预应力高强混凝土管桩用聚羧酸高性能减水剂的研制与应用.pdf

全 国 中文核 心期 刊 新 壹巍 预应力高强混凝土管桩用聚羧酸 高性能减水剂的研制与应用 温庆如， 方云辉， 蒋卓君， 陈小路， 柯余良， 郭秋容 ， 林添兴 ( 厦 门市建筑科学研究院集团股份有限公司 福建科之杰新材料有限公司， 福建 厦 门3 6 1 1 0 1 ) 摘要 ： 研制一种适用于预应力高强混凝土管桩的聚後酸减水剂G S ， 通过正交实验探讨了合成减水剂母体的最佳工艺条件。并 通过试验检验 了该减水剂的应用性能， 结果表 明， 该减水剂能满足管桩混凝土的： 作性和力学性能要求 ， 适用于预应力高强混凝土 管桩的实际生产 。 关键词： 聚羧酸减水剂 ； 合成： 预应力高强凝 士管桩 中图分类号： T U 5 2 8 0 4 2 2 文献标识码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 1 7 0 2 X( 2 0 1 1 ) 0 2 0 0 0 8 0 3 De ve l o pm e nt a nd a ppl i c a t i o n o f hi g h-pe r f o r m a nc e po l y c ar box y l a t e s upe r l a s t i c i z e r f o r pr e - s t r e s s e d hi g h-s t r e ng t h c onc r e t e pi pe pi l e WE N Q i n g r u ， F A N G Y u n h u i ， J I A|Y G Z h o u l u n ， C H E N X i a o l u ， K E Y u l i a n g ， GU O Q i u r o n g ， L I N T i a n x i n g Xi a me n A c a d e my o f B u i l d i n g R e s e a r c h (Gr o u p )C o , L t d ， F n j i a n P r o mi n e n t S c i e n c e N e w Ma t e r i a l s C o L t & ， X i a m e n 3 6 1 l O 1 , F u j i a n , C h i n a O 前言 预应力高强混凝土管桩( 简称P H C管桩) 是近年来发展 极快、 应用较广的一种高强混凝土制品， 具有强度等级高、 承 载力大、 抗冲击性能好、 施工方便等优点， 在珠江三角洲、 长江 三角洲、 渤海湾周边等沿海地区的高层建筑、 大跨度桥梁、 高 速公路和港口码头等工业和民用建筑中得到广泛应用l ” 。由 于其优越的性能特点和较高的技术指标， 这就对P H C 管桩的 原材料、 配合比和生产提出了很高的技术要求。 而作为混凝土 中不可或缺的重要组分， 减水剂的性能更是对P H C管桩的品 质有着重要的影响。 由于P H C管桩特殊的成型方式与性能要 求， 一般来说， 用于配制P H C管桩混凝土的减水剂大多为减 水率高、 与胶凝材料适应性好的高效减水剂产品， 要求其具有 粘聚性好、 超早强、 引气均匀稳定等特点。 目 前， 国内用于P H C 管桩生产的减水剂大多为萘系减水 剂。 由于萘系高效减水剂的主要原料工业萘供应逐年紧张， 已 经远远不能满足生产需求，并且萘系减水剂在生产过程中会 产生工业“ 三废” ， 不符合目 前“ 低碳环保” 的可持续发展主张。 收稿 日期： 2 0 1 0 0 8 3 0 ； 修 订 日期 ： 2 0 1 0 1 0 1 0 作者简介： 温庆 如， 男， 1 9 8 5年生 ， 广 东韶关 人， 主要从事混凝土外加 剂合成研究。地址： 厦门市火炬高新区 ( 翔 安) 产业区 内坟中路 1 6 9号 福 建 科 之杰 新 材 料 有 限 公 司 ， 电话 ： 0 5 9 2 7 6 2 8 3 7 9 ， E ma i l ： b a g g i o we n q i n r u 1 6 3 c o rn。 8 新型建筑材 料 2 0 1 1 2 而作为一种新型、 环保、 功能可调的外加剂， 聚羧酸系高性能 减水剂以其具有的技术优势， 迅速发展， 目 前已广泛应用于高 层建筑、 铁路、 公路、 港口、 桥梁、 水电站等工程领域， 用于配制 清水混凝土、 高耐久性混凝土、 顶升泵送混凝土等高性能混凝 土以及普通混凝土。而由于P H C管桩混凝土的特殊性， 国内 关于聚羧酸减水剂在P H C 管桩中应用的报道甚少。 本文探讨在聚羧酸减水剂的合成阶段通过对分子进行功 能化设计， 研制一种适应P H C管桩混凝土的性能要求， 具有 低引气和超早强性能的聚羧酸减水剂G s 。 为管桩行业提供了 一 种性能可靠的混凝土高效减水剂。 1 聚羧酸减水剂 G S 的研制 1 1 原材 料 烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚( A P E G ) ： 辽宁产， 聚合度R - 5 4 ； 丙烯酸( A A ) ： 工业级， 广州产； 甲基丙烯磺酸钠( M A S ) ： 工 业级， 山东产； 丙烯酰胺( A A m ) ： 工业级， 山东产； 3 0 液碱 ( N a 0 H ) ： 工业级， 福建产。 1 2 单体的选择 目前用 一步法 恰成聚羧酸的烯丙基聚醚大多为烯丙 基聚氧乙烯醚， E O链段由于其强烈的亲水性提高了聚羧酸 分子的分散作用，但也因此对不稳定气泡的形成提供了有利 条件。 本实验使用的烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚， 在E 0链段 的末端引入P 0短链，有效地降低了分子的亲水亲油平衡值 ( H L B ) ， 使其在引气和抑泡2 个矛盾中寻求有益的平衡， 适当 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 温庆如， 等： 预应力高强混凝土管桩用聚羧酸高性能减水剂的研制与应用 混凝土试配试验在福州某管桩企业试验室进行，从混凝 土的工作性能和力学性能等方面研究了 减水剂G S ( 与萘系减 水剂P o i n t B作对比) 对P H C管桩混凝土性能的影响， 并存 此基础上对2 类减水剂在P H C管桩混凝上中的应用进行了 经济分析， 最后优化选择使用聚羧酸系减水剂G S 。 2 3 1 混凝土配合比 本试验使用该管桩企业生产所用的配合比( 见表3 ) 。 量 暹 墼盒 坐 ： 水泥 磨细砂 矿粉 砂 大石 小石 水 2 2 3 l 1 0 1 0 7 6 2 0 9 8 7 2 8 5 1 2 9 2 3 2 混凝 土性 能 掺不同减水剂的新拌及硬化混凝土的性能见表4 。 表 4 混凝土的性 能 减水剂 坍落度 、 抗压强度 P a 及 掺 量 ra m “ 一 i ； l_ J 一 G S ， 0 6 5 3 0 于硬、 流动性不足 5 4 9 2 9 6 7 2 GS ， 0 7 0 4 5 粘 聚性 良好4 6 8 3 9 3 4 8 GS ， 0 7 5 5 5 流动性 良好4 1 3 5 8 2 7 5 Po i n t - B 4 5有 s s s 1 7 5 粘聚性 良好 。 n 。 由表4 可见， 当减水剂G S掺量较低( 0 6 5 ) 时， 混凝土 的强度能完全符合性能要求并有所富余， 但工作性不足， 难以 满足生产需要； 当掺量较高( 0 7 5 ) 时， 新拌混凝土的流动性 良 好， 但引入少量气泡， 影响了后期的强度； 当掺量为0 7 0 时， 混凝土的粘聚性良好， 无泌水， 引气均匀细密且无肉眼可 见气泡， 与现生产所用的P o i n t B减水剂相比强度相当， 对混 凝土具有早强和增强效果，能同时满足管桩生产对混凝土工 作性能和力学性能的要求。 2 3 _ 3 经济性分析 从混凝土成本考虑，对聚羧酸减水剂G S 与萘系减水剂 P o i n t B 应用于P H C管桩生产， 从经济角度进行对比。 以本试 验的混凝土配合比为例， 经济分析结果见表5 。 表 5 聚羧酸减水剂G s 和萘系减水 lJ P o i n t B 的经济性分析 减水榭类减 掺量减 本 聚羧酸系 GS 0 7 0 5 3 0 0 1 6 3 2 萘系 P o i n t B 1 7 5 2 3 0 0 1 7 7 1 从表5 可见， 采用聚羧酸减水剂 G S 时， 单方混凝土消耗 减水剂的成本要低于采用萘系减水剂P o i n t B的成本。表明 聚羧酸减水剂G S的经济性良好。 2 3 4 综合分析 从混凝土性能角度看， 聚羧酸减水剂G S 掺量为0 7 0 时 与萘系减水剂P o i n t B相比， 混凝土骨料的包裹性能较好， 蒸 养强度相当且蒸压强度略高； 从经济性角度看， 聚羧酸减水剂 更能降低单方混凝土的成本，因此在管桩混凝土中使用聚羧 酸减水剂G s ， 无论从技术性能还是经济性看， 都是可行的。 3 结语 ( 1 ) 通过对分子进行功能化设计， 制备了一种适应 P H C 管桩混凝土性能要求，具有低引气和超早强性能的聚羧酸减 水剂G S ， 合成减水剂母体的最佳条件为： n ( A A ) ： n ( A P E G ) = 4 5 ： 1 0 ， n ( MA S ) ： n ( A P E G ) ： 0 6 5 ： 1 0 0 ， 聚合反应温度7 5 c c ， 保 温时间 2 0 h 。 ( 2 ) 聚羧酸减水剂G S 能满足管桩混凝土的工作性能和 力学性能要求， 适用于P H C管桩的实际生产， 并且更加环保、 经济， 具有良好的应用前景。 参考文献 ： 1 】 张维华 ， 谢 红波 ， 罗冬梅 P HC管桩在建筑领域 的应用和发 展 J 广东建材 ， 2 0 0 8 ( 8 ) ： 3 8 3 9 2 蔡希 高 商性 能混凝土外加 剂主 导官能团 的合成l J 】 化学建 材 ， 2 0 0 0( 4 )： 3 4 3 6 3 】 蔡希高非主 导官能团的存在和作用叫 混凝土 ， 2 0 0 5 ( 4 ) ： 7 - 9 A 纳 米抗 菌涂镀 钢板 通过鉴 定 江苏省常熟市科技局组织有关 国内知名专家在常熟市对森特集团有限公司生产 的纳米抗菌涂镀钢板进行科技成果鉴定。 该产品是森特 集团与中南大学合作开发的新产品 ， 采用 载银纳米二氧化钛作为抗 菌涂料 的抗 菌添加剂， 有效 结合 了光催 化型抗菌剂和银系抗菌剂 的优 点， 具有长效杀菌 、 耐热 及安全等优点， 抗菌率达到 9 9 9 9 以上。 采用无磷脱脂剂 、 环保化涂液及 载银二氧化钛表面改性等特殊涂装工艺及特殊烘烤工 艺， 保证了涂层的各项性能。设计 了抗菌剂改性添加 、 均 匀分散等连续生 产装备， 建成 了以抗菌涂镀 为核心技术的彩钢板连续生产线， 形成了 1 5万 t ， 年 的生产能力。该项 目产 品及生产工艺环境友好 ， 符合 国家产业政策， 具有广 阔的市场前景。鉴定委 员会认 为， 该抗菌涂镀钢板产品达 到国内领先水平。 ( 雪 ) 1 0 新型建筑材料 2 0 1 1 2 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m