不同拌合环境温度下聚羧酸减水剂固含量变化对混凝土性能的影响

谢立国,杨永民,陈理达 ,李兆恒 ,汤 跃

(1.广东省水利水电科学研究院,广东省水利重点科研基地 广东广州 510635；2.成都建筑材料工业设计研究院有限公司,四川 成都 610051)



不同拌合环境温度下聚羧酸减水剂固含量变化对混凝土性能的影响

谢立国1,杨永民1,陈理达1,李兆恒1,汤 跃2

(1.广东省水利水电科学研究院,广东省水利重点科研基地 广东广州 510635；2.成都建筑材料工业设计研究院有限公司,四川 成都 610051)

减水剂作为混凝土的第六组份加入到混凝土中,可以有效的调节混凝土的工作性能,为制备高性能混凝土提供了技术条件。由于减水剂通过化学作用影响混凝土的性能,拌合环境温度对其加入到混凝土中的性能影响较大。该文研究了聚羧酸减水剂固含量变化以及不同拌合环境温度对混凝土拌合物工作性能以及混凝土硬化后的力学性能的影响。研究结果表明,聚羧酸减水剂作用对固含量和拌合环境温度敏感,改变二者对混凝土工作性能包括减水率,泌水率比、含气量与1 h的坍落度保留值有明显的影响,对混凝土的早期和后期抗压强度也有影响,早龄期的抗压强度比影响更为显著。

聚羧酸减水剂；环境温度；固含量；混凝土泌水

1 概述

聚羧酸高效减水剂是一类具有梳型分子结构的表面活性剂,主要通过其主链上连接聚醚侧链的空间位阻效应达到其高减水率的效果[1-2]。其具有减水率高、混凝土拌合物性能保持能力好、混凝土收缩率低等突出优点[3-5]。同时，聚羧酸产品不含甲醛等对人体有害的物质,是一种绿色环保的产品。

目前，有关聚羧酸减水剂对混凝土性能影响的研究大多集中掺量、类型对混凝土各种性能的影响,以及如何提高其与水泥的适应性和提高其减水率等方面[6-9]。有关于聚羧酸减水剂在混凝土中应用时的敏感性研究不多,其在混凝土中应用时的敏感性影响因素较多。已有研究表明[10],当聚羧酸减水剂的掺量、单方用水量稍微增加,混凝土拌合物就可能出现泌水、分层现象,对混凝土泵送施工性能、力学性能和耐久性都造成不利的影响。多次试验过程中发现,在混凝土中聚羧酸减水剂比其他减水剂表现出更高的敏感性,其中,拌合的环境温度也是一个重要因素。本文针对不同拌合环境温度下聚羧酸减水剂固含量变化对混凝土性能的影响进行了研究。

2 试验材料与配合比

2.1 试验材料

水泥采用工程用水泥(P·O 42.5 R),细骨料采用河砂,粗骨料采用5～20 mm的石灰岩碎石,减水剂为缓凝型聚羧酸高性能减水剂Ⅱ级(液体),各种原材料及试验室环境温度均保持在预定的拌合环境温度下预调节材料温度。

2.2 试验配合比

表1为试验配合比。

表1 试验配合比 kg/m3

3 试验结果及分析

3.1 减水剂固含量对混凝土性能的影响

3.1.1 工作性能

固定环境拌合温度为20±3 ℃,变化聚羧酸减水剂的固含量,混凝土的工作性能包括减水率、泌水率比、含气量、混凝土初凝以及1 h坍落度保留值见表2。

表2 聚羧酸外加剂固含量不同情况下的混凝土性能试验结果

试验结果表明,当固含量低于27.50%时,在标准环境温度下制备的混凝土工作性能各项指标符合JG/T 223—2007。当固含量再稍作调整后,虽然减水剂的减水率、含气量与混凝土初凝符合要求外,泌水率比与1 h坍落度保留值已经明显超出标准值要求范围。

图1是混凝土工作性能随减水剂的固含量变化各项指标的变化趋势。图1可见,随着固含量的增加,混凝土的减水率不断提高,但曲线斜率变小；泌水率比随固含量的增加明显增加；含气量随固含量的增加而增加,当固含量提高到一定程度后,含气量增加幅度变小；1 h的坍落度保留值随固含量的增加先明显降低,后影响不显著。

图1 含固量对混凝土工作性能的影响

3.1.2 力学性能

固定环境拌合温度为20 ℃±3 ℃,变化聚羧酸减水剂的固含量,混凝土的3 d、7 d与28 d抗压强度试验结果见表3。

表3 聚羧酸外加剂固含量不同情况下的混凝土抗压强度

由表3可见,固含量对早期(3 d)的抗压强度比有明显影响,且随着固含量的提高,抗压强度比增大,当固含量达到31.40%时,抗压强度比达到154%；固含量对后期的抗压强度比影响程度相比早期有所降低。各种固含量的减水剂所对应的混凝土抗压强度比均符合JG/T 223—2007标准值的要求。

图2 含固量对混凝土力学性能的影响

图2反应了减水剂固含量对混凝土力学性能的影响规律。由图可见,当固含量为26.00%时,随龄期的增加,抗压强度比有所降低,当固含量提高时,随龄期的延长,抗压强度比变化不明显。

3.2 拌合环境温度对混凝土性能的影响

3.2.1 工作性能

固定减水剂的固含量为27.50%,变化拌合环境温度,混凝土的工作性能包括减水率、泌水率比、含气量、混凝土初凝以及1 h坍落度保留值见表4。

表4 不同拌合环境温度下聚羧酸外加剂混凝土性能试验结果

表4的试验结果表明,当固含量为27.50%时,拌合环境温度对减水率影响不显著,减水率变化的极差仅为2.7%；泌水率比先增加幅度加大,后增加不明显。温度大于等于20 ℃后,在该固含量下,泌水率比均超出标准值范围,1 h坍落度保留值也超出标准值范围。

图3是混凝土工作性能随拌合环境温度变化各项指标的变化趋势。图3可见,随着固含量的增加,混凝土的减水率不断提高,但曲线斜率变小；泌水率比随环境温度的增加明显增加；含气量随环境温度的增加而增加,当固含量提高到一定程度后,含气量增加幅度变小；1 h的坍落度保留值随环境温度的增加先明显降低,后影响不显著。

图3 拌合环境温度对混凝土工作性能的影响

3.2.2 力学性能

混凝土的3 d、7 d与28 d抗压强度在固含量为27.50%,变化不同拌合环境温度的试验结果见表5。

表5 不同拌合环境温度下聚羧酸外加剂混凝土的抗压强度

表5的试验结果表明,当固含量为27.50%时,拌合环境温度对混凝土抗压强度比有一定的影响,无论是早期强度还是后期强度,随着拌合环境温度的提高,抗压强度比均有所增加,对于早期混凝土抗压强度影响相对长龄期更加显著。当拌合环境温度为30 ℃时相对温度为15 ℃时的3 d混凝土抗压强度比增加8%,而28 d混凝土抗压强度比增加为9%(如图4所示)。

图4 拌合环境温度对混凝土力学性能的影响

4 结语

1) 聚羧酸减水剂的对于固含量和拌合环境温度敏感,即二者做一定幅度的调整,用其拌制的混凝土工作性能有显著的变化,对强度也有一定的影响。

2) 混凝土工作性能随聚羧酸减水剂的固含量的增加,混凝土的减水率不断提高,泌水率比明显增加；含气量增加,1 h的坍落度保留值随固含量的增加先明显降低,后影响不显著；固含量对早期(3 d)的抗压强度比有明显影响,且随着固含量的提高,抗压强度比增大,对后期的抗压强度比影响程度相比早期有所降低。

3) 当固含量为27.50%时,拌合环境温度对减水率影响不显著,泌水率比先增加幅度加大,后增加不明显,含气量随环境温度的增加而增加,1 h的坍落度保留值随环境温度的增加先明显降低,后影响不显著；拌合环境温度对混凝土抗压强度比有一定的影响,无论是早期强度还是后期强度,随着拌合环境温度的提高,抗压强度比均有所增加,对于早期混凝土抗压强度影响相对长龄期更加显著。

[1] 房满满,西晓林.聚羧酸系高效减水剂的研究现状和应用前景[J]. 材料导报,2008(3)：76.

[2] 杨永民,文梓芸,吴国林.减水剂对混凝土性能的影响和发展方向[J].广东建材,2005(10)：8-12．

[3] 尹新龙,蔡杰龙,吴笑梅,等. 聚羧酸减水剂合成及其分散性能和保坍性能分析[J].广东水利水电,2014(9)：49-53．

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[5] 路芳,熊卫锋.减缩型聚羧酸减水剂对水泥基材料收缩性能的影响[J]. 混凝土,2014(5)：91-96．

[6] 杭美艳,张培育,徐雅丽,等.水泥和泥对聚羧酸减水剂的吸附性能研究[J].硅酸盐通报,2015(10)：2 794-2 796.

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[8] 蔡杰龙,吴笑梅,杨永民.聚羧酸减水剂分子量和官能团比例对其分散性能的影响[J].广东水利水电,2015(8)：11-14．

[9] 毕耀,韩武军.具有缓释效应的高保坍型聚羧酸减水剂的制备及研究[J].新型建筑材料,2014(9)：34-37．

[10] 卢小路. 醚类聚羧酸减水剂工作性能的敏感性研究[D].武汉：湖北工业大学硕士论文,2015:15-23．

(本文责任编辑 王瑞兰)

Effects of Solid Content of Polycarboxylate Superplasticizer on the Properties of Concrete under Different Mixing Temperature

XIE Liguo1， YANG Yongmin1，CHEN Lida1，LI Zhaoheng1，TANG Yue2

(1. Guangdong Research Institute of Water Resources and Hydropower,Guangdong Provincial Key Scientific Research Base, Guangzhou 510635, China;2. Chengdu Design & research Institute of Building materials industry CO. ,Ltd, Chengdu 610051, China)

Water reducer agent is added to the concrete as the sixth components, which could effectively adjust the workability of concrete and provide technical support to prepare high performance concrete. In this study, the effects of solid content of polycarboxylate superplasticizer on the properties of concrete under different mixing temperature are studied. The results indicate that the effects of water reducing agent is sensitive to the solid content and the mixing temperature, which affect the water reducing rate, exudation rate and air content, slump retention value, and the compressive strength of concrete, especially the early ages compressive strength.

polycarboxylate superplasticizer; mixing temperature; solid content; bleeding

2016-07-27;

2016-09-22

谢立国(1966)，男，本科，高级工程师，从事建筑材料研究、检测及项目管理工作。

TU528.042+.2

A

1008-0112(2016)010-0032-04