高保坍型聚羧酸减水剂配制高强自密实混凝土在武汉中心工程中的应用.pdf

2 0 1 3年第 5期 5月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 C HI NA C0 NCR ET E AND C E ME NT P RODUC T S 2 0 1 3 NO 5 Ma v 高保坍型聚羧酸减水剂配制高强自密实混凝土 在武汉中心工程中的应甩 邰 炜， 郑广军 ， 韩周冰 ， 李 兴 ( 中建商品混凝土有限公司 ， 武汉 4 3 0 2 0 5 ) 摘 要 ： 采用溶液 自由基 聚合技术合成 出一种 高保坍型聚羧酸减水剂。 通过 C 6 0 C 8 0新拌混凝土测试表明 ， 高 保 坍型聚羧酸减水剂可 以有效解 决普通 聚羧 酸减 水剂在高温条件下( 3 5 q C ) 新拌 混凝 土坍落度、 扩展 度损失快等 问 题 ， 对硬化混凝 土无不 良影响 ； 复配使 用高保 坍型聚羧酸减水剂的 Z J S S -产品 ， 成功拌制 出满足 武汉 中心项 目需 求的 C 6 0 C 8 0高强 自密实混凝 土。经性 能测 试结果表 明， 该 自密实混凝土在夏季 高温条 件下( 3 5 q C) 3 h内无坍 落 度、 扩展度损 失； 通过 I型 u 型箱 ， 高度差为 O mm， T 流动 时间 5 s ； 硬化 混凝土各项指标达 到规范要求 ， 与 国外 同 类 产 品 性 能相 当 。 关键词 ： 保 坍型聚羧 酸减 水剂 ； 高强 自密实混凝 土； 武汉 中心工程 Ab s t r a c t ：A n e w k i n d 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 w i t h s l u mp l o s s r e s i s t a n c e h a s b e e n s y n t h e s i z e d b y t h e t e c h n o l o g y o f f r e e r a d i c a l p o l y me r i z a t i o n T h e n e w p r o d u c t i o n h a s b e e n g o o d e ff e c t o f s l u mp l o s s r e s i s t a n c e i n h i g h t e n p e r a t u r e c o n d i t i o n ( 3 5 C ) w i t h o u t a n y n e g a t i v e e ff e c t o n h a r d e n e d c o n c r e t e T h e C 6 0 C 8 0 h i g h s t r e n g t h s e rf - c o m p a c t e d c o n c r e t e ， w h i c h i s u s e d i n t h e p r o j e e t o f Wu h a n c e n t e r ， a r e p r e p a r e d b y u s i n g t h i s n e w p r o d u c t i o n T h e t e s t r e s u l t s i n d i c a t e t h a t t h e s l u mp a n d e x p a n s i o n l o s s o f t h i s s e l f c o mp a c t e d c o n c r e t e i s n o n e i n 3 h o u r s u n d e r t h e h i【 g h t e mp e r a t u r e ( 3 5 C ) ， a n d t h e h e i g h t d i ff e r e n c e o f U - b o x i s 0 mm ， the fl u i d i t y t i m e o f T 5 0 0 i s 5 s e c o n d s I t i s s h o w e d t h a t t h e p e r f o r ma n c e s o f t h e s e l f - c o mp a c t e d c o n c r e t e p r e p a r e d b y t h i s n e w p r o d u c t i o n c a n me e t the r e q u i r e me n t s o f t h e s t an d a r d s ， wh i c h i s S U C - c e s s f u l l y a p p l i e d i n t h e p r o j e c t o f Wu h a n c e n t e r Ke y wo r d s ：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 w i t h s l u mp l o s s r e s i s t a n c e ； Hi g h s tr e n g t h s e l f - c o mp a c t e d c o n c r e t e ； P r o j e c t o f Wu h a n c e n t e r 中图分类号 ： T U 5 2 8 3 1 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 0 - 4 6 3 7 ( 2 0 1 3 ) 0 5 - 1 6 - 0 5 O前言 随着建筑设计理念的不断创新 ， 特大型建筑工 程 、 地标型建筑设计结构 日趋复杂 ， 对混凝 土技术 和施工方法提出了更高的要求。自密实混凝土因具 有不需要振捣 、 增加 了结构设计 的 自由度 、 混凝 土 密实度 良好等优 良特性 ， 受到设计 、 施工单位的 青睐 ， 在大型工程 、 地标 型建筑 中得到 了大规模的 推广使用。然而 ， 在 自密实混凝土的实际应用过程 中， 由于城市发展带来交通运输时间的延 长 ， 夏季 高温以及地区间材料 的差异等因素 ， 往往造成 自密 实混凝土到达施工现场后 ， 工作性能丧失 ， 满足不 了施工要求 ， 造成 自密实混凝土退货率高 、 难 以推 广使用以及环境污染等诸多问题。 第三代高性能减水剂聚 羧酸减水剂产 品 通过高分子 自主设计原理和溶液 自由基聚合技术 ， 可以得到预定分子结构 的聚羧酸减水剂产品， 以解 决新拌混凝土在使用过程中所产生的问题 3 - 5 1 。结合 一 1 6一 武汉地标型建筑武汉 中心项 目对 高强 自密实 混凝土的施工要求 ， 新开发了一种高保坍型聚羧酸 减水剂 ， 对其性能进行 了新拌混凝 土测试 ， 得到满 意的效果 ； 并采用复配高保坍型聚羧酸减水剂的混 凝 土外加剂 ， 配制出在高温条件下 ( 3 5 o C) ， 3 h内具 有 良好工作性能的 C 6 0 C 8 0自密实混凝土 ， 成功应 用于武汉中心工程项 目。 1 高保坍型聚羧酸减水剂的合成 1 1 合成用材料 改性聚醚大单体 ： 工业级 ， 9 8 5 ， 上海产 ； 衣康 酸 ：试剂级 ， 9 9 5 ，上海产 ；丙烯酰胺 ：试剂级 ， 9 9 5 ， 上海产 ； ( 甲基 ) 丙烯酸 ： 工业级 ， 9 8 5 ， 山东 产 ； 助剂 、 链转移 剂 、 引发剂 ： 工业级 ， 9 8 5 ， 进 口； 高减水型聚羧羧酸减水剂母液 ： 固含量 4 0 ， 自 产 ； 自密实混凝土外加剂 ： 固含量 2 5 ， 欧洲产。 1 2 高保坍型聚羧酸减水剂的合成 在 四口烧瓶中先加入一定量 的去离子水 ， 再将 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 邰炜 ， 郑广军 ， 韩周冰 ， 等高保坍型聚羧酸减水剂配制高强 自密实混凝土在武汉 中心工程中的应用 改性 聚醚大单体加入 到烧瓶 中 ，用水浴加热并 搅 拌 ， 待温度升高到 4 0 ， 大单体溶解 ， 再加入衣康酸 溶解后 ， 继续升温到 6 0 ， 加入过硫酸铵 ， 再开始分 别滴加 已配制好 的( 甲基 ) 丙烯 酸或丙烯酰胺混 合 水溶液和助剂 、 链转移剂 、 阻聚剂 的混合水溶液 ， 滴加完后再保温 2 h 。 反应结束后 ， 降至常温 ， 加碱中 和 ， 控制溶液的 p H值在 6 7之间 ， 得到微黄色粘稠 液体 ， 固含量 ( 4 0 0 + 1 ) 。 2高保坍型聚羧酸减水剂的性能测试 2 1 试验材料 2 1 1 水 泥 试验用水泥的基本性能见表 1 。 2 1 2 矿 粉 采 用 亚 东 粉 磨 站 的 $ 9 5矿 粉 ， 比表 面 积 4 2 5 0 e m 2 g ，密度 2 8 6 g c m 3 , 7 d活性 8 6 ， 2 8 d活性 9 7 。 2 1 3 粉煤灰 采用麻城 电厂产的 I级粉煤灰 ， 细度 1 0 4 ， 烧 失量 3 0 ， 需水量 比 9 3 。 2 1 4 硅灰 采用埃肯加密硅灰 ， S i O 含量8 5 ， 烧失量 6 0 ， 需水量 比1 2 5 ， 2 8 d活性指数8 5 。 2 1 5砂 采用 岳 阳河 砂 ，细 度模 数 为 2 6 ，含泥 量 为 0 5 ， 泥块含量为 0 2 。 2 1 6 碎石 采用 5 - 2 0 m m连续级配碎石 ， 表观密度 2 7 3 0 k m ， 含泥量 0 4 ， 泥块含量 0 1 ， 针片状含量 4 0 ， 压碎指标 6 5 。 2 1 7 拌合水 地下水 ， 符合 J G J 6 3 -2 0 0 6 混凝土用水标准 要求 。 2 1 8 外加剂 高 减水 型 聚羧 酸 减水 剂母 液 ，有效 固含量 4 0 ；高保坍型聚羧酸减水剂母 液 ，有效 固含量 4 0 ； 葡萄糖酸钠 ， 固含量 9 8 ； 消泡剂等。 对 比样 ： 将高减水型聚羧酸减水剂剂和缓凝 剂 、消泡剂等按一定 比例复合 ，配制成 固含量为 2 5 的外加剂产品( 编号为 z J S S I型) 。 对 比样 ： 国外知名品牌 自密实混凝土专用外 加 剂 。 武汉 中心高强 自密实混凝土专用外加剂 ： 将高 减水 型聚羧 酸减水剂 和高保坍型聚羧酸减水剂母 液及缓凝剂 、 消泡剂等按一定 比例 复合 ， 配制成固 含量为 2 5 的外加剂( 编号为 Z J S S 一 型) 。 2 2 试验 方法 2 2 1 C 6 0 C 8 0普通混凝土测试 采用 C 6 0 一 C 8 0混凝土配合 比对不 同减水剂 进 行测试。试验配合 比见表 2 。 2 2 2 自密实混凝土配合比设计与测试 按照 J G J 厂 I 2 8 3 -2 0 1 2 自密实混凝 土应用技术 规程 进行设计 ， 分别测试坍 落度 、 扩展度 、 T 锕、 J环 扩展度、 含气量及新拌混凝土经时损失等指标 。 2 2 - 3 力 学性 能测 试 按照 G B T 5 0 0 8 1 -Z 0 0 2 普通混凝土力学性 能 试验方法标准 和 G B T 5 0 1 0 7 -2 0 1 0 ( 混凝土强度 检验评定标准 对硬化混凝土的强度进行测试 。 2 - 3 试验结果分析与讨论 2 3 1 不同减水剂对新拌混凝土工作性能的影响 按照表 2所示配合 比， 采用配制的高强 自密实 混凝土专用外加剂 ，在环境温度为 3 5 c I = 条件下 ， 拌 制强度等级为 C 6 0 C 8 0混凝土 ， 考察不 同外加剂对 新拌混凝土工作性能的影响。试验结果见表 3 。 由表 3可以看 出， 单纯使用高减水型聚羧酸减 水 剂 的 z J S S I型混凝 土外加剂进入新 拌混凝土 后 ，通过静 电引力作用有效地 吸附在水泥颗粒表 面， 达到快速分散 的效果 。从宏观表现上来看 ， 新拌 混凝土在初始具有较高的坍落度和扩展度 ； 并且通 表 1 试验水泥的基本性 能 一 1 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 邰炜 ， 郑广军 ， 韩周冰， 等高保坍型聚羧酸减水剂配制高强 自密实混凝土在武汉中心工程 中的应用 3 3 混凝土配合 比与性能 根据武汉 中心工程对 自密实混凝土工作性 的 实际要求 ，采用 Z J S S 一与国外某知名企业产品进 行综合对 比试验 ， 拌制满足施工要求 的 C 6 0 C 8 0自 密实混凝土。混凝土配合 比及新拌混凝土性能见表 5 表 7 。 由表 5 、 表 6 、 表 7可知 ， 复配使用高保 坍型聚 羧酸减水剂的 Z J S S I I 产 品性能与 国外知名企业外 加剂产 品性能相当， 3 h内 自密实混凝土具有 良好的 工作性能 ， 满足施工方对 自密实混凝土性能 的各项 要求。从 2 0 1 2年 7月至 2 0 1 2年 1 0月 ， 采用复配高 保坍型聚羧酸减水剂的 Z J S S 一型产 品，累计为武 汉中心项 目生产 C 6 0 C 8 0自密实混凝土 2万余 m ， 新拌 自密实混凝土工作性能 良好 ，填充性 能优 良， 硬化混凝土无漏筋 、 麻 面等现象 ， 得 到了施工方 的 一 致好评 。 4结论 ( 1 ) 通过采用溶液 自由基聚合技术和水热合成 工艺 ， 使用不同种类 的功能单体 ， 合成出了一种高 保坍型聚羧酸减水剂。 ( 2 ) 新开发的高保坍型聚羧酸减水剂可 以有效 抑制新拌混凝土坍落度 、 扩展度损失 ， 使强度等级 在 C 6 0 C 8 0的新拌混凝土在高温 ( 3 5 ) 环境 下 ， 2 h 内具有 良好 的工作性能 ， 并且对硬化后的混凝土无 不 良影响。 ( 3 ) 使用高保坍型聚羧酸减水剂 的 z J S S 一产 品在武汉中心项 目中进行了推广应用 ， 在夏季高温 条件下 ( 3 5 o C) ， 拌制的 C 6 0 C 8 0自密实混凝土初始 工作性能优 良， 3 h内无坍落度、 扩展度损失 ， 通过 I 型 U型箱高度差为 O mm， T 5 0 D 流动时间 5 s ， J型扩展 表 5 武汉中心项 目混凝土配合 比 k g m C 6 0 初始混凝土性能 2 7 0 5 2 6 5 7 2 0 6 9 O 2 4 1 O 通过 C 6 0 3 h混凝 土性 能 1 9 8 2 6 5 7 3 0 6 8 5 通过 c 8 0 初始混凝土性能 5 3 5 2 6 5 7 3 0 7 0 o 2 4 2 0 通过 C 8 0 3 h混凝土性能 5 0 2 6 5 6 9 0 6 7 0 通过 Z J S S 一 1 2 1 4 5 6 3 5 7 5 1 国外知名外加剂 1 1 5 1 4 6 2 2 7 4 2 1 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 3年第 5期 混凝土与水泥制品 总第 2 0 5期 度分别为 6 9 0 m m和 7 0 0 mm， 便于泵送施工。硬化混 凝土各项指标达到自密实混凝土的规范要求。 参考 文献 ： 【 1 】 冯乃谦 流态混凝 土 I 哪 北京： 铁道 出版社， 1 9 8 8 2 】 张 国志， 刘秉 京， 许 长生， 等自密实 混凝土在 桥梁工 程 中的应用 J 】 中国港湾建设， 2 0 0 4 ( 1 ) ： 4 - 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