聚羧酸系减水剂在C60高性能混凝土中应用的对比试验研究.pdf

1 92 四川建筑科学研究 S i c hu a n Bui l d i n g S ci e n c e 第 3 7卷第 2期 2 0 1 1 年 4月 聚羧酸系减水剂在 C 6 0高性能混凝土中应用的 对 比试验研究 高 林 ， 张永恒 ， 石 焱 ( 1 河北理工大学， 河北省地震工程研究中心 ， 河北 唐山0 6 3 0 0 9 ； 2 北京科技大学土木与环境工程学院， 北京1 0 0 0 8 3 ； 3 河北理工大学冶金与能源学院， 河北 唐山0 6 3 0 0 9 ) 摘要： 通过对比试验， 探讨了萘系减水剂和聚羧酸系高效减水剂配制的 C 6 0高性能混凝土性能。试验结果表明， 聚羧酸系 减水剂能够很好地满足C 6 0高性能混凝土工作性和强度要求， 而萘系减水剂很难达到 C 6 0高性能混凝的要求， 聚羧酸系高 效减水剂用于 C 6 0及以上高强、 高性能混凝土， 是其应用发展的重要方向。 关键词： 萘系减水剂 ； 聚羧酸系； C 6 0混凝土 中图分类号： T U 5 2 8 文献标识码： A 文章编号： 1 0 0 81 9 3 3 【 2 0 1 1 ) 0 21 9 2 0 2 Re s e a r c h o f p o l y c a r b o x y l a t e s h i g h p e r f o r m a n c e wa t e r - r e d u c i n g a d mi x t u r e i n C6 0 hig h p e r f o r ma n c e c o n c r e t e GAO L i n ， Z HANG Yo n g h e n g 2 ，S HI Ya n ( 1 E a r t h q u a k e E n g i n e e r i n g R e s e a r c h C e n t e r o f H e b e i P r o v i n c e ， H e b e i P o l y t e c h n i c U n i v e r s i t y ， T a n g s h a n 0 6 3 0 0 9， C h i n a ； 2 C o l l e g e o f C i v i l a n d E n v i r o n m e n t a l E n g i n e e r i n g ， B e r i n g U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ， B e i j i n g 1 0 0 0 8 3 ， C h i n a ； 3 C o U e g e o f M e t a l l u r g y a n d E n e r gy， H e b e i P o l y t e c h n i c U n i v e r s i t y ， T a n g s h a n 0 6 3 0 0 9 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： I t d i s c u s s e s t h e p e rfo r ma n c e o f C 6 0 h i g h p e r f o r ma n c e c o n c r e t e a d d i n g n a p h t h a l e n e wa t e r r e d u c e r a n d p o l y e a r b o x y l a t e s h i p e rf o rm a n c e w a t e r - r e d u c i n g a d mi x t u r e T h e r e s u l t s h o w t h a t p o l y c a r b o x y l a t e s h i g h p e r f o r manc e w a t e r - r e d u c i n g a d mi x t u r e c a n me e t t h e p e rf o rm anc e a n d s t r e n g t h r e q u e r e me n t s o f C 6 0 h i g h p e r f o rm a n c e c o n c r e t e and n a p h t h ale n e w a t e r r e d u c e r c a n n o t c o mp a r e t o i t S o t h e m a j o r d e v e l o p dir e c t i o n o f p o l y c a r b o x y l a t e s h i g h p e r f o rma n c e w a t e r - r e d u c i n g a d mi x t u r e i s h i g h s t r e n g t h a n d h i g h perf o r m a n c e c o n c r e t e i n C 6 0 an d a b o v e Ke y wo r d s ： n a p h t h a l e n e w a t e r r e d u c e r ； p o l y c a r b o x y l a t e s ； C 6 0 c o n c r e t e U 刖 昌 高性能混凝土是 2 0世纪 9 O年代初提出的一种 新型的高技术混凝土 ， 它不仅具有优 良的工作性 和 高耐久性 ， 而且在节约资源、 保护环境 、 提高经济效 益和社会效益等方 面具有诸多优势， 符合人类寻求 与 自然和谐 、 可持续发展的趋势。高性能混凝土 的设计与应用需采用现代技术 ， 选用优质原材料， 并 结合严格的质量管理 ， 除了水泥、 水 、 集料以外 ， 必须 掺加足够数量的细掺料与高效外加剂。高效减水剂 作为现代混凝土的第 5组分 ， 其应用越来越广泛 ， 已 成为实现混凝土高性能化的重要手段 J 。 目前， 国 内外对聚羧酸系减水剂的研究集 中在聚羧酸的开发 收稿 日期 ： 2 0 0 9 - 0 7 - 2 4 作者简介 ： 高林 ( 1 9 7 9一) ， 男 ， 山东兖州人 ， 讲师 ， 主要从事结 构工 程教学与研究。 E m a i l ： c o o l y me n 1 2 6 c o m 与合成上 ， 与实际应用方面的相关研究较少 。 通过对萘系减水剂和聚羧酸系高效减水剂配制 的 C 6 0高性能混凝土性能的对 比试验研究 ， 最终调 配出具有合适 的流动性、 保坍性和可泵性 的 C 6 0混 凝土 ， 满足正常施工中混凝土成型的条件 ， 并保证了 混凝土的强度， 为聚羧酸系高效减水剂在高强 、 高性 能混凝土应用方面提供了试验依据， 并使之结合工 程应用 ， 从而达到理想的工程效果。 1 试验原材料与试验方法 1 1 试验原 材料 水泥 ： 粤秀 P 0 4 2 5级水泥 ； 粉煤灰 ： I 级灰， 需水量比为 9 5 ； 砂 ： 河沙， 细度模数为 2 6 ； 石 ： 碎石， 5 2 5 1 1 1 1 连续级配 ； 外加 剂： 萘 系减 水 剂 A， 聚 羧酸 系 高效 减 水 剂 B： 高林 ， 等： 聚羧酸系减水剂在 C 6 0高性能混凝土中应用的对比试验研究 1 9 3 引气剂 ： 液体引气剂 Y； 水 ： 自来水 。 1 2试验 方 法 ( 1 ) 水泥 净浆流 动度试验 ： 采 用 G B T 8 0 7 7 2 0 0 0 ( 混凝 土外加 剂匀质性试 验方法， W C 比为 0 2 9 ， 水泥用量 6 0 0 g 。 ( 2 )混 凝 土 坍 落 度 及 损 失 试 验 ： 采 用 G B T 5 0 0 8 0 2 0 0 2 ( 普通混凝土拌合物性能试验方法 ， 3 O L混凝 土 。 2对 比试验和结果分析 2 1 试 验 配 比 根据混凝土强度和工作性要求 进行 C 6 0配合 比设计 ， 为提高混凝土耐久 陛方面性能 ， 采用一级粉 煤灰超量取代部分水泥 ， 外加剂掺量按厂家提供的 最佳掺 量 添加 ， 最 终 确 定 C 6 0混凝 土配合 比， 见 表 1 。 表 1 C 6 0混凝土配合比 T a b l e 1 T h e mi x e d p r o p o r t i o n o f C 6 0 c o n c r e t e ( k g m ) 罂 襞 n剂 水 泥 警 砂石水 C 6 0 萘系 A 2 0 4 4 0 8 0 7 3 0 1 0 3 0 1 5 0 1 0 4 0 2 9 4 l C 6 0 聚羧酸 系 B l _ 1 4 4 O 8 0 7 3 0 1 0 3 0 1 5 0 5 7 0 2 9 4 1 2 2 水 泥 净浆流 动 度试验 根据 G B T S 0 7 72 0 0 0 混凝 土外加剂 匀质性 试验方法 分别对萘 系 A和聚羧 酸系 B做对 比试 验 ， 试验结果见表 2 。 表 2水泥净浆流动度 Ta bl e 2 The flui di t y of c e m e n t pa s t e 从水泥净浆流动度试验结果可以看 出， 萘系 A 净浆流动度损失较大 ， 将影响混凝土的保坍性 ； 聚羧 酸系 B不仅初始净浆流动度明显高于萘 系 A， 而且 净浆流动度在 2 h内的损失也较小 ， 有利 于混凝 土 保坍性。 2 3混 凝土试 验 根据 G B T 5 0 0 8 02 0 0 2 ( 普通混凝土拌合物性 能试验方法 分别对萘系 A和聚羧酸系 B做混凝 土 坍落度及经时损失对 比试验 ， 通过对掺有两种不 同 外加剂混凝土的初始坍落度、 扩展度和混凝 土经 时 损失 的对比判断其工作性和施工可行性。同时， 对 萘系 A和聚羧酸系 B配制的混凝土进行 3 d ， 7 d ， 2 8 d 抗压强度试验 ， 对 比成 型后 的混凝土强度。试验 结果和对 比见表 3及如图 l 所示 。 表 3 混凝 土坍 落度 和强度 Ta bl e 3 Th e s l u m p a nd s t r e ngt h o f c o nc r e t e 0 1 2 时间 h 混凝土坍落度对比试验 图 1 混凝 土坍落度和强度对 比 Fi g 1 The c o mpar i s on o f t he c o nc r e t e s l ump a nd s t r e ngt h 试验结果显示 ， 虽然 萘系 A能够 满足施工 要 求 ， 但是 ， 混凝土坍落度损失大 ， 不利于长时间运输 ， 而且混凝土强度在 2 8 d后未达到设计强度要求 ； 聚 羧酸系 B保坍性较好 ， 2 h坍落度损失为 2 5 m m， 而 且 ， 各个时期混凝土强度 明显高于萘系 A。 2 4聚羧酸减水剂复配引气剂试验 聚羧酸系 B减水剂性能明显优于萘系 A， 但配 制出的 C 6 0高强混凝土黏度较高 ， 尽管混凝土坍落 度和扩展度都较大 ， 但是 ， 坍落、 扩展时间缓慢。为 了提高混凝土的可泵性 和易于施工现场浇筑 ， 可 以 采用引气剂与聚羧酸系减水剂复配技术 ， 改善混凝 土性能。试验结果见表 4 。 表 4 聚羧酸与引气剂复配试验结果 Ta b l e 4 Th e mi x e d r uit o f t h e p o l y c a r b o x y l a t e s a n d AE A i O 2 6 5 2 5 0 2 4 5 2 3 0 2 2 o 2 o 5 4 7 5 6 o 2 6 8 4 聚羧酸系 B 2 0 2 7 0 2 6 0 2 5 5 2 3 5 2 1 5 2 1 0 4 6 8 5 4 7 6 1 7 3 0 2 7 0 2 6 0 2 5 0 2 3 5 2 2 0 2 1 0 4 2 4 51 6 5 7 8 试验结果表明， 加入引气剂后 ， 不仅能够提高水 泥的净浆流动度和混凝土的初始坍落度 ， 而且混凝 土坍落度经时损失也较小 ； 但是 ， 随着引气剂掺量 的 增加 ， 混凝土强度有逐步下降的趋势 。综合考虑混 凝土工作性和强度要求 ， 最终确定 比较适 宜的引气 剂掺量为 1 0 。 ( 下转第 2 1 3页) 聚 一 一 醮 醮 圈 砉 _ q 目 嘿 一 囹 。 。 L ， ， ， 。 。 L 蚰 鲫 O 赵红斌， 等： 建筑模数制的再认识 2 l 3 总量的 3 0 4 0 。每 1 0 0 0 0 m 建筑 的施工过程 中， 仅建筑废渣就会产 生 5 0 0 6 0 0 t 。我 国每年仅 施工建设所产生和排出的建筑废渣就有 4 0 0 0万 t 。 这其 中就包括 了因建筑模数体系 的不完善 ， 而造成 的建筑制品不完全利用、 重复、 破坏等的浪 费行 为。 我国应该仿效 日本等先进国家施行 的“ 建筑垃圾 源 头削减策略” ， 即在建筑垃圾形成之前 ， 就通过制定 详细的、 完善的模数制系统等有效的控制措施将其 减量化 ， 达到建筑节能的要求 。 5 结 语 模 数制的运用为工业化施工提供 了极 大的便 利 ， 各种材料构件 的规格化、 模数化 ， 减少 了设计的 工作量和产品的种类 ， 使建筑从设计 、 预算 、 到结算 及施工安装都变得简化， 极大地节约了成本 。但是 ， 由于各种原因导致的建筑模数制应用呈逐步退化趋 势 ， 无形中增大了建设成本 ， 造成巨大 的浪费 ， 与 目 前社会勤俭节约 的大方向相违背。因此 ， 加强科学 的建筑模数制 的完善及应用 ， 是构建建筑的标准化 、 工业化、 促进产业化 的重要途径之一。 参 考 文 献 ： f 1 G B J 28 6建筑 模数协调统一标准 s 2 傅筱 模数的式微 J 新建筑 ， 2 0 0 6 ( 6 ) ： 1 1 - 1 4 3 王晖 勒 柯 布西耶的模度 理论研究 J 建筑师， 2 0 0 3 ( 1 ) ： 8 8- 8 9 4 孙定轶 建筑模 数协调标 准 的发展 与现状 J 茸 肃工业大 学 学 报， 2 0 0 2( 1 2 ) ： 1 0 0 1 0 3 5 开 彦中国住 宅标 准 化 分析 与展 望 J 住 宅科 技 ， 2 0 0 7 ( 1 2 ) ： 5 4 - 5 5 6 孙定轶 现行建筑模 数协调 标准体 系存 在的问题与 修订 J 甘肃工业大学学报 ， 2 0 0 3 ( 3 ) ： 1 2 0 1 2 3 7 胡向磊， 孟刚， 王琳 轻钢轻板住宅平面模数探讨 J 低 温建筑技术， 2 0 0 6 ( 2 ) ： 2 1 2 3 8 深尾精一 尺 度体 系 和模数 设计 的重要 性 C 中国住宅 可 持续发展 集成化 、 模数 化国际研讨会 北京 ： 2 0 0 7 9 陈静勇 ， 张亮 ， 刘颖 同 ( 跃 ) 层住 宅空 问模 数协调实验性 设计探讨 J 建筑学报 ， 2 0 0 5 ( 1 0) ： 3 7 4 0 图片来源 ： 图 1 周礼 考工记 匠人建 国 图2 张一弘 ， 胡勇善 斗 拱与 建筑模 数 J 沈 阳建筑 工程学 院学 报 ， 1 9 9 3 ( 1 ) ： 9 5 图 3肖晓莉， 褚冬竹 量化 的艺术 J 华中建 筑， 2 0 0 1 ( 3 ) ： 1 5 图 4 王 晖 勒 柯 布 西 耶 的模 度理 论研 究 J 建 筑师 ， 2 0 0 3 ( 1 )： 8 9 图 5 ， 6 胡 向磊 ， 孟刚， 王琳 轻钢轻 板住宅平面模数探讨 J 低温建筑技术 ， 2 0 0 6 ( 2 ) ： 2 1 ( 上接 第 1 9 3页) 2 5工程应 用 根据以上试验及分析 ， 最终采用复配有引气剂 的聚羧酸系高效 减水剂应用于 C 6 0混凝 土。在广 州市南二环某特大桥项 目应用后 ， 效果较好 ， 配制出 的混凝土流动度大且保坍性能 良好 ， 利于远距离运 输和现场泵送 ， 混凝土强度发展较快 ， 完全达到工程 施工的要求 。 3 结 论 通过上述试验研究 ， 对萘系和聚羧酸系高性能 减水剂应用于高强、 高性能混凝 土方 面有 了一定的 了解 ， 同时掌握了聚羧酸系高性 能减水剂 的一些性 能 ， 总结如下 。 ( 1 ) 聚羧酸系高效减水剂能够达到 C 6 0高强混 凝土的总体强度要求 ， 配制出的混凝土具有 良好 的 流动度、 保坍性。而萘系减水剂 ， 则很难满足高标号 混凝土强度要求 ， 同时 ， 混凝土工作 性较差 ， 不易于 混凝土长距离运输和施工浇筑。 ( 2 ) 引气剂 可 以在 混凝 土 中引入 均匀 的小 气 泡， 改善混凝土的流动性且具有很好的保坍性。采 用引气剂与聚羧酸系高效减水剂复配技术 ， 可 以很 好地解决高标号混凝土黏度大的问题 ， 但是 ， 要严格 控制混凝土的含气量 ， 以免对混凝土强度产生严 重 影响。 ( 3 ) 聚羧酸系高效减水剂用于 C 6 0 及以上高强 度混凝土中， 具有萘系减水剂无法 比拟的优越性能 ， 用于高强、 高性能混凝土将是聚羧酸 系高效减水剂 今后的主要发展方向。 参考 文 献 ： 1 姚燕 ， 王玲 ， 田培 高性能混 凝土 M 北京 ： 化 学工业 出版社 ， 2 0 0 6 2 郭丽芳 高效减水荆的研究进展 J 江西化工， 2 0 0 4 ( 4 ) ： 1 4 1 6 3 张恂 ， 顾丽瑛 ， 张洪涛 国内聚羧酸 系高性 能减水剂 的合成 及研究现状 J 胶 体与聚合物， 2 O O 7 ( 2 ) ： 4 _ 6 4 潘莉莎 ， 邱学青 ， 庞煜霞 ， 等 聚羧酸对混凝 土耐久性影响 的研 究进展 J 混凝土 ， 2 0 0 7 ( 1 ) ： 5 3 - 5 6