不同保水组分对混凝土表观质量的影响研究.pdf

d o i:1 0.3 9 6 3/j.i s s n.1 6 7 4-6 0 6 6.2 0 2 3.0 5.0 0 8不同保水组分对混凝土表观质量的影响研究孙 浩,于林玉,刘万刚(山东鲁桥建材有限公司,济南2 5 0 0 0 0)摘 要:为优化混凝土表观质量,分别采用聚丙烯酰胺类和纤维素醚类保水组分研究其对混凝土表观质量的影响。结果表明,纤维素醚类保水组分相比于聚丙烯酰胺类保水组分,与聚羧酸减水剂相容性更好,对混凝土和易性改善效果更为明显。其中,掺入0.0 2%的纤维素醚类保水组分对混凝土拌和物性能改善效果最佳。同时,混凝土拌和物的改善也提高了混凝土的抗压强度、减少了表面气孔量和碳化深度,对混凝土表观质量有明显的改善。关键词:混凝土;表观质量;保水;泌水率;气孔I n f l u e n c eo fD i f f e r e n tW a t e rR e t a i n i n gC o m p o n e n t so nA p p a r e n tQ u a l i t yo fC o n c r e t eS UN H a o,Y UL i n-y u,L I UW a n-g a n g(S h a n d o n gL u q i a oB u i l d i n gM a t e r i a l sC o,L t d,J i n a n2 5 0 0 0 0,C h i n a)A b s t r a c t:T oo p t i m i z et h ea p p a r e n tq u a l i t yo fc o n c r e t e,p o l y a c r y l a m i d ea n dc e l l u l o s ee t h e rw a t e rr e t a i n i n gc o m p o-n e n t sw e r eu s e dt os t u d y t h e i r e f f e c t so n t h e a p p a r e n t q u a l i t yo f c o n c r e t e.T h e r e s u l t s i n d i c a t e t h a t c e l l u l o s e e t h e rb a s e dw a t e r r e t a i n i n gc o m p o n e n t sh a v eb e t t e r c o m p a t i b i l i t yw i t hp o l y c a r b o x y l a t ew a t e rr e d u c i n ga g e n t sc o m p a r e dt op o l y a c-r y l a m i d eb a s e dw a t e r r e t a i n i n gc o m p o n e n t s,a n dh a v eam o r es i g n i f i c a n t i m p r o v e m e n t e f f e c to nt h ew o r k a b i l i t yo f c o n-c r e t e.Am o n gt h e m,a d d i n g0.0 2%c e l l u l o s ee t h e rb a s e dw a t e rr e t a i n i n gc o m p o n e n t sh a st h eb e s te f f e c to ni m p r o v i n gt h ep e r f o r m a n c eo f c o n c r e t em i x t u r e s.A t t h e s a m e t i m e,t h e i m p r o v e m e n t o f c o n c r e t em i x t u r e s a l s o i m p r o v e s t h e c o m-p r e s s i v es t r e n g t ho f c o n c r e t e,r e d u c e ss u r f a c ep o r o s i t ya n dc a r b o n a t i o nd e p t h,a n ds i g n i f i c a n t l yi m p r o v e st h ea p p a r e n tq u a l i t yo f c o n c r e t e.K e yw o r d s:c o n c r e t e;a p p a r e n tq u a l i t y;w a t e r r e t e n t i o n;b l e e d i n gr a t e;p o r o s i t y收稿日期:2 0 2 3-0 4-1 8.作者简介:孙 浩(1 9 8 1-),硕士,高级工程师.E-m a i l:4 6 8 8 1 3 4 7 4q q.c o m混凝土表观质量影响混凝土工程的性能和使用寿命,若表观质量良好可以改善混凝工程的整体质量,提高其耐久性;若表观质量较差,例如存在孔洞、麻面、蜂窝等则会由外而内、渐进式的形成侵蚀性介质扩散通道,造成混凝土性能的劣化,耐久性的降低1。因此提高混凝土的表观质量至关重要。混凝土拌和物状态对混凝土表观质量有明显的影响,一般情况下,混凝土拌和物性能差通常会造成混凝土表观质量劣化2。拌和物流动性差,则振动难以密实,造成表面孔隙多,拌和物离析泌水,则造成混凝土表面出现蜂窝麻面,同时也会显著影响混凝土的力学性能和耐久性3。尤其是在混凝土出现泌水时,会造成硬化过程中产生收缩,使得硬化体与模板间产生缝隙,进而使得泌水时产生的水分渗入裂缝带走表面水泥浆,在表面形成砂线,不仅影响表观质量,而且严重危害其耐久性4。因此,通过改善混凝土拌和物状态降低其泌水率是改善混凝土表观质量的重要方式。混凝土保水剂对于提高混凝土浆体保水保坍能力、降低混凝土泌水离析具有重要作用,但保水剂同样对混凝土流动性影响较大,进而可能对混凝土的表观质量产生不利影响5。目前,常用的混凝土保水剂主要包括以聚丙烯酰胺为主的保水剂和以纤维素醚为主的多糖类保水剂6。不同类型的保水剂对混凝土性能影响差异性较大,针对不同类型的保水剂也缺乏其对混凝土表观质量的影响研究。基于此,有必要研究不同类型保水剂对混凝土表观质量的影响。13建材世界 2 0 2 3年 第4 4卷 第5期1 材料与方法1.1 原材料水泥为宝山生产的P O 4 2.5强度等级的普通硅酸盐水泥;石子为济南本地碎石,粒径为51 0mm和1 02 0mm的两种单粒级碎石;51 0mm碎石泥块含量0.2%,针片状含量3%;1 02 0mm碎石泥块含量0.1%,针片状含量2%;砂子为产自黄河天然河砂,中砂,细度模数2.6,含泥量1.5%;粉煤灰为信源电厂F类级粉煤灰;矿粉为玉兰集团S 9 5级矿粉;减水剂为聚羧酸系高性能减水剂(P C E),减水率为3 0%;保水剂均为市售,保水剂A为青白色粉末,主要成分为分子量为12 0 0万的阴离子型聚丙烯酰胺,含量为9 0.5%;保水剂B为灰白色颗粒状粉末,主要成分为十万黏度的羟丙基甲基纤维素,含量8 5.3%。1.2 混凝土制备基准混凝土C 5 0配合比如表1所示。表1 C 5 0混凝土配合比/(k gm-3)P O 4 2.5水泥碎石51 0mm1 02 0mm河砂粉煤灰矿粉水P C E4 2 01 5 08 5 07 2 35 06 01 5 51 0.6 在表1基础上,掺入保水剂A和保水剂B的掺量为0.0 1%、0.0 2%、0.0 3%、0.0 4%、0.0 5%。混凝土制作和养护均按 普通混凝土拌合物性能试验方法标准G B/T 5 0 0 8 02 0 1 6的相关要求进行。掺入保水剂时,先将保水剂用少量水溶解后,与水一起倒入搅拌设备。1.3 试验方法1)混凝土坍落度混凝土坍落度测试方法按G B/T5 0 0 8 02 0 1 6中的相关规定执行,数值精确至1mm。2)表面孔面积比表面孔面积比为混凝土达到养护龄期后其侧面选定区域内孔面积占总区域面积比值,其测定主要通过图像处理软件I m a g e-P r oP l u s6.0来统计选定区域的孔面积后进行求和,与选定区域总面积求得比值。选择区域为试件侧面中间7 5mm7 5mm区域。3)抗压强度混凝土7d和2 8d抗压强度按 混凝土物理力学性能试验方法标准G B/T 5 0 0 8 12 0 1 9的相关要求测定。成型尺寸为1 5 0mm1 5 0mm1 5 0mm,成型后标准养护条件下养护2 4h后脱模,继续水养至相应龄期,取出测定其抗压强度。4)碳化深度混凝土碳化深度试验方法按 普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准G B/T 5 0 0 8 22 0 0 9的相关规定进行测试。测试时,先将混凝土上下两面用蜡密封,进一步将试件中间选定区域外的其他区域蜡封后,留下一个面,测试其7d碳化深度。2 结果与讨论1)不同保水组分对混凝土坍落度及坍落度损失的影响图1为不同保水剂不同掺量条件下对混凝土坍落度的影响。从图1中可以看出,在掺入保水剂A和保水剂B后,混凝土的初始坍落度均随着保水剂掺量的增加逐渐下降。其中保水剂A掺入后混凝土坍落度的下降速率相对更快,保水剂B对坍落度的影响相对较小,其下降速率也相对较缓。在掺入保水剂B后,当其掺量为0.0 2%以内时,其坍落度下降并不明显。图2为不同保水剂不同掺量条件下对混凝土1h坍落度经时损失变化的影响。从图2中可以看出,在掺入保水剂A和保水剂B后,混凝土的1h坍落度经时损失均随着保水剂掺量的增加逐渐下降。其中保水剂B掺入后,混凝土1h坍落度经时损失下降更为缓慢,说明其保坍性相对较好。比较保水剂A和保水剂B对混凝土坍落度及1h坍落度经时损失的影响可以看出,纤维素类保水剂使用23建材世界 2 0 2 3年 第4 4卷 第5期后混凝土的保水效果更好,对混凝土拌和物坍落度的不利影响更小,对混凝土拌和物的保水性能相对更好。2)不同保水组分对混凝土泌水率的影响图3为不同保水剂不同掺量条件下对混凝土拌合物泌水率的影响。从图3中可以看出,在掺入保水剂A和保水剂B后,随着保水剂掺量的增加,混凝土拌合物泌水率均呈现出逐渐降低的趋势。不同保水组分表现出相同的规律,这说明掺入保水组分后,保水剂起到了很好的吸收自由水的作用,能够使游离态的自由水转变为结合水,减少了泌水量,能够明显降低混凝土的泌水率。其中,掺入保水剂B后混凝土拌和物的泌水率下降的更为明显。3)不同保水组分对混凝土表观密度的影响图4所示为不同保水剂不同掺量条件下对混凝土拌合物表观密度的影响。从图4可以看出,随着两种保水组分掺量的增加,混凝土表观密度均呈现出先升高后降低的趋势,其中在保水组分掺量为0.0 2%时,混凝土表观密度达到最大值,分别为23 8 5k g/m3和24 0 0k g/m3。其中,掺入保水剂B后,混凝土的表观密度更大。进一步根据图4混凝土表观密度变化,对比图3中混凝土泌水率的变化、图1和图2中混凝土坍落度及坍落度经时损失的变化可以看出,掺入保水剂后,混凝土的坍落度、1h坍落度经时损失、泌水率均呈现出随着保水剂掺入量的增加逐渐下降的趋势,但是其表观密度呈现出先升高后下降的趋势,其中在掺量为0.0 2%时,达到最大值。这说明保水剂掺入混凝土后,虽然能够起到较好的保水效果,但是掺量过大后,在起到保水作用的同时,也会造成混凝土表观密度降低,这也就意味着,保水组分过高掺量条件下会造成混凝土内部缺陷增加,内部空隙增大。4)不同保水组分对混凝土表面气孔面积比的影响混凝土表面的气孔面积是影响混凝土耐久性和表观质量的重要参数,气孔面积越大,其表观质量相对越差。图5所示为不同保水剂不同掺量条件下对混凝土表面气孔面积比的影响。从图5中可以看出,随着两种不同保水剂掺量的增加,混凝土表面气孔面积比均呈现出先降低后升高的趋势,在保水剂掺量为0.0 2%时,混凝土表面气孔面积比均达到最小值。其中,掺保水剂A的混凝土在其掺量为0.0 2%时,最小值为2.0 1%,相比于未掺保水剂时减少了7.8%;掺保水剂B的混凝土在其掺量为0.0 2%时,最小值为1.9 4%,相比于未掺保水剂时减少了1 5.6%。相比之下,保水剂B对混凝土表面气孔面积的改善效果更为明显。33建材世界 2 0 2 3年 第4 4卷 第5期5)不同保水组分对混凝土抗压强度的影响图6所示为不同保水剂不同掺量条件下对混凝土7d和2 8d抗压强度的影响。从图6中可以看出,随着两种保水剂掺量的增加,混凝土的7d和2 8d抗压强度均呈现出先升高后下降的趋势,其中在两种保水剂掺量为0.0 2%时,混凝土的7d和2 8d抗压强度达到最大值,分别为4 8.7MP a和5 8.6MP a。对比保水剂A和保水剂B掺入后,混凝土相同龄期条件下的发展变化规律可以看出,保水剂B掺入后,混凝土的抗压强度提升更为明显,在掺入过量后,其抗压强度下降趋势更平缓。这说明,保水剂B掺入混凝土后不仅能够改善混凝土的抗压强度,而且过量时对混凝土力学性能的不利影响更小,对力学性能敏感性更低。6)不同保水组分对混凝土碳化深度的影响混凝土的碳化深度是影响混凝土耐久性的重要参数,图7所示为不同保水剂不同掺量条件下对混凝土碳化深度的影响。从图7中可以看出,随着两种保水剂掺量的增加,混凝土碳化深度均呈现出先降低后升高的趋势,其中在保水剂A和保水剂B掺量为0.0 2%时,混凝土的碳化深度分别达到最小值,为4.9mm和4.7mm,此时混凝土的抗碳化性能最佳。从图7中可以看出,保水剂B对混凝土碳化深度的改善作用明显优于保水剂A。3 结 论a.两种保水剂掺入后虽然使得混凝土坍落度有所降低,但以羟丙基甲基纤维素为主要成分的保水剂在掺量低于0.0 2%时,对混凝土坍落度的影响并不大。b.两种保水剂以适量掺量(0.0 2%)掺入混凝土中均能够明显减少混凝土拌和物1h坍落度经时损失、提高其表观密度、降低其泌水率,提高混凝土硬化后的抗压强度、抗碳化能力,减少表面气孔面积。c.以羟丙基甲基纤维素为主要成分的保水剂相比于以聚丙烯酰胺为主要组分的保水剂,能够与聚羧酸减水剂有更好的相容性,对混凝土和易性、力学性能、表面气孔面积比和抗碳化能力的改善效果更为明显。参考文献1 李 奎,马一平,秦继辉.消泡剂对混凝土表层性能的影响研究J.混凝土世界,2 0 1 6(8 5):8 1-8 9.2 黄珂宇,陶铁军,游聚刚,等.聚羧酸减水剂复配工艺对自密实清水混凝土表观质量影响研究J.新型建筑材料,2 0 2 2,4 9(6):8 1-8 5.3 黄快忠,龚明子,陈 茜,等.引气剂与消泡剂对清水混凝土性能与表观形貌的影响J.混凝土,2 0 1 4(1):1 1 1-1 1 3,1 2 0.4 贾胜利.保水剂对墩身混凝土性能影响研究J.现代城市轨道交通,2 0 2 2(6):7 2-7 7.5 王洪华.热环境下保水剂对混凝土性能的影响研究D.成都:西南交通大学,2 0 1 1.6 王雪敏,刘 伟,吴志刚,等.新型有机/无机复合型保水剂的制备及性能评价J.新型建筑材料,2 0 2 1(1 1):6 0-6 3.43建材世界 2 0 2 3年 第4 4卷 第5期