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2 0 1 2年第 1 2期 1 2月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA CONCRETE AND CEMENT PRODUC 2 0 1 2 No 1 2 De o e mbe r 不同种类外加剂对混凝土蒸养强度的影响 肖 茜 ， 伍勇华 ， 南 峰 ， 何廷树 ， 李 论 ( 1 西安建筑科技大学材料与矿资学 院， 7 1 0 0 5 5 ； 2 西安康特管桩技术有限公司， 7 1 0 2 0 1 ) 摘要 ： 研 究 了高效减水剂 、 早 强剂、 引气剂 、 膨 胀剂和缓 凝剂对混凝土蒸养强度的影响。实验结果表 明， 相 同水 灰比下 ， 萘 系高效减水剂对混凝土蒸养强度的提 高效果优 于聚羧酸 高效减水剂和氨基磺酸 盐高效减 水剂 ； 掺入适 量 早强剂或膨胀剂均有利 于提 高混凝 土蒸养 强度 ； 掺入缓凝剂和 引气剂对混凝 土蒸养 强度不利 。 关键词 ： 蒸养强度 ； 减水剂 ； 早 强剂； 缓凝剂 ； 引气剂； 膨胀剂 Ab s t r a c t ：T h e e ffe c t s o f a d d i n g s u p e r p l a s t i c i z e r ，e a r l y s t r e n g t h a g e n t ，a i r e n t r a i n i n g a g e n t ，e x p a n s i v e a g e n t a n d r e t a r d e r o n e a r l y s t r e n g t h o f s t e a m c u r i n g c o n c r e t e are s t u d i e d ，I l e r e s u l t s s h o w t h a t t h e s t e a m c u r i n g s t r e n g t h o f c o n c r e t e i s i mp mv e d mo r e e ff e c t i v e l y b y a d d i n g n a p h t h a l e n e s u p e r p l a s t i c i z e r t h a n 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 o r a mi n o s u l p h o n a t e b a s e d s u p e r p l a s t i c i z e r u n d e r t h e s a me wa t e r - c e me n t r a t i o Ad d i n g p r o p e r a mo u n t o f e i t h e r e a r l y s t r e n gth a g e n t o r e x p a n d i n g a g e n t i s h e l p f u l t o i mp r o v e t h e s t e a m c u r i n g s t r e n gth o f c o n c r e t e On t h e c o n tra r y ， a d d i n g r e t a r d i n g a n d a i r - e n tr a i n i n g a g e n t i s d i s a d v a n t a g e o u s t o i mp mv e t h e s t e a m c u r i n g s t r e n g t h o f c o n c r e t e Ke y wo r d s ：S t e a m c u rin g s t r e n gth o f c o n c r e t e ； S u p e r p l a s t i c i z e r ；E a r l y s tr e n g t h a g e n t ； Re t ard e r ； Ai r e n t r a i n i n g a g e n t ； Ex p a n s i v e a g e n t 中 图分 类 号 ： TU5 2 8 1 文 献标 识码 ： A 文章 编 号 ： 1 0 0 0 4 6 3 7( 2 0 1 2) 1 2 1 1 0 3 0前 言 混凝土蒸汽养护工艺具有促进水泥水化 、 提高 混凝土早期强度、 缩短混凝土制 品养护周期和生产 周期 、 加快施工进度 、 提高生产效率 的优点 ， 被广泛 用于混凝土预制构件生产 。 目前 ， 外加剂已成为常 温 养 护混 凝 土 中必 不 可少 的组 分之 一 ， 在蒸 养 混 凝 土中的应用也 13益广泛。减水剂和早强剂是蒸养混 凝土中常用的外加剂 。刘保举f 1 的研究表 明， 在蒸养 混凝土 中加入减水剂 ，可使制 品的实际水 灰 比降 低 ， 拌合用水量减少 ， 早期强度提高 ， 并可缩短蒸养 时间或降低蒸养温度 。在混凝土中加入早强剂 ， 也 可提高混凝土的蒸养强度 。此外 ， 也有一些学者研 究 了其它品种外加剂在蒸养混凝土中的应用 ， 如贾 耀东闭 的研究表 明， 在蒸养混凝土 中加入少量引气 剂 ， 引入 的气泡在受热时对混凝土 内部结构的破坏 很小 ， 且小气泡 的润滑作用会减少混凝土拌合物 的 实际用水量 ， 可 提高混凝 土的蒸养强度 ， 但引气剂 过量 ， 则会导致蒸养混凝土强度显著降低。马保 国 3 1 研究了减水剂 、 减缩剂 、 膨胀剂在不 同养护温度下 对水泥砂浆体积稳定性及强度 的影响 ， 结果表 明减 水剂 、 减 缩剂和膨胀剂 混掺时 ， 在保证原有强度的 基础上 ， 可以使砂浆体积稳定性得以显著改善。 总体来讲 ， 目前针对不 同品种外加剂对混凝土 蒸养强度影响规律的研究 尚不系统 。本文较系统地 对不同种类不同掺量的减水剂、 早强剂、 引气剂 、 膨 胀剂和缓凝剂对混凝土蒸养强度的影响进行 了初 步研 究 分析 。 1 试 验 1 1 原材料 水泥 ：陕西某公司生产的 P 0 4 2 5级水泥 ， 性 能 测试 结果 见表 1 。 骨料 ： 细骨料为西安沣河 中砂 ， 含泥量 2 3 ， 细 表 1 P 0 4 2 5级 水泥物理力学性能指标 度模数为 2 4 ；粗骨料为粒径 5 3 1 5 mm的碎石 ， 含 泥量 0 5 。 外加剂 ： 聚羧酸高效减水剂和氨基磺 酸盐高效 减水剂为 山西某公 司生产 ，液体 ，含 固量 分别 为 2 3 和 3 0 。萘系高效减水剂为 山东某公 司生产的 F D N粉剂。H C S A高性能膨胀剂是天津某公司生产 的粉剂 。硫酸钠 、 氯化钙、 三乙醇胺 、 十二烷基硫酸 钠 、 三聚磷酸钠 、 葡萄糖 、 柠檬酸为化学纯试剂。 一 l 1一 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 2 年第 1 2期 混凝土与水泥制品 总第 2 0 0期 1 2试验方 法 所用基 准混凝 土配合 比为水泥 ： 砂 ： 石= 1 ： 1 2 ： 2 6 ， 掺减水剂混凝土水灰 比为 0 3 5 ， 掺早强剂 、 引气 剂 、 膨胀剂和缓凝剂混凝土水灰比为 0 3 8 。试件尺 寸 为 l O O mmx 1 0 0 m m l O O mm， 成 型后 的混凝 土进 行 蒸 汽养 护 。蒸 汽 养 护制 度 为 ：静 停 2 5 h 一升 温 2 5 h 一恒温 7 h ( 7 5 。 C ) 一降温 2 h 。 蒸汽养护结束后脱 模 ， 测定抗 压强 度 。 2结 果与讨 论 2 1 高效减水剂对混凝土蒸养强度的影响 测定水灰 比为 0 3 5时， 不 同掺量萘系高效减水 剂 、 氨基磺酸盐高效减水剂和聚羧酸高效减水剂对 混凝土试件蒸养强度的影响， 试验结果见图 1 。 由图 1可见 ， 不 同品种高效减水剂对混凝土蒸 养强度的影响规律不同。在试验掺量范围内 ， 混凝 土蒸养强度随萘系高效减水剂掺量 的增加 而增大 ， 但对氨基磺酸盐高效减水剂和聚羧酸高效减水剂 却表现为先增大后降低 的趋势 ， 即存在使蒸养强度 00 0 2 0 4 0 6 0 8 1 O 1 2 1 4 1 6 掺量 ( a ) 萘系高效减水剂 0 1 2 3 4 掺量 ( a ) 氯化钙 最大的最佳掺量。 以上结果表明 ， 在此蒸养制度下 ， 萘 系高效减 水剂对蒸汽养护 的适应性较好 ， 在较宽的掺量范围 内 ， 均能提高混凝土蒸养强度 ； 聚羧酸高效减水 剂 和氨基磺酸盐系减水剂的最佳掺量范 围较 窄 ， 掺量 过高或过低增强效果差异很大。分析原因 ， 一是萘 系高效减水剂多为低浓产品，含有较多硫 酸钠 ， 能 对混凝土静停后开始蒸 养的初始结构强度起到一 定 的增强效果 ，从而对混凝 土的蒸养强度贡献较 大 ； 另外 ， 聚羧酸高效减水剂和氨基磺酸盐高效减 水剂分子中含有大量 的羟基 ( 一 O H) 或醚键 ( 一 0一 ) ， 过量掺加时 ， 其在水泥颗粒表面吸附时会形成较厚 的 吸附 膜 ， 阻 碍 了水 泥 颗 粒 与 水 的 接触 ， 从 而 延 缓 了水泥的水化 ， 不利于混凝土早期强度的发展 。 2 2 早强剂对混凝土蒸养强度的影响 测定水灰比为 0 - 3 8时 ，不同掺量的硫酸钠 、 氯 化钙 、 三乙醇胺对试件蒸养强度的影 响 ， 试验结果 见图 2。 掺量 ( b ) 氨基高效减水剂 图 1 高效减水剂对混凝土蒸养强度的影响 善 憩 掺量， ( C ) 聚羧 酸高效减水剂 ( b ) 硫酸钠 ( C ) 三乙醇胺 图 2早强剂对混凝 土蒸养强度 的影响 由图 2可见 ， 三种早强剂对混凝土蒸养强度的 影响规律也不 同。C a C 1 和 N a 2 S O 在适 当掺量时能 显著提高混凝土蒸养强度 ， 但掺量过高反 而会降低 混凝土蒸养强度 ； 而三 乙醇胺对混凝土蒸养强度的 影响较小 ， 基本与基准混凝土蒸养强度持平。 C a C 1 ： 和 N a 2 S O 在最佳掺量 时，混凝土的蒸养 强度最高值分别为 4 9 9 MP a和 4 4 6 MP a ， 两者相 比， C a C 1 对混凝土蒸养强度的影响更为显著 ， 这是因为 C a C 1 的增 强效 果更 为显 著 ， C a C 1 z的存 在促 进 了 C 3 A与石膏反应形成 A F t 的过程 ，使 E盐( 3 C a O 一 1 2一 A1 2 0 3 3 C a S O 4 3 2 H 2 0) 和 C l 盐 ( 3 C a O A1 2 0 3 C a C 1 2 1 0 H 2 0) 同时发展 ， 同时 C r吸附在硅酸盐矿物表面 能促使水泥水化 ， 加速 C S H和 C H的形成 。而对 N a 2 S O ， 由于在水泥生产时已加入一定量的石膏 ， 再 加入 N a z S O 对水泥水化速率的影响有限，因此 ， 其 对混凝土早期强度的提高不如 C a C 1 ： 。 但两者过量掺 加都会使蒸养强度降低 ，原 因是 C a C 1 过量掺加会 增大混凝土的收缩 ， N a 2 S O 过量掺加会快速 、大量 生 成 钙 矾 石 造 成膨 胀 【4 J ， 从 而破 坏 混 凝 土 的早 期 结 构 。三乙醇胺能促进 C ， A和石膏生成钙矾石 ， 从而 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 肖 茜 ， 伍勇华 ， 南峰 ， 等 不 同种类外加剂对混凝土蒸养强度的影响 加快了凝结时间，同时对 C 3 S 、 C 2 S水化过程有一定 的抑制作用 ， 但其单独使用时 ， 早强效果有 限， 通常 宜与无机早强剂复合使用 ， 以达到更好的效果。 枣 2 3 引气剂对蒸养强度的影响 董2 0 测定 掺加引气剂十二烷基硫酸钠对 混凝土蒸 】 0 养强度的影响 ， 试验结果见图 3 。 U UUU U UU U Ul 6 U U2 4 U U32 掺 量 ， 图 3 引气剂 十二 烷基硫酸钠对混凝土蒸养强度 的影 响 由图 3可见 ， 混凝土蒸养强度 随十二烷基硫酸 钠 的掺量增加而显著降低 ， 掺量为 0 0 1 6 时 ， 蒸养 强度降低 幅度已达 4 9 。这是 因为引气剂引人大量 气泡后 ， 混凝 土在蒸汽养护的硬化初期不能承受气 体受热膨胀产生 的应力 ， 造成损伤 ， 从而导致混凝 土蒸养强度显著降低5 1 。 2 4膨胀剂对蒸养强度 的影 响 在 水 灰 比为 0 3 8的条 件 下 ，测 定 不 同掺 量 的 H C S A高性能混凝土膨胀剂对混凝土蒸养强度的影 响 ， 试验 结果 见 图 4 。 罨 暖 出 图 4膨胀 剂 对 混 凝 土 蒸 养 强 度 的影 响 由图 4可见 ， 加入少量膨胀剂有利于增加混凝 土的蒸养强度 ， 当膨胀剂掺量为 6 时 ， 蒸养强度 比 空 白试件提高 1 1 。这是因为成型的试件是带模蒸 汽养护的 ， 在约束状态下 ， 膨胀剂 的膨胀作用使结 构 内部形成压应力 ， 增加 了混凝土 的密实度 ， 从而 提高了其抗压强度。然而 ， 随着膨胀剂掺量的增加 ， 混凝 土蒸养强度 明显下降 ， 这是 因为膨胀剂掺量过 大时 ，过高的膨胀应力会使混凝 土内部产生裂缝 ， 从而导致混凝土蒸养强度降低 。 2 5缓凝剂对蒸养强度 的影响 通常蒸汽养护希望提高混凝 土早期强度 ， 因而 缓凝剂很少应用于蒸养混凝土中， 本文为对 比不 同 品种缓凝剂对混凝土蒸养强度影 响的差异 ， 测定 了 A 05B 0 8 B 0 1 C O2C OO 5 D O O8 D 掺量 ( A一 空 白样 ； B 一 三 聚磷 酸钠 ； C - 葡 萄糖 ； D - 柠 檬 酸 ) 图 5缓凝 剂对混凝 土蒸 养强度的影 响 水 灰 比为 0 3 8时 ， 三 聚 磷 酸钠 、 葡 萄 糖 和柠 檬 酸 对 混凝土蒸养强度 的影响 ， 试验结果见 图 5 。 由图 5可 以见 ， 三 聚磷 酸 钠 和柠 檬 酸 在 掺量 较 低时 ， 对混凝土蒸养强度的影响不明显 ； 葡萄糖 的 掺入 ， 会显著降低 混凝 土的蒸养强度 ， 掺0 2 葡萄 糖使混凝土蒸养强度降低 3 9 。这是因为掺入过量 缓凝剂 ， 会使水泥水化反应过缓 甚至停止 ， 早期水 化程度低 ， 水化产物少 ， 造成混凝土蒸养强度下降。 3结论 ( 1 ) 水灰 比不变时 ， 与聚羧酸高效减水剂和氨 基磺酸盐 系高效减水剂相 比， 萘系高效减水剂对混 凝土蒸养 的适应性较好 ； 聚羧酸高效减水剂和氨基 磺酸盐系减水剂存在最佳掺量 ， 掺量过高会导致混 凝土蒸养强度降低。 ( 2 ) 在混 凝 土 中加 入适 量 C a C 1 和 N a 2 S 0 早 强 剂或膨胀剂可以提高蒸养强度 ， 但掺量过大会使强 度降低 。 ( 3 ) 掺人引气剂会显著降低混凝土蒸养强度 ； 掺人缓凝剂对蒸养强度不利 ， 不 同品种不 同掺量 时 影 响差 异较 大 。 参 考 文 献 ： 1 11刘 宝举， 谢友均 蒸养超细 粉煤灰混凝 土的强度与耐久性 J 建筑材料学报， 2 0 0 3 ( 2 ) ： 1 2 3 1 2 8 【 2 】 贾 耀东 蒸养 高性 能混凝 土引气若干 问题 的研究 【 D 】 北 京： 中国铁道科学研究 院， 2 0 0 5 3 】 马保国， 王 明远，温小栋 不同蒸养温度 下外加剂对水泥 基材料体积稳定性 的影 响 J 混凝土， 2 0 0 7 ( 3 ) ： 3 0 - 3 2 4 】 熊大玉， 王小 虹 混凝土外加剂 M 北京： 化学工业 出版 社 ， 2 0 0 2 ：1 4 3 1 4 5 5 】 张勇， 谢 永江 含气量对蒸养预制混凝土性能 的若干影 响 【 A 1 第 十二届 全 国混 凝土及 预应力混 凝土 学术交 流会论文 集， 兰州， 2 0 0 3 ： 4 0 4 4 0 9 收 稿 日期 ： 2 0 1 2 1 0 2 3 作者简 介 ： 肖茜 ( 1 9 8 7 一 ) ， 女 ， 硕 士研究生 。 通 讯地 址 ： 西安市雁塔路 1 3 号 联 系 电话 ： 1 3 7 7 2 4 3 3 7 7 9 1 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m