超緩凝高效減水劑的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用研究

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鉆孔咬合樁施工工藝是現(xiàn)今最先進(jìn)的建筑樁基施工方法之一，所謂鉆孔咬合樁就是采用機(jī)械鉆孔施工、樁與樁之間相互咬合排列的一種基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，它被廣泛應(yīng)用于高架立交橋、燧道、地鐵及其它的大型建筑工程的地樁施工，據(jù)報(bào)道，杭州地鐵就將全部使用咬合樁施工工藝。而咬合樁工藝的一個(gè)核心原料就是超緩凝砼，其要求初凝時(shí)間要控制在60小時(shí)以上，而砼的凝結(jié)時(shí)間主要依靠外加劑來(lái)控制。從2005年3月份著手超緩凝高效減水劑的研制，歷經(jīng)4個(gè)多月的努力，于近期試配成功并完成了相關(guān)的試驗(yàn)室測(cè)試工作，具體情況如下：一、超緩凝高效減水劑相關(guān)性能要求按照工程的需要，該種外加劑所配制的混凝土初凝時(shí)間要求不小于60小時(shí)；凝結(jié)時(shí)間能根據(jù)工程實(shí)際需要和氣溫的變化具備可調(diào)性；除3天強(qiáng)度外，其余各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)完全滿(mǎn)足GB8076-1997《混凝土外加劑技術(shù)規(guī)范》要求。二、超緩凝高效減水劑的配方設(shè)計(jì)思路超緩凝高效減水劑緩凝時(shí)間的長(zhǎng)短主要決定于緩凝組分的種類(lèi)及比例，各緩凝成分對(duì)混凝土的作用不僅僅是調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間，對(duì)其它性能影響也較大，比如減水率、強(qiáng)度比、工作性等，而減水率的大小主要取決于減水成份的品種和所占有的比例。因此，原料品種與復(fù)合比例是本次研究的主要對(duì)象，力爭(zhēng)以最低的成本達(dá)到最好的緩凝效果和減水效果，并同水泥等膠凝材料具有良好的適應(yīng)性。 1、減水組份的選擇目前市場(chǎng)上使用的減水劑主要有萘磺酸甲醛縮合物，氨基磺酸鹽，磺化三聚氰胺，聚羧酸類(lèi)等系列，后三者性能最好，但由于價(jià)格昂貴，使用上受到限制，這次試驗(yàn)我們重點(diǎn)考慮了萘磺酸甲醛縮合物和氨基磺酸鹽兩個(gè)系列，并對(duì)其不同廠(chǎng)家的樣品進(jìn)行相關(guān)性能對(duì)比實(shí)驗(yàn)，分別確定出了性?xún)r(jià)比最好的一家產(chǎn)品作為這次超緩凝減水劑的主要減水組分，并分別選擇一種輔助減水組分使之復(fù)合，以改善其性能單一的不足和降低生產(chǎn)成本。
2、緩凝組份的選擇這次試驗(yàn)我們重點(diǎn)考察了木鈣、糖蜜、白糖、葡萄糖、糖鈣、檸檬汁、焦磷酸鹽、氟硅酸鈉等緩凝劑品種的緩凝效果、它們互相復(fù)合后的緩凝效果和成本情況，以及它們同減水組份復(fù)合后對(duì)混凝土性能的影響情況，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，優(yōu)選出其中的三種作為本次試驗(yàn)的緩凝組份，分別記為MG，ZT，PT，以及它們互相復(fù)合的最佳比例。表1為三種不同的緩凝劑按照一定的摻量分別同減水劑復(fù)配，以及它們按同樣的摻量復(fù)合后再同減水劑復(fù)配后測(cè)得的混凝土初凝時(shí)間；表2為同一品種但生產(chǎn)廠(chǎng)家不同的減水劑和同一種緩凝組份復(fù)配后所測(cè)得的混凝土初凝時(shí)間，其中N01，N02，N03，N04分別代表不同廠(chǎng)家生產(chǎn)的同一類(lèi)型高效減水劑。從表1和表2中可看出：
同樣的緩凝劑同不同的減水劑復(fù)配，測(cè)得的凝結(jié)時(shí)間也不同，說(shuō)明緩凝劑同減水劑間也存在適應(yīng)性問(wèn)題；三種不同性質(zhì)的緩凝劑按一定比例復(fù)合后緩凝效果遠(yuǎn)好于單獨(dú)使用；不同的緩凝組份間復(fù)配存在一個(gè)最優(yōu)配合比。表1采用不同的緩凝組份同減水組份復(fù)合測(cè)得的混凝土初凝時(shí)間(h:min)

緩凝組份減水組份	MG摻量A%	ZT摻量B%	PT摻量C%	ZT+PT摻量%	ZT+MG摻量%	MG+ZT+PT摻量%
JNF01	4:20	12:30	15:30	52	35	68:30
JNF02	3:00	14:30	12:00	48	29	64:00

表2為不同廠(chǎng)家生產(chǎn)的同類(lèi)減水劑和同一緩凝組份復(fù)配后測(cè)得的混凝土初凝時(shí)間

減水劑樣品編號(hào)	N01	N02	N03	N04
初凝時(shí)間	82	80	99	89

3、外加劑引氣量的確定外加劑加入超量的緩凝組份后，由它配制的混凝土在高流動(dòng)狀態(tài)下的離析泌水現(xiàn)象可能會(huì)加重，我們決定通過(guò)提高外加劑的引氣量來(lái)緩解之。通過(guò)對(duì)不同廠(chǎng)家的引氣劑樣品進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，我們篩選出了一種起泡速度快、氣泡形狀細(xì)小均齊且穩(wěn)定性較好的引氣劑，并對(duì)它在超緩凝高效減水劑中不同的摻量對(duì)混凝土性能的影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)比較，具體參見(jiàn)表2，其中混凝土按某攪拌站C30樁基配方設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)溫度為25~27℃。通過(guò)綜合考慮，我們最后確定將外加劑引氣量控制在3%左右。表2 超緩凝高效減水劑JFN01-05中不同的引氣劑摻量對(duì)混凝土性能的影響

序號(hào)	引氣劑摻量	混凝土含氣量	強(qiáng)度		混凝土工作性
序號(hào)	引氣劑摻量	混凝土含氣量	7d	28d	坍落度	擴(kuò)展度	泌水離析情況
0	0	1.5	25.3	36.6	205	370	一般
1	0.10	2.6	26.6	38.5	210	395	較好
2	0.15	3.6	25.8	37.0	220	420	較好
3	0.20	4.9	24.5	35.5	220	445	較好

三、相關(guān)性能測(cè)試結(jié)果 1、外加劑性能指標(biāo)測(cè)試按照前述原則，根據(jù)主要減水組份的不同我們?cè)嚺淞硕€(gè)超緩凝高效減水劑樣品，表3是按照GB8077-2000《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法》要求測(cè)出的部分勻質(zhì)性指標(biāo)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；表4是二種超緩凝高效減水劑按照GB8076-1997《混凝外加劑規(guī)范》要求測(cè)出的部分混凝土性能指標(biāo)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從中我們可看出除三天抗壓強(qiáng)度比沒(méi)作測(cè)定外，其余各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到了相關(guān)規(guī)定要求。表3 超緩凝高效減水劑的部分勻質(zhì)性指標(biāo)值(外加劑摻入量為2.4%)

樣品編號(hào)	凈漿流動(dòng)度	砂漿減水率	PH值	密度	含固量
JFN01-05	210	19.0	7.82	1.175	33.65
JFN02-05	220	19.0	7.85	1.173	33.45

表4 摻超緩凝高效減水劑后混凝土的相關(guān)性能指標(biāo)值(外加劑摻入量為2.4%)normalTable style="WIDTH: 384.25pt; BORDER-COLLAPSE: collapse; mso-padding-alt: 0cm 0cm 0cm 0cm" cellSpacing=0 cellPadding=0 width=512 border=0>

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>樣品

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>編號(hào)

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>混凝土

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>減水率
%

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>常壓泌
水率比
%

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>初凝
時(shí)間
h

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>終凝
時(shí)間
h

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>28d抗壓
強(qiáng)度比
%

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>28d收
縮率比
%

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>混凝土

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>含氣量
%

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>對(duì)鋼筋
銹蝕作
用說(shuō)明

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>JFN01-05

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>18

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>71

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>66

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>69

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>125

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>118

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>3.8

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>無(wú)

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>JFN02-05

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>18

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>70

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>65

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>68.5

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>128

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>115

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>3.6

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>無(wú)

2、超緩凝高效減水劑在樁基混凝土中的應(yīng)用效果為了考察上述二種超緩凝高效減水劑所配制的混凝土在高流動(dòng)狀態(tài)下的工作性以及主要品質(zhì)指標(biāo)，我們采用某攪拌站的砂石等原料，仿到某攪拌站試驗(yàn)室的C30樁基混凝土配方，試配出了二組坍落度分別在220mm、210mm，擴(kuò)展度分別在405m、395mm的混凝土漿體，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)觀察，其粘稠性非常好，沒(méi)有明顯的泌水離析現(xiàn)象出現(xiàn)。具體參見(jiàn)表5。表5 配制的實(shí)用混凝土相關(guān)性能指標(biāo)

樣品編號(hào)	混凝土坍落度	混凝土擴(kuò)展度	初凝時(shí)間(h)	終凝時(shí)間(h)	7天強(qiáng)度	28天強(qiáng)度
JFN01-05	220	410	68	71	25.0	37.0
JFN02-05	210	395	66	70	25.8	38.0

3、溫度對(duì)摻加超緩凝高效減水劑混凝土凝結(jié)時(shí)間的影響為考察溫度對(duì)摻加超緩凝高效減水劑混凝土凝結(jié)時(shí)間的影響，進(jìn)不同溫度條件下凝結(jié)時(shí)間的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，具體參見(jiàn)表6，其中混凝土按某C30樁基配方設(shè)計(jì)。從表6中我們可知，三組份緩凝劑合成的超緩凝高效減水劑JFN01-05所配的混凝土凝結(jié)時(shí)間對(duì)溫度的敏感性不大。表6 摻超緩凝高效減水劑的混凝土在不同溫度下的凝結(jié)時(shí)間變化情況

溫度	20℃	25℃	40℃	50℃
初凝時(shí)間	73.5	76	68	61
終凝時(shí)間	73	75	66	60.5

四、結(jié)論：從不同緩凝劑及其復(fù)配實(shí)驗(yàn)中可以看出，相同緩凝劑同不同的減水劑復(fù)配，測(cè)得的凝結(jié)時(shí)間也不同，說(shuō)明緩凝劑同減水劑間也存在適應(yīng)性問(wèn)題。不同性質(zhì)的緩凝劑按一定比例復(fù)合后緩凝效果遠(yuǎn)好于單獨(dú)使用，并且不同的緩凝組份間復(fù)配也存在一個(gè)最優(yōu)配合比。
外加劑加入超量的緩凝組份后，由它配制的混凝土在高流動(dòng)狀態(tài)下的離析泌水現(xiàn)象可能會(huì)加重，這可以通過(guò)提高外加劑的引氣量來(lái)緩解之。實(shí)驗(yàn)表明，外加劑引氣量控制在3%左右時(shí)離析泌水現(xiàn)象可得到較好控制。
按照本文提出的方法多配制的兩種復(fù)合型超緩凝減水劑的各項(xiàng)性能指標(biāo)均能滿(mǎn)足GB8077-2000《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法》和GB8076-1997《混凝外加劑規(guī)范》相關(guān)規(guī)定要求。
采所配制的兩種復(fù)合型超緩凝減水劑，按照某攪拌站試驗(yàn)室的C30樁基混凝土配合比配制混凝土，其坍落度和擴(kuò)展度均能滿(mǎn)足灌注樁要求，且粘稠性非常好，沒(méi)有明顯的泌水離析現(xiàn)象出現(xiàn)。摻加超緩凝高效減水劑混凝土凝結(jié)時(shí)間對(duì)溫度的敏感性較小。 [作者簡(jiǎn)介]
文柏貞，男，38歲，工程師，公司技術(shù)中心負(fù)責(zé)技術(shù)開(kāi)發(fā)工作，
金建慶，男，38歲，工程師，公司外加劑分廠(chǎng)技術(shù)負(fù)責(zé)人；
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