关于聚羧酸系高性能减水剂检测方法的思考_姚灵

1、广东建材2013年第2期编号胶凝材料减水剂/(kg/m 3单位用水量砂率/%石/(kg/m 3水泥/(kg/m 3粉煤灰/(kg/m 3矿渣粉/(kg/m 3/(kg/m 3原材料粤秀沙角电厂韶钢PVC-/西江河砂181.1441040表1混凝土原材料及配合比近年来,随着聚羧酸高效减水剂技术的快速发展,被广泛应用于混凝土工程,为规范聚羧酸减水剂在建设工程中的应用,住建部于2007年颁布实施JG/T 223-2007聚羧酸系高性能减水剂,其中聚羧酸减水剂的含气量及3d 抗压强度比均采用基准水泥拌合混凝土后进行测定,限值分别不大于6.0%和不小于160%。然而在实际工程中,特别是在采用大比例矿物掺

2、合料配制技术,且对混凝土含气量或早期强度有较高要求的混凝土构件(例如沉管,该条文往往限制了聚羧酸减水剂的使用,这主要是因为矿物掺合料的添加,降低了聚羧酸减水剂的引气效果,而GB/T50080中采用基准水泥进行检测时,相同减水剂在未添加矿物掺合料的情况下,新拌混凝土的含气量可能超出6.0%的限值,从而导致聚羧酸减水剂检测结果不合格,本文通过系统研究矿物掺合料种类及掺量对聚羧酸减水剂含气量的影响,希望引起部分检测机构的重视。1试验1.1原材料水泥为“粤秀”P 42.5R 级硅酸盐水泥;粉煤灰为沙角电厂F 类级灰;矿渣粉为“韶钢”S95矿渣粉;粗骨料为525mm 燊泰基石场连续级配类碎石,非活性骨料

3、;细骨料为广东省西江上游区类河砂,细度模数2.9,含泥量0.4%;减水剂为四航材料科技有限公司生产的HSP-V 型及江苏苏博特新材料有限公司生产的PCA-型聚羧酸高效减水剂。1.2试验内容依据JG/T 223-2007聚羧酸系高性能减水剂设计混凝土配合比见表12,在外加剂掺量控制不变的前提下,通过调节单位用水量,将新拌混凝土坍落度控制在20010mm 范围,参考GB/T 50080-2002普通混凝土拌合物性能试验方法标准及GB 8076-2008混凝土外加剂中的相关规定,测试各组配合比的含气量和关于聚羧酸系高性能减水剂检测方法的思考姚灵李士伟李超(中交四航工程研究院有限公司摘要:参考JG/T

4、 223-2007聚羧酸系高性能减水剂中的检测方法,设计不同胶凝材料体系的混凝土配合比,测试PCA-II 型及HSP-V 型聚羧酸减水剂的引气量及3d 抗压强度比,结果表明矿物掺合料的添加能够降低PCA-II 型及HSP-V 型聚羧酸减水剂的引气量,从而使混凝土3d 抗压强度比有所提高,故JG/T 223-2007应充分考虑矿物掺合料对聚羧酸减水剂的影响,以适应实际工程的需要。关键词:聚羧酸高效减水剂;引气量;矿物掺合料质量控制与检测36-广东建材2013年第2期备注:为方便对比,将相同配合比编号与表1进行对应。表2混凝土原材料及配合比编号胶凝材料减水剂/(kg/m 3单位用水量/(kg/m

5、3砂率/%石/(kg/m 3水泥/(kg/m 3粉煤灰/(kg/m 3矿渣粉/(kg/m 3原材料粤秀沙角电厂韶钢HSP-V0.03.36178.44410403d 抗压强度比(除单位用水量改变,其它组分用量均不变时,添加聚羧酸减水剂与不添加聚羧酸减水剂混凝土的3d 标准抗压强度比值,以此获得矿物掺合料种类、掺量以及不同品种聚羧酸减水剂对新拌混凝土性能含气量和3d 抗压强度比的影响。2结果与讨论2.1胶凝材料组成对混凝土性能的影响表1中10组新拌混凝土坍落度、含气量及3d 抗压强度比如表3所示。将表1和表3中的1-10#与1-1#1-3#对比可知,在坍落度控制在20010cm,且外加剂掺量及品

6、种不变的情况下,随着矿渣粉掺量由0%增长至60%,混凝土单位用水量及含气量分别由181.1kg/m 3、6.2%下降至168.5kg/m 3、2.5%,3d 抗压强度比由165%提高至245%,拌合物粘滞性不断提高,以至于1-3#粘滞板结、略有泌水且极难插捣,出现这种现象的原因可能是由于矿渣粉颗粒的平均粒径小于水泥,内掺入混凝土时,填充水泥颗粒之间的缝隙,替换自由水,具有一定的减水效果,而增大的胶凝材料比表面积在吸附减水剂有效成分后,新拌混凝土浆体界面性能改变,混凝土含气量降低,基体密实性增加,其3d 抗压强度比有所提高,同时矿渣粉颗粒一般为不规则棱状物,颗粒间摩擦力较大且易“刺破”胶凝材料与

7、水的絮状物,加之混凝土含气量较小,缺少气泡的润滑作用,因此随着矿渣粉掺量的增加,新拌混凝土粘滞度提高,甚至出现泌水现象2。将表1和表3中的1-4#1-6#与1-10#对比可知,随着粉煤灰掺量由0%增加至30%,混凝土单位用水量及含气量分别由181.1kg/m 3、6.2%降至164.3kg/m 3、2.8%,而1-4#1-6#的3d 抗压强度均高于1-10#,与此同时混凝土拌合物状态良好且易插捣,这可能是由于粉煤灰颗粒圆润且平均粒径小于水泥,在具有一定减水效果的同时,能够降低拌合物含气量,增大混凝土3d 抗压强度比,并且良好的“滚珠”润滑作用使浆体屈服应力降低,因此新拌混凝土无较强粘滞感和泌水

8、离析现象。将表1和表3中的1-7#1-9#组与1-10#组比较,随着矿物掺合料的掺量由0%增至60%,混凝土单位用水量由181.1kg/m 3下降至159.3kg/m 3,含气量由6.2%下降至2.2%,而3d 抗压强度比则由162%上升至245%,虽然1-9#矿物掺合料总量与1-3#矿渣粉掺量相同,但粘滞感明显小于1-3#,并无出现泌水现象,由此可知,水泥、粉煤灰及矿渣粉三种不同粒径的颗粒能够形成更为致密的堆垛体系,在降低用水量的同时,能够更多的吸附聚羧酸减水剂的有效成分,降低拌合物含气量,提高混凝土3d 抗压强度比,而粉煤灰的润滑作用能有效降低矿渣粉所导致的拌合物粘滞感,进一步改善混凝土的

9、工作性。另外,就上述试验结果及分析不难看出,采用单掺粉煤灰、单掺矿渣粉或双掺粉煤灰和矿渣粉混凝土拌合编号工作性3d 抗压强度比/%混凝土拌合物状态描述坍落度/mm 含气量/%1-1#2033.4223流动性好,稍粘,无泌水离析,易插捣1-2#2052.5239流动性好,粘滞、无泌水离析,稍难插捣1-3#1932.5245流动性好、粘滞板结、略有泌水,极难插捣1-4#2044.6210流动性好、粘聚性好、无泌水离析,易插捣1-5#2092.8241流动性好、粘聚性好、无泌水离析,易插捣1-6#2012.8239流动性好、粘聚性好、无泌水离析,易插捣1-7#2053.5221流动性好、粘聚性好、无

10、泌水离析,易插捣1-8#2082.5245流动性好、稍粘滞、无泌水离析,较易插捣1-9#1922.2245流动性好、较粘滞、无泌水离析,不易插捣1-10#1986.2165流动性好、疏松、无泌水离析,易插捣表3混凝土性能指标质量控制与检测37-广东建材2013年第2期物,因颗粒组成、颗粒形状以及细观堆垛结构的不同,其含气量均远小于纯水泥体系混凝土的6.2%,3d抗压强度比较1-10#的165%要高,均处于200%以上,由此可知,胶凝材料体系的不同对聚羧酸减水剂的引气效果影响明显,并进一步影响混凝土3d抗压强度比。2.2外加剂对混凝土性能的影响表2中4组新拌混凝土坍落度、含气量及3d抗压强度比如

11、表4所示。将表2、表4中的试验结果分别与表1、表3中的对应组(例如1-3#与2-3#,1-6#与2-6#比较可知,在不同胶凝材料体系混凝土中,HSP-V型聚羧酸减水剂比PCA-II型聚羧酸减水剂引气效果要好,其中2-10#纯水泥体系新拌混凝土含气量高达8.0%,3d抗压强度比为158%,而2-3#、2-6#和2-9#组混凝土含气量也分别较其对应组高0.4%0.9%。与此同时,表4中各组混凝土含气量、3d抗压强度比及状态的变化规律均与表3相似,即采用单掺粉煤灰、单掺矿渣粉或双掺粉煤灰和矿渣粉的2-3#、2-6#和2-9#组混凝土拌合物的含气量均远小于纯水泥体系的2-10#,而3d抗压强度比却较2

12、-10#的158%要高,均处于220%以上,另外,单掺矿渣粉的2-3#组虽无泌水离析现象,但仍具有很强的粘滞感,极难插捣,而粉煤灰的掺入,能有效降低因使用矿渣粉而导致混凝土拌合物粘滞板结的现象,使2-9#工作性优于2-3#,由此可知,聚羧酸减水剂种类的不同虽使混凝土工作性发生一定程度的改变,但并不影响其因胶凝材料体系改变而呈现出的规律性,即矿物掺合料能够明显降低聚羧酸减水剂的引气效果。3聚羧酸系高性能减水剂含气量检测方法的思考由上述试验结果及分析可知,在施工过程中采用聚羧酸减水剂,能够有效改善混凝土流动性,然而新拌混凝土的工作性能(包括含气量、粘滞性、粘聚性等,除与减水剂性能及掺量有关,还取决

13、于砂、石、水泥、矿物掺合料等各组分的比例及性质,特别是胶凝材料的颗粒形状及细观堆垛结构,因此选用基准水泥配制混凝土来检测聚羧酸减水剂的含气量及早期抗压强度比等性能,往往忽略了矿物掺合料的影响,具有一定的片面性,特别是在采用大比例矿物掺合料配制技术,且对含气量或早期强度有较高要求的混凝土构件(例如海洋环境下使用的沉管、预应力混凝土等,由于矿物掺合料降低了聚羧酸减水剂的引气效果,当采用施工用原材料及配合比使混凝土含气量及3d抗压强度比满足设计要求时,依据JG/T223-2007聚羧酸系高性能减水剂采用基准水泥检测的聚羧酸减水剂,往往含气量指标大于6.0%,由于基体的密实性不够,进而导致混凝土3d抗

14、压强度比小于160%,为混凝土试验室配合比设计带来困难。就目前来看,随着工程界对混凝土耐久性的重视,矿物掺合料运用日益广泛,故对聚羧酸减水剂进行检测应充分考虑矿物掺合料对聚羧酸减水剂的影响,引入标准粉煤灰及标准矿渣粉对聚羧酸减水剂进行检测,进一步降低因检测方法而导致聚羧酸减水剂使用的局限性。4结论混凝土中添加矿物掺合料使PCA-型及HSP-V 型聚羧酸减水剂引气效果明显降低,从而进一步提高混凝土3d抗压强度比;聚羧酸减水剂种类的不同虽使混凝土工作性发生一定程度的改变,但并不影响其因胶凝材料体系改变而呈现出的规律性。【参考文献】1JG/T223-2007,聚羧酸系高性能减水剂S.北京:中国标准出版社,2007.2盖国晖,李超,熊建波