抑制蒙脱土对聚羧酸减水剂负效应的添加剂研究.pdfVIP

第 卷 第 期 年 月 公 路 交 通 技 术 收稿日期 作者简介 王宝松 男 山东省临沂市人 硕士 工程师 抑制蒙脱土对聚羧酸减水剂负效应的添加剂研究 王宝松 泽旺四郎 王林龙 招商局重庆交通科研设计院有限公司 重庆 西藏自治区昌都市交通运输局 西藏 昌都 摘 要 针对蒙脱土对聚羧酸减水剂的负效应 选取聚乙二醇 三甲基十六烷基溴化铵和氯化钾作为添加剂 并将其与聚羧酸减水剂进行复配使用 并通过试验来研究添加剂对含钠基蒙脱土和含钙基蒙脱土的砂浆工作性能 和强度的影响 在此基础上确定添加剂的最优配合比 表明其对聚羧酸减水剂的负效应具有非常明显的抑制效果 关键词 聚羧酸减水剂 蒙脱土 添加剂 文章编号 中图分类号 文献标识码 在现代混凝土技术中 除使用大量集料外 通常 还要使用外加剂来提高混凝土的性能 集料所含泥土 会降低聚羧酸减水剂的减水分散性能 其中粘土成分 是泥土中对聚羧酸减水剂的负效应最显著的组 分 粘土吸附聚羧酸减水剂使对水泥起分散作 用的有效聚羧酸减水剂减少 同时也吸附拌和水并使 提供浆体流动的自由水减少 其组合作用的结果是影 响掺聚羧酸减水剂水泥净浆 砂浆和混凝土工作性能 的主要原因 不同种类的粘土对聚羧酸减水剂 的影响程度不同 吸附能力和膨胀能力强的蒙脱土较 伊利土和高岭土对聚羧酸减水剂的负效应更大 目前针对粘土对聚羧酸减水剂负效应抑制措施的 研究还处于起步阶段 还没有一种普遍适用的解决办 法 本文基于利用吸附能力强的添加剂优先被粘土吸 附从而减少粘土对聚羧酸减水剂的吸附和减少拌和水 和聚羧酸减水剂的吸附以防止粘土膨胀的思路 选取 了聚乙二醇 三甲基十六烷基溴化铵和氯化钾 作为添加剂并将其与聚羧酸减水剂进行复配使用 通 过试验来研究添加剂对含钠基蒙脱土和含钙基蒙脱土 水泥砂浆工作性能和强度的影响 并在此基础上分析 添加剂最优复配比例对含蒙脱土混凝土性能的影响 以期为解决粘土对聚羧酸减水剂的负效应提供借鉴 原材料 普通硅酸盐水泥 比表面积为 和 胶砂抗压强度分别为 聚羧酸减水剂 固含量为 砂石 水洗的洁净砂石 试验时根据所需蒙脱土 掺量在砂中外掺蒙脱土 蒙脱土 河北生产的工业级钠基蒙脱土和钙基 蒙脱土 聚乙二醇 三甲基十六烷基溴化铵和氯 化钾 分析纯试剂 试验过程 试验砂浆配合比为水泥 砂 水灰比为 聚羧酸减水剂掺量为水泥质量的 蒙 脱土以 的比例等质量取代砂 添加剂掺量按 水泥质量的百分比计 添加剂对砂浆工作性能的影响 砂浆流动度是衡量砂浆工作性能的主要技术指 标 试验以聚乙二醇 三甲基十六烷基溴化 铵和氯化钾 种不同添加剂掺量进行砂浆流动度及 试验 分析对掺聚羧酸减水剂含钠基蒙脱土和含钙 基蒙脱土砂浆流动度的影响 试验结果如图 所示 图 添加剂掺量对掺聚羧酸减水剂含蒙脱土砂浆流动度的影响 从图 可以看出 聚乙二醇 三甲基十 六烷基溴化铵和氯化钾 种添加剂能够抑制钠基蒙 脱土和钙基蒙脱土对掺聚羧酸减水剂砂浆流动度的 负效应 其对钙基蒙脱土的抑制效果好于对钠基蒙 脱土的抑制效果 无论是对于含钠基蒙脱土还是含 钙基蒙脱土的砂浆 随着添加剂掺量增加 砂浆流动 度随添加剂掺量增加而增大 当聚乙二醇 掺量为 时 掺聚羧酸 减水剂含钠基蒙脱土砂浆流动度由未掺聚乙二醇 时的 提高到 掺聚羧酸减水剂 含钙基蒙脱土砂浆流动度由未掺聚乙二醇 时的 提高到 但随着聚乙二醇 掺量继续增大 砂浆流动度几乎不再提高 三 甲基十六烷基溴化铵的最佳掺量为 此时掺 聚羧酸减水剂含钠基蒙脱土砂浆流动度由未掺三甲 基十六烷基溴化铵时的 提高到 掺聚羧酸减水剂含钙基蒙脱土砂浆流动度由未掺三 甲基十六烷基溴化铵时的 提高到 之后随着三甲基十六烷基溴化铵掺量继续增大 砂 浆流动度不再提高 当氯化钾掺量为 时抑制效 果最好 此时掺聚羧酸减水剂含钠基蒙脱土砂浆流 动度由未掺氯化钾时的 提高到 掺 聚羧酸减水剂含钙基蒙脱土砂浆流动度由未掺氯化 钾时的 提高到 对比图 可以看出 氯化钾抑制蒙脱土对掺聚羧酸减水 剂砂浆流动度负效应的效果较聚乙二醇 和 三甲基十六烷基溴化铵差 添加剂对砂浆强度的影响 聚乙二醇 三甲基十六烷基溴化铵和氯 化钾 种添加剂对掺聚羧酸减水剂含钠基蒙脱土和 钙基蒙脱土砂浆 抗压强度影响的试验结果如 图 所示 图 添加剂对掺聚羧酸减水剂含蒙脱土砂浆 抗压强度的影响 第 期 王宝松 等 抑制蒙脱土对聚羧酸减水剂负效应的添加剂研究 从图 可以看出 无论是含钠基蒙脱土的砂浆 还是含钙基蒙脱土的砂浆 聚乙二醇 和氯化 钾的掺入对砂浆 龄期抗压强度都无明显不利 影响 原因可能是聚乙二醇 不参与水泥反 应 不影响水泥水化进程和水化产物 而氯化钾作为 早强剂甚至会提高砂浆早期强度且对后期强度无明 显影响 添加三甲基十六烷基溴化铵会降低砂浆 龄期的抗压强度 且三甲基十六烷基溴化铵掺量越 大 砂浆强度下降就越多 以三甲基十六烷基溴化 铵对掺聚羧酸减水剂含钠基蒙脱土砂浆强度影响为 例 未掺三甲基十六烷基溴化铵时砂浆 龄期抗 压强度为 当三甲基十六烷基溴化铵掺量仅 为 时砂浆 抗压强度降到 降低 了 当三甲基十六烷基溴化铵掺量增大到 时砂浆 抗压强度降到 降低了 三甲基十六烷基溴化铵以严重降低砂浆抗压 强度的原因主要与其在搅拌过程中产生大量气泡 使得砂浆含气量急剧上升 硬化后砂浆中残留大量 气孔有关 添加剂复配对砂浆性能的影响 聚乙二醇 三甲基十六烷基溴化铵和 氯化钾单掺在合适掺量范围内一定程度上可抑制 蒙脱土对掺聚羧酸减水剂砂浆工作性能的负效 应 但抑制效果有限 另外三甲基十六烷基溴化 铵会严重降低砂浆强度 而复配是外加剂领域常 用的技术手段 通常能起到 超叠加效应 为此 笔者通过正交试验来研究 种添加剂复配对掺聚 羧酸减水剂含钠基蒙脱土砂浆性能的影响 试验 结果如表 所示 表 添加剂复配对掺聚羧酸减水剂含钠基蒙脱土砂浆性能的影响 试验组 添加剂及其掺量 聚乙二醇 三甲基十六烷基溴化铵 氯化钾 流动度 抗折强度 抗压强度 从表 数据可以看出 添加剂复配起到了抑 制钠基蒙脱土对掺聚羧酸减水剂砂浆流动度负 效应的作用 且比添加剂单掺时的抑制效果更 好 试验组 的流动度结果接近 甚至超过了未加粘土时的流动度 因此 仅从 砂浆流动度的角度看 通过 种添加剂的复配 完全能够解决钠基蒙脱土对掺聚羧酸减水剂砂 浆工作性能的负效应 但从强度试验结果看 三 甲基十六烷基溴化铵的存在仍会大幅度降低砂 浆强度 综合添加剂对砂浆流动度和强度影响的结果分 析 发现试验组 的添加剂配比最优 即在聚乙二 公 路 交 通 技 术 第 卷 醇 掺量为 和氯化钾掺量为 复配 时 掺聚羧酸减水剂含 钠基蒙脱土砂浆流动 度由未掺添加剂时的 提高到 同时 添加剂的掺入对砂浆抗折抗压强度不造成负面影 响 甚至使强度略微增长 添加剂对混凝土性能的影响 选取抑制钠基蒙脱土对掺聚羧酸减水剂砂浆流 动度负效应的效果显著而对砂浆强度不造成负面影 响的添加剂 聚乙二醇 掺量为 和氯化 钾掺量为 复配 进行了混凝土试验 混凝土基 准配合比如表 所示 根据混凝土基准配合比 蒙脱土掺量为等质量 内掺取代砂 添加剂掺量按胶凝材料质量百分比外 掺 添加剂先于聚羧酸减水剂掺入 对添加剂 聚乙 二醇 掺量为 和氯化钾掺量为 复 配 掺入聚羧酸减水剂含 钠基蒙脱土和 钙基蒙脱土的混凝土工作性能和强度进行了试验 结果如表 所示 表 混凝土配合比 材料水泥粉煤灰矿粉砂石聚羧酸减水剂水 用量 表 添加剂对掺聚羧酸减水剂含不同粘土混凝土性能的影响 粘土添加剂坍落度 流动度 抗压强度 不添加不添加 钠基蒙脱土不添加 钠基蒙脱土添加 钙基蒙脱土不添加 钙基蒙脱土添加 从表 数据可以看出 添加剂 聚乙二醇 掺量为 和氯化钾掺量为 复配 抑制蒙脱 土对掺聚羧酸减水剂混凝土工作性负效应的效果较 好 掺添加剂后 含 钠基蒙脱土混凝土坍落 度由 提高到 流动度由 提高 到 含 钙基蒙脱土混凝土坍落度由 提高到 流动度由 提高到 且添加剂的掺入不会降低混凝土强度 因 此 可以将添加剂 聚乙二醇 掺量为 和氯化钾掺量为 复配 与聚羧酸减水剂一起 使用以抑制蒙脱土对混凝土强度和工作性的负 效应 结论 由于集料所含泥土会降低聚羧酸减水剂的减 水分散性能 因此针对粘土对聚羧酸减水剂负效 应抑制措施的研究 本文以聚乙二醇 三甲 基十六烷基溴化铵和氯化钾作为添加剂并将其与 聚羧酸减水剂进行复配使用 经过多项室内试验 确定了复配添加剂的最优配合比 其试验结果显 示 复配添加剂能够很好地抑制蒙脱土的负效应 为解决粘土对聚羧酸减水剂造成的负效应提供了 很好的技术途径 总结试验研究成果 得出如下 结论 聚乙二醇 三甲基十六烷基溴化铵 和氯化钾 种添加剂均能够抑制钠基蒙脱土和钙基 蒙脱土对掺聚羧酸减水剂砂浆流动度的负效应 其 对钙基蒙脱土的抑制效果好于对钠基蒙脱土的抑制 效果 且随着添加剂掺量增加 砂浆流动度也随之 增大 无论是含钠基蒙脱土的砂浆还是含钙基蒙 脱土的砂浆 聚乙二醇 和氯化钾的掺入对砂 浆 龄期抗压强度无明显不利影响 而氯化钾作 为早强剂甚至会提高砂浆早期强度且对后期强度无 较大影响 综合添加剂对砂浆流动度和强度影响的结 果分析 在聚乙二醇 掺量为 和氯化钾 掺量为 复配时效果最优 具有非常明显的抑 制作用 同时添加剂的掺入对砂浆抗折抗压强度不 会造成负面影响 甚至强度还略有增长 第 期 王宝松 等 抑制蒙脱土对聚羧酸减水剂负效应的添加剂研究 参 考 文 献 王 应 王 智 胡倩文 等 集料中黏土质泥及其对 混凝土性能的影响 硅酸盐通报 赵 爽 沙建芳 陆加越 等 粘土对聚羧酸减水剂塑 化性能的影响 混凝土 王 林 王栋民 包文忠 粘土对聚羧酸减水剂性能的 影响及机理研究 武汉理工大学学报 马保国 杨 虎 谭洪波 等 水泥和粘土对不同减水 剂的吸附特性 硅酸盐学报 王 智 胡倩文 王 应 等 蒙脱石对聚羧酸减水剂的 层间吸附特性 硅酸盐学报 王 智 胡倩文 王林龙 等 不同黏土对掺减水剂水 泥净浆流动度影响 沈阳建筑大学学报 自然科学 版 欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍 上接第 页 浇注式沥青混合料在粘结剂未完全挥 发情况下施工后会产生大量气泡 对防水粘结层与 浇注式沥青混合料下表面的粘结性能和 浇注式沥青混合料的耐久性产生不利影响 溶剂型粘结剂用于 浇注式沥青混合料 防水 粘结层 水泥混凝土基面组成的防水结构体系时应 严格组织施工 施工后要预留合理的时间供溶剂型 粘结剂挥发以形成保护膜 参 考 文 献 广东省长大公路工程有限公司 港珠澳大桥主体工程 桥梁工程 标第一阶段试验段总结报告 广 州 广东省长大公路工程有限公司 华杰工程咨询有限公司 港珠澳大桥跨界交通需求 分析再评估 广州 华杰工程咨询有限公司 招商局重庆交通科研设计院有限公司 港珠澳大桥钢 桥面铺装专题研究报告 重庆 招商局重庆交通科 研设计院有限公司 中铁大桥勘测设计院集团有限公司 港珠澳大桥主体 工程组合梁桥面铺装设计图