一種新型混凝土高溫緩凝減水劑的研究

摘　要　介紹利用廣西工業(yè)副產(chǎn)品廢液資源研制復(fù)合高溫混凝土緩凝減水劑研究試驗(yàn)證明：在混凝土中摻入復(fù)合劑，在35 ℃～43 ℃強(qiáng)日照高溫條件下，混凝土初凝時(shí)間達(dá)6 h～7 h，并有減水增強(qiáng)，減少水化熱的效果，可提高混凝土的抗?jié)B性，對(duì)鋼筋銹蝕無(wú)不利影響，為龍灘水電站大壩碾壓混凝土夏季(高氣溫)施工提供了一個(gè)新品種。

關(guān)鍵詞　混凝土外加劑　凝結(jié)時(shí)間　混凝土

1　前言

混凝土外加劑以其摻量少能改善性能并節(jié)約水泥已成為混凝土的第五種材料。目前，國(guó)內(nèi)外外加劑品種繁多，主要有萘系和糖蜜類及木鈣類，萘系減水劑為高效減水劑，減水率一般大于12%，其主要原料為工業(yè)萘，其原材料緊缺、價(jià)格上漲快及生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，造成單價(jià)高，難有更大發(fā)展。糖蜜類木鈣類減水劑為普通減水劑，減水率僅為8%～12%，由于其價(jià)廉，性能穩(wěn)定，在全國(guó)得到廣泛應(yīng)用。該類外加劑在常溫下，可緩凝1 h～2 h，但在高溫35 ℃以上的強(qiáng)日照條件下，效果達(dá)不到要求。

龍灘水電站大壩混凝土施工期長(zhǎng)、強(qiáng)度大，計(jì)劃長(zhǎng)年施工，但廣西屬亞熱帶地區(qū)，高溫期長(zhǎng)，要求常態(tài)混凝土和碾壓混凝土在高溫條件下初凝時(shí)間大于6 h，以保證混凝土層間結(jié)合良好和混凝土整體性、勻質(zhì)性。本研究選用豐富的廣西工業(yè)副產(chǎn)品廢液資源，通過(guò)大量的試驗(yàn)研究，復(fù)合成高溫緩凝減水劑，可滿足施工需要，并可獲得較好的環(huán)境效益和社會(huì)效益。

2　復(fù)合緩凝減水劑的組成

復(fù)合高溫緩凝減水劑是以甘蔗糖蜜酒精糟，經(jīng)中和噴粉的WST粉狀減水劑為主劑，復(fù)合其它緩凝劑、加氣劑等組成。它們分別為：

(1)SH高溫緩凝減水劑，最佳摻量為1.7%，下稱SH劑。

(2)SR高溫緩凝減水劑，最佳摻量為1.5%，下稱SR劑。

3　復(fù)合高溫緩凝減水劑的性能

3.1　泡沫性能

泡沫性能按《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法》GB8077-87要求進(jìn)行，主要指標(biāo)為起泡力和消泡時(shí)間。以檢驗(yàn)外加劑的泡沫特性和泡沫穩(wěn)定性，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

3.2　表面張力，pH值

采用1%濃度的外加劑溶液，用界面張力儀測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表1。

3.3　水泥砂漿工作性

水泥砂漿工作性主要檢測(cè)減水劑對(duì)水泥等膠凝材料的分散效果，用減水率表示，減水率越大，表示減水劑對(duì)水泥等膠凝材料的分散效果越好。此外，還同時(shí)做了摻劑后砂漿擴(kuò)散度的對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1　復(fù)合劑勻質(zhì)性試驗(yàn)結(jié)果

項(xiàng)　目　　　　　　　　單位　　　　　　　外加劑品種　　　　　　說(shuō)明

WSTSHSR水(或0摻量) 起泡力mL15.51618-用手搖84次消泡時(shí)間min506070- 表面張力N/m51.942.846.572- pH值　97～97～96.5- 流動(dòng)度mm166170172137摻量WST　0.4%

SH 1.7%

SR 1.5% 流動(dòng)度增加mm2933350 減水率%1012.813.00

從表1可見(jiàn)，復(fù)合劑有較好的起泡力，泡沫穩(wěn)定性可達(dá)1 h左右。復(fù)合劑均能降低液體的表面張力，屬于表面活性劑。復(fù)合劑對(duì)水泥的分散效果較好。

3.4　水泥試驗(yàn)

(1)性能試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2　復(fù)合劑水泥性能試驗(yàn)結(jié)果

項(xiàng)　目單　位試　　驗(yàn)　　次　　數(shù) 123 復(fù)合劑　　SHSR　SHSR　SHSR 復(fù)合劑摻量%01.71.501.71.501.71.5 標(biāo)準(zhǔn)稠度%26.625.625.126.025.225.026.225.425.2 安定性　合格合格合格合格合格合格合格合格合格凝結(jié)時(shí)間初凝h:min2:008:058:002:108:258:202:308:308:10 終凝2:5013:4013:403:0014:0013:553:2014:0014:00

從表2可見(jiàn)，復(fù)合劑對(duì)水泥有較好的緩凝效果，初凝緩凝時(shí)間達(dá)6 h左右。

(2)水泥水化熱。采用溶解熱法測(cè)定摻與不摻外加劑的水泥水化熱，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3　復(fù)合劑水泥水化熱試驗(yàn)結(jié)果

水泥品種及用量

%復(fù)合緩凝劑SR

%水　化　熱

J/g 3d相對(duì)變化 10001980 1.5173.9減少24.1

從表中可見(jiàn)摻SR復(fù)合劑可降低早期水泥水化熱。

4　SH、SR高效高溫緩凝減水劑緩凝減水機(jī)理

SH、SR高效高溫緩凝減水劑是一種陰離子表面活性劑，可降低液體的表面張力，在摻有適當(dāng)劑量的液相中，水泥顆粒通過(guò)表面能吸附了減水劑中的親水表面活化物質(zhì)，產(chǎn)生一種親水性膠體吸附層，這種吸附層不僅增加了水泥顆粒表面吸附水膜的厚度，增強(qiáng)了水泥顆粒間的流體動(dòng)力潤(rùn)滑。同時(shí)，在混凝土拌和過(guò)程中，可產(chǎn)生許多分布均勻的微小封閉氣泡，在混凝土拌和物中起到了類似滾珠作用，降低了混凝土內(nèi)摩擦力，從而增加了混凝土拌和物的流動(dòng)性或保持相同流動(dòng)性，亦減少拌和用水。這就是SH、SR劑可減少用水量的原因。

復(fù)合劑含有羥基、芳基等基團(tuán)結(jié)構(gòu)，這些基團(tuán)在水泥水化時(shí)，吸附在水泥顆粒表面，形成薄膜抑制水泥顆粒的水化反應(yīng)，熱量釋放減緩，這是SH、SR劑緩凝的主要原因。

5　復(fù)合緩凝劑對(duì)混凝土性能的影響

5.1　試驗(yàn)材料

(1)水泥采用廣西柳州魚峰牌525R號(hào)普通硅酸鹽水泥。

(2)粉煤灰采用田東電廠Ⅲ級(jí)灰。

(3)常態(tài)混凝土采用南寧河沙，碾壓混凝土采用巖灘電站石灰?guī)r機(jī)制人工砂。

(4)常態(tài)混凝土采用南寧5 mm～20 mm卵石，碾壓混凝土采用巖灘電站8 mm～20 mm、20 mm～40 mm、40 mm～80 mm(分三級(jí))石灰?guī)r機(jī)制人工碎石。