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    聚羧酸与萘系减水剂在机制砂泵送混凝土中的敏感性对比

     摘要

        通过在机制砂泵送混凝土中测试聚羧酸减水剂和萘系减水剂的“适宜掺量范围”,对比两种外加剂的掺量-混凝土用水量变化趋势,确认了目前已经有一些聚羧酸减水剂产品在机制砂泵送混凝土中具有较好的应用性能。聚羧酸减水剂的“敏感性”已经远远低于萘系减水剂。

    前言

          聚羧酸减水剂作为第三代减水剂,比起萘系减水剂在很多方面具有无可比拟的优势。但是,随着机制砂的大范围应用,聚羧酸减水剂在机制砂泵送混凝土中的应用越来越多的被用户“诟病”,其中主要问题集中在“敏感性”。即相对于萘系减水剂来说,应用聚羧酸时需要更精确的控制,稍有不慎,就容易出现“掺量不足”或“过掺”。这也迫使聚羧酸减水剂生产厂家在“敏感性”方面进行母液合成及复配技术的综合研究,从而不断涌现出一些改进型聚羧酸减水剂产品。

          本文通过测试减水剂产品的“适宜掺量范围”的宽窄,以及混凝土用水量随外加剂掺量变化的速率表征减水剂的敏感性,从而得到了目前比较有代表性的聚羧酸减水剂产品与萘系减水剂产品在机制砂泵送混凝土中的敏感性对比结果。

    1试验材料及方法


    1.1试验材料


    水泥:杭州钱潮水泥股份有限公司,P.O42.5水泥。


    粉煤灰:宁波北仑电厂,II级低钙灰。


    天然砂:河砂,细度模数2.2。


    机制砂:山石机制砂,细度模数3.2,含(泥+粉)6%。


    碎石:双级配,其中5~15和5~31.5各占50%。


    外加剂:杭州传化建筑新材料有限公司,TF-8201C聚羧酸高效泵送剂(固含量11.5%,推荐掺量范围1.0%~3.0%);常规萘系泵送剂(固含量22.5%,推荐掺量范围1.0%~3.0%)。


    搅拌用水:自来水。


    1.2试验方法


         根据GB8076—2008《混凝土外加剂》中规定的各项试验方法,通过试拌混凝土,逐步提高减水剂掺量,同时调整用水量,把混凝土的初始坍落度和流动度控制到符合泵送混凝土要求的情况下,观察混凝土的包裹性、粘聚性、保水性,测定坍落度、流动度损失等各项性能,从而找出减水剂的“适宜掺量范围”,并对不同品种的减水剂进行范围宽窄的比较。

    试验基准混凝土配合比见表1。


    1.PNG


    2试验结果

         表2和表3分别是应用表1混凝土配合比时,萘系减水剂和聚羧酸减水剂在不同掺量情况下的混凝土用水量、坍落度、流动度以及其他操作性能的对比结果。

    2.PNG


    3.PNG



    3数据分析

    3.1“适宜掺量范围”对比


         若混凝土状态以“一般”作为施工可接受的状态底限,则在掺量从0.8%逐步提高到3.0%过程中,萘系减水剂的混凝土状态可接受的范围为1.6%~2.1%(见表2);聚羧酸TF-8201C的混凝土状态可接受的范围为1.3%~2.3%(见表3)。

          本次试验应用的两个减水剂的推荐范围均为1.0%~3.0%。若将推荐掺量总范围的宽度定义为100,则两个减水剂的“适宜掺量范围”分别为

    萘系减水剂=(2.1-1.6)/(3.0-1.0)×100=25%

    聚羧酸减水剂=(2.3-1.3)/(3.0-1.0)×100=50%

         从以上对比可以看出,在同样的配合比情况下,聚羧酸减水剂的“适宜掺量范围”明显要大于萘系减水剂。


    3.2混凝土用水量随掺量变化情况分析


    图1为两种减水剂掺量变化时的混凝土用水量变化曲线对比。


    4.PNG


         从图1可以明显看出,在掺量达到1.3%之前,随着聚羧酸减水剂掺量的提高,混凝土用水量迅速下降,说明在这一段范围内,聚羧酸的减水率迅速提高;而当掺量>1.3%以后,随着掺量的提高,混凝土用水量下降逐渐趋缓;而掺量>2.3%以后,混凝土用水量达到了稳定,也就意味着达到了该产品的减水性能极限。由此可以看出,对于TF-8201C聚羧酸减水剂而言,1.3%之前的掺量范围为“敏感阶段”,1.3%~2.3%为基本稳定阶段,超过2.3%以后则开始出现“过掺”现象,而且不再具有经济性。然而,对于萘系减水剂而言,在掺量达到1.8%之前,混凝土用水量一直处于缓慢降低阶段;到了1.8%才开始出现用水量拐点并逐渐达到稳定阶段;而掺量>2.3%以后,很快就达到了“过量”阶段。


    4结论

         (1)近几年经过不断改进提高,部分聚羧酸产品已经基本解决在机制砂泵送混凝土中的“敏感性”问题,其“适宜掺量范围”的宽度甚至已经远远超过萘系减水剂。

         (2)即使是有较宽的适宜掺量范围的聚羧酸减水剂产品,也存在一定的“敏感区间”。在这个区间之内,计量的波动会对混凝土状态造成较大影响。因此在应用之前需要准确了解其产品特性,确定其“适宜掺量范围”并合理采用。

         (3)在机制砂泵送混凝土中,各项操作性能满足施工要求的前提下,聚羧酸减水剂同样体现出了比萘系减水剂更好的流动性和流动度保持性能。

    作者:陈国军

    转自中国外加剂网

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