 3 0 8 0 1 4 5 1 4 ： 1 0 1 6 3 2 4 6 3 3 5 2 1 硫酸钠掺量对混凝土坍落度的影响 从表5 可以看出，硫酸钠掺量对混凝土坍落度有较大的 影响， 表现在： ( 1 ) 硫酸钠的加入不同程度地影响了聚羧酸减 水剂的减水效果。其变化规律是： 随着硫酸钠掺量的提高， 混 凝土的初始坍落度和扩展度均呈下降趋势，当硫酸钠掺量为 1 1 时， 相比不掺加硫酸钠的对比样， 其初始坍落度、 扩展度 分别下降了2 0 m m 、 1 7 5 m m ； ( 2 ) 硫酸钠的加入对聚羧酸减水 剂的保坍效果起负面影响， 当掺量超过 0 7 后， 其负面影响 特别明显。 当 硫酸钠掺量为1 1 时， 1 h 现落度 和扩 展度只剩 下 1 1 5 m m 、 2 3 0 m ， 损失达到8 0 m m 、 1 4 5 m m 。故， 从减少对 聚羧酸减水剂减水效果的负面影响，控制混凝土坍落度损失 的角度考虑， 早强剂硫酸钠的掺量不宜超过0 7 。 2 2 硫酸钠掺量对混凝土终凝时间的影响 从表5 可以看出，硫酸钠的掺入对混凝土终凝时间有较 大影响。 随着硫酸钠掺量的提高， 混凝土的终凝时间呈下降趋 势，从不掺硫酸钠时的 1 8 h 3 0 r a i n 下降到掺量为 1 1 时的 1 4 h l O m i n ， 缩短了4 h 2 0 m i n 。这表明， 在使用聚羧酸减水剂 的过程中，通过掺加适量早强剂硫酸钠可以加快水泥水化速 度， 缩短混凝土拆模时间， 提高施工效率。 2 3 硫酸钠掺量对混凝土抗压强度的影响 从表5 可以看出： ( 1 ) 当硫酸钠掺量较低时， 即掺量 0 3 时， 不但不能提高混凝土的3 d 早期抗压强度， 还有一定程度 的降低， 当硫酸钠掺量为0 1 时， 混凝土3 d 抗压强度较对 比样下降 1 3 M P a 。 当硫酸钠掺量超过0 5 后， 随着掺量的提 高， 其混凝土 3 d 早期抗压强度呈不断上升趋势， 从1 3 1 M P a 提高到1 6 3 M P a ， 提高了3 2 M P a 。( 2 ) 当硫酸钠掺量t0 3 时， 随着掺量的提高， 其混凝土 7 d 抗压强度呈不断上升趋 ( 下转第 5 3页) N E W BUI L DI NG MAT E RI AL S 3 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 陈宝贵 ， 等： 改性聚丙烯酸酯防水涂料 的性能与应用 料就被雨水冲走。采用喷涂工艺施工时， 不得在5 级以上大 风时施工， 以免拌合料被吹得四处飞溅。 2 3 施 工工 艺 涂布改性M D聚合物防水涂料可采用刮涂法或喷涂法施 工， 采用多遍成活工艺。在基层上涂布涂料后， 水分在向大气 挥发的过程中， 会在涂膜上形成微孔， 影响涂膜的不透水性， 采用多遍成活工艺时， 第2 遍涂布的涂料可以封闭第 1 道涂 层上的微孔， 第3 遍涂布的涂料可以封闭第 2 道涂膜上的微 孔， 以此类推， 通过多遍涂布， 最终获得一定厚度的不透水性 防水涂层。 2 3 1 细部处理 在管根、 阴阳角、 分格缝等易变形的基层部位， 采用一布 两涂施工工艺， 在细部节点部位涂布胎体增强附加层， 胎体 材料可选用网格布。在易变形部位采用胎体增强， 目的是防 止涂层产生0 延伸断裂现象， 对于 任何高延伸性的 涂层， 都 难以抵挡基层细微的开裂。当基层产生细微的开裂时， 使粘 结在其表面的涂层产生无限大的拉伸， 由于任何涂层都不可 能有无限大的延伸性， 所以， 基层开裂时， 涂层必遭破坏。当 涂层中含有胎体增强材料， 基层开裂时， 胎体下的涂层被拉 断从基层上剥离， 胎体上的涂层完好无损， 从而保证涂膜的 完整性。 2 3 2 大面积涂布 在工程现场， 细部节点之外基层也会产生开裂， 开裂的位 置无法预计， 为防止涂层产生0 延伸断裂现象， 也应先采用一 涂一布工艺铺设胎体增强材料， 然后开始大面积涂布。 将甲组分放入拌料桶中， 用手提式电动搅拌器边搅拌边 慢慢加入乙组分， 控制m( 甲组分) ： m( 乙组分) = 1 0 ： 2 5 ， 搅拌 均匀， 形成拌合料。采用一涂一布工艺， 用拌合料铺设胎体增 强层， 然后用喷涂设备将拌合料均匀喷涂在胎体增强层表面， 也可用橡皮刮板、 毛刷或滚刷将拌合料均匀刮涂在胎体增强 层表面。 第 1 遍涂料成膜后涂布第2 遍， 经3 5 遍涂布， 形成 一 道致密的、 达到设计厚度的防水涂层。 拌合料应在3 0 ra i n 内 用完， 拌合料 变稠时， 应对拌合料 加强搅拌， 不得加水稀释。 3 结语 郑州赛诺建材有限公司白2 0 1 3 年初成功研发改性M D 聚合物涂料后， 先后在马鞍山某地下车库顶板和外墙、 洛阳某 消防水池、 青岛某小区卫生间等工地进行了施工， 达到了预期 的防水效果， 对于该产品的长期防水性能， 尚应进行进一步的 观察和总结。 A ( 上接第 3 9页) 势， 当硫酸钠掺量为 1 1 时， 混凝土 7 d 抗压强度较对比样 提高了3 _2 M P a 。( 3 ) 当硫酸钠掺量0 9 时， 较对比样， 其 2 8 d 抗压强度均有不同程度的下降， 但下降幅度并不大， 最大 仅为 1 6 M P a( 当硫酸钠掺量为0 7 时) 。当硫酸钠掺量为 1 1 时， 较对比样， 其2 8 d 抗压强度提高2 2 M P a 。 综上所述， 当采用硫酸钠与聚羧酸减水剂复配使用时， 为 了协同发挥低温环境下硫酸钠的早强效果以及聚羧酸减水剂 的减水、 保坍效果， 当聚羧酸减水剂的掺量为 1 8 时， 硫酸钠 的适宜掺量为0 5 0 7 。 ( 2 ) 硫酸钠的掺入可以有效缩短混凝土的凝结时间， 随着 掺量的提高， 混凝土的凝结时间呈缩短趋势。 ( 3 ) 硫酸钠与聚羧酸减水剂复配使用时， 在一定的掺量条 件下， 硫酸钠可以有效提高混凝土的3 d 、 7 d 早期抗压强度。 ( 4 ) 为了协同发挥低温环境下硫酸钠的早强效果以及聚 羧酸减水剂的减水、 保坍效果， 当聚羧酸减水剂的掺量为 1 8 时， 硫酸钠的适宜掺量为0 5 0 7 。 参考文献： 1 】 田培， 刘加平 ， 王玲 ， 等 混凝土外加剂手册【 M】 北京 ： 化学l,l k 3 结 论 2 】旃 惠 ： L 生 ,2 0 ， 0 孙 9 振平， 混凝 土外加 剂实用技 术大全 B 京- 中 ( 1 ) 硫酸钠的掺入对聚羧酸减水剂的减水、 保坍效果有负 国 建材工业出 版社， 2 0 0 8 面 影响， 表现为随 着掺量的 提高， 混凝土的 初始坍落 度、 扩展 度 A 呈下降趋势， 同时1 h 坍落度、 扩展度的保持值也呈下降趋势。 NE W B UI L DI NG MAT E R I AL S 5 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m