外加剂对自密实混凝土流变性能的影响.pdf

低温建筑技术 2 0 1 2年第 6 期( 总第 1 6 8 期) 外加剂对 自密 实混凝 土流变性能 的影 响 张伟潼 ， 江守恒 ， 王洪生 ( 1 黑龙江省寒地建筑科学研究院 ， 哈尔滨1 5 0 0 8 0； 2 哈尔滨 工业大 学土木工程学院 ， 哈尔滨1 5 0 0 9 0 ) 【 摘要】 研究了减水剂、 缓凝剂、 引气剂等常用外加剂对 自密实混凝土流变性能的影响。结果表明： 掺萘 系减水剂混凝土的坍落度经时损失最小， 拌合物粘聚性最好， 但其扩展度最小， 流动速度和间隙通过率亦最小； 掺 聚羧酸系减水剂混凝土的扩展度最大， 流动速度和间隙通过率也最大 ； 复合掺入缓凝剂后， 可明显减小掺聚羧酸 系减水剂混凝土的坍落度经时损失， 对流变性影响不大， 掺量小于 0 2 即可； 掺人引气剂后 ， 随引气剂掺量的增 加， 达到相同流动度时所需的减水剂掺量降低， 混凝土扩展度增大， 坍落度经时损失亦增大， 流动速度和间隙通过 率 先增大后 减小 ， 以不超过 3 万为宜 。 【 关键词】 自 密实混凝土； 减水剂； 缓凝剂； 引气剂 【 中图分类号】 T U 5 2 8 0 4 2 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 【 2 0 1 2 ) 0 6 0 0 3 0 0 2 自密实混凝土是指混凝土拌合物无需振捣 ， 在 自 身 的重力 作用 下 即能 达 到密 实成 型 的混 凝 土 。在 保证强度和耐久性 的前提 下 ， 主要 是通过掺 加化学 外 加剂 ， 优化粗、 细骨料级配 ， 调整砂率和配合 比等措 施， 使混凝土拌合物具有高流动性， 通过钢筋间隙时 不发 生堵 塞 ， 同时 又具 有足 够 的抗分 散性 ， 不 出现离 析 、 泌水等现象 。自密 实混凝 土不 仅可 以减少施工 过 程中工人的劳动强度， 能够显著降低混凝土振捣过程 中的噪音污染 ， 避免施工中因漏振或过振而引起的麻 面、 离析等情况 的发 生 ， 还 能很好 的解决 配筋 密集、 结 构 复杂等振 捣 困难部 位 因振捣 不 足而 带来 的质 量缺 陷问题 ， 因此 ， 具有广 阔的应用前景 “ 。 减水剂是混凝 土 中应 用最 为普遍 的外加 剂 ， 而预 拌混凝土常加入一定量的缓凝剂以满足长距离运输 的需要， 在我国北方地区常加入引气剂已解决混凝土 的动融破坏问题 ， 因此， 文中着重研究减水剂、 缓凝剂 和引气剂对 自密实混凝土流变性能的影响。 1 原材料及试验方法 试验采 用 亚 泰 天鹅 牌 PC 3 2 5普 通 硅 酸盐 水 泥 ； 哈三热电厂 I 级粉 煤灰 ， 需水量 比9 5 ； 中砂 ， 细度 模数 2 6 ； 5 2 0 r m n连续级配碎石 ； 萘系、 脂肪族和聚 羧酸系高效减水 剂 ， 性 能 指标 见表 1 ； 糖类 缓凝 剂 ； S J 2型引气剂 ， 淡黄色粉末 ， p H值 0 1 2 。混凝土水胶 比为 0 4 2 ， 砂 率 4 4 ， 除外加 剂外 的原材 料质 量 比为 水 泥 ：粉 煤 灰 ：水 ：砂 ：石= 1 ：0 1 7 6 ：0 4 9 5 ： 2 5 3 3： 3 2 2 5。 主要以坍落度、 坍落扩展度、 坍落度经时损失为 混凝土 流动 性 和抗 离 析 性 的考 察 指标 ， 分析 其 工作 性； 以混凝土坍落的高度 、 混凝土拌合物流出的速度 为 自密实混凝土拌合物的充填性、 钢筋间隙通过性以 及流动性考察指标 ， 进 而综合 分析其 流变性。 表 1 减水剂的性能指标 2 试验结果与分析 2 1 外加剂对自密实混凝土流动性的影响 混凝土的流动性通常用坍落度来表示， 但对于自 密实混凝土而言， 仅用坍落度大小难 以准确评价其工 作性的好坏， ， 因此， 引入反映混凝土拌合物的粘度的 扩展度、 以及坍落度经时损失来综合评价其工作性。 为使混凝土获得高流 动性 ， 首 先要掺 入超 塑化 剂 以减 小水 泥颗 粒间 的摩擦 阻力 ， 因此 ， 首 先单掺 减水 剂， 以达到相同初始坍落度来确定各种减水剂的掺 量 ， 在此基础上 ， 选择最适 宜的减 水剂 ， 并复掺 水泥 用 量 0 1 、 0 2 、 0 3 的缓 凝 剂 ， 以研 究 二者 的 匹配 性 ； 进而 ， 掺 加水 泥用 量 2 万 、 3 万 、 4 万 的 引 气 剂 。 外加剂 对 自密 实 混凝 土工 作 性 影 响 的试 验 结 果 见 表 2 。 表 2 外加剂对 自密 实混凝 土工作 性的影响 外加剂 减水剂 缓凝剂 引气剂 萘系 脂肪酸 聚羧酸 n l 0 2 0 3 2 万 3 万4 fi 坍落度 c m 坍落扩展度 c m 3 0 m i n 坍落度 e m 6 o m in 坍落度 c m 由表 2可见， 在达到相同初始坍落度的前提下， 萘 系减水剂的坍落度经时损失 最小 ， 其拌 合 物粘 聚性非 加 ” n 拍 珂 ” 如 H ” 张伟潼等： 外加剂对自密实混凝土流变性能的影响 3 1 常好 ， 扩展后的混凝土最接近圆形， 最大直径与最小 直径之差最小 ， 其匀质性非常好 ， 但其扩展度亦最小； 脂肪酸系减水剂的扩展度居中， 但坍落度经时损失非 常大； 而聚羧酸系减水剂的坍落度经时损失居 中， 但 其扩展度最大。 考虑到使用萘系减水剂混凝土的粘聚性较高 ， 对 拌合的钢筋间隙通过性不利， 因此选择聚羧酸系减水 剂与缓凝剂同时使用。复掺后 ， 对混凝土初始坍落度 和扩展度没有明显影响， 但坍落度经时损失则显著减 小 ； 缓凝剂掺量小于 0 2 时， 随缓凝剂掺量的增大， 坍落度经时损失减小 ， 而超过 0 2 时， 改善作用无明 显提高 。 在掺加聚羧酸系减水剂和0 2 缓凝剂的基础上 进一步掺入引气剂， 试验发现， 掺入引气剂后 ， 达到相 同流动度时， 可使减水剂的掺量随引气剂掺量的增加 而减小， 而扩展度则随引气剂掺量的增加而增大 ， 但 是坍落度经时损失亦增大。这是由于掺入引气剂后， 引入大量微小的球形气泡， 起到了滚珠润滑作用， 但 是随着时间的延长和搅拌力度 的增大， 小气泡会破 裂， 合并成大气泡， 因此 ， 在初始坍落度相 同时 ， 随着 引气量的增大， 坍落度经时损失增大。 2 2 外加剂对 自密实混凝土流变性能影响 用由立筒和水平槽组成的 L型混凝土流变性测 定仪测定， 立筒和水平槽交接口处装有 p 1 2的螺纹钢 筋 ， 并设置活动门。预先 润湿仪器， 混凝土拌合后立 即装满立筒 ， 静止 l m i n ， 打开活门， 测定立筒 内混凝土 坍落的高度、 水平槽尾混凝土的高度、 混凝 土拌合物 流出的速度( 即流动距离与流至该距离所需时间的比 值) 。 外 加剂对 自密 实混 凝 土流 变性 影 响的试 验 结 果 见表 3 。 表 3 外加剂对自密实混凝土流变性的影响 减水剂 缓凝荆 引气剂 外加剂 萘系 脂肪酸 聚 羧酸 0 1 0 2 0 3 2 万 3 7 f 4 7 由表3可见， 三种减水剂后， 混凝土使拌合物的流 动速度和间隙通过率均能满足 自密实混凝土的要求， 但掺聚羧酸系减水剂混凝土的流动速度较其他两种 减水剂高， 间隙通过率 H 2 也最高， 而萘系最低 ， 说 明聚羧酸系减水剂 的长链分子结构更有利于提高混 凝土的流变性能； 掺入缓凝剂可略增加混凝土的流动 速度和间隙通过率， 缓凝剂掺量对混凝土流变性能的 影响不明显； 而掺人一定量的引气剂可以提高混凝土 的流动速度和间隙通过率 ， 但引气剂掺量超过 3 万 时， 继续增加引气剂掺量 ， 混凝土的间隙通过率反而 降低 。 3结语 ( 1 ) 掺萘系减水剂t 昆 凝土的坍落度最小， 坍落 度经时损失亦最小， 拌合物粘聚性最好 ， 最均质 ， 但其 扩展度、 通过 L型流变仪的流动速度和间隙通过率亦 最小； 而掺聚羧酸系减水剂混凝土的扩展度最大， 流 动速度和间隙通过率也最大 ， 但坍落度经时损失相对 偏高。 ( 2 ) 复合掺人缓凝剂后 ， 可明显减小掺聚羧酸 系减水剂混凝土的坍落度经时损失 ， 起掺量变化对流 动速度和间隙通过率等流变性参数的影 响不大， 掺 0 2 以下 即可 。 ( 3 ) 掺人引气剂后 ， 可明显改善混凝土的工作 性和 流变性 能 ， 随 引气剂 掺量 的增 加 ， 达 到 相 同流动 度时所需的减水剂掺量降低， 混凝土扩展度增大， 但 坍落度经时损失亦略有增大， 流动速度和间隙通过率 呈现先增大后减小的趋势 ， 引气剂掺量以不超过 3 万 为宜 。 参考 文献 1 单智， 石建军， 熊思 邵巧希新拌 自 密实混凝土流变性研究 J 混凝土 ， 2 0 1 0， ( 1 1 ) ： 1 0 81 1 1 2 张国强， 马先伟 自流平混凝土原理探讨及性能评价 J 平 顶 山工学 院学报 ， 2 0 0 6 ， 1 5 ( 6 ) ： 6 46 6 3 钟世云， 鲍明轩， 薛明 聚羧酸盐减水剂自密实混凝土的流变 性能参数 J 建筑材料学报， 2 0 0 6 ， 9 ( 5 ) ： 5 2 1 5 2 6 4 罗素蓉， 郑建岚， 王国杰， 王雪芳 自 密实高性能混凝土结构 的研究与应用 J 土木工程学报， 2 0 0 5 ， 3 8 ( 4 ) ： 4 6 5 2 收稿日期 2 0 1 2 0 3 2 8 作者简介】 张伟潼( 1 9 6 9一) ， 男， 哈尔滨人， 工程师， 从事建 筑管理 与施工技术管理工作。