聚羧酸高性能減水劑配制防凍泵送劑的研究與應用

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聚羧酸類高性能減水劑從分子結(jié)構(gòu)、作用原理和在混凝土中的表現(xiàn)行為與傳統(tǒng)減水劑有很大區(qū)別。其主要性能特點：摻量低、減水率高，混凝土拌合物工作性及工作性保持性好，外加劑中氯離子和堿含量較低,用其配制的混凝土收縮率較小、可改善混凝土的體積穩(wěn)定性和耐久性，對水泥的適應性較好，生產(chǎn)和使用過程中不污染環(huán)境。由于其優(yōu)異的性能，因此大量用于工業(yè)與民用建筑、市政工程、橋梁隧道、公路、鐵路和水利等工程的冬期混凝土的施工中。

冬期施工的泵送混凝土、商品混凝土要求混凝土外加劑在具有泵送功能的基礎(chǔ)上，同時要具有防凍功能，使泵送施工的混凝土早期免遭凍害，混凝土強度能正常發(fā)展。

我們對采用聚羧酸系高性能減水劑配制冬期施工用的混凝土防凍泵送劑進行了大量試驗研究，制備出了具有良好的低負溫條件下儲存穩(wěn)定性、抗凍害能力等優(yōu)異性能的防凍泵送劑，并在工程中大量應用。

另外，對制定防凍泵送劑的行業(yè)標準進行了探討。我國用于冬期泵送混凝土施工的防凍泵送劑的生產(chǎn)應用已有十余年的歷史，防凍泵送劑的性能及其應用技術(shù)也相對成熟，目前還沒有防凍泵送劑的國家或行業(yè)標準，這就給防凍泵送劑的生產(chǎn)、檢驗、驗收及監(jiān)督檢查帶來了困難。我們結(jié)合對防凍泵送劑的研究，探討制定防凍泵送劑行業(yè)標準的可行性。

一、試驗材料與試驗

1.試驗材料

水泥：山東水泥集團東岳牌P·O42．5R水泥、基準水泥。防凍泵送劑：NC-J防凍型聚羧酸高性能減水劑，山東省建筑科學研究院混凝土外加劑廠生產(chǎn)。骨料：細骨料，泰安河砂，細度模數(shù)2.6～3.0；粗骨料，濟南產(chǎn)石灰?guī)r碎石，粒徑5mm～10mm和1mm～20mm。符合《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標準》JGJ52-2006的要求。水：自來水，符合《混凝土拌合用水標準》JGJ63-2006的要求。

2．試驗方法與結(jié)果

試驗方法主要依據(jù)：《混凝土外加劑》GB8076-1997，《混凝土防凍劑》JC475-2004，《混凝土泵送劑》JC473-2001，《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》GB50080-2002，《普通混凝土力學性能試驗方法標準》GB50081-2002。

外加劑在負溫下存儲穩(wěn)定性試驗：將盛有500g液體外加劑的杯子放入規(guī)定溫度下的冷凍箱中，觀察外加劑在規(guī)定時間的變化情況。結(jié)果見表l。

按照《混凝土防凍劑》JC475-004規(guī)定的試驗方法進行。水泥采用山水P·O42.5R，水泥用量為330kg/m3，基準混凝土和受檢混凝土都是小坍落度，試驗時混凝土坍落度分別為60mm和95mm，試驗結(jié)果見表2。

按照《混凝土泵送劑》JC473-2001規(guī)定檢驗泵送劑的混凝土配合比，水泥用量為390kg/m3，基準混凝土的坍落度為70mm，受檢混凝土坍落度為210mm。檢驗摻加防凍泵送劑的混凝土抗凍害性能時，受檢混凝土的養(yǎng)護按照《混凝土防凍劑》JC475-2004規(guī)定的試驗方法進行。采用基準水泥試驗結(jié)果見表3，采用山水P·O42．5R水泥，試驗結(jié)果見表4。

二、試驗結(jié)果分析

1.液體防凍泵送劑負溫下存儲的穩(wěn)定性

液體復配產(chǎn)品應該具有良好的穩(wěn)定性，不得出現(xiàn)渾濁、分層沉淀、析晶現(xiàn)象；同時具有良好的疊加協(xié)同效應，使其具有更加優(yōu)異的技術(shù)性能，使某些性能得到改善或者提高。

常規(guī)的液體防凍劑和液體防凍泵送劑中都含有大量防凍鹽，在低負溫條件下會出現(xiàn)以下狀況：變稠、沉淀、析晶。外加劑的這些變化會給用戶帶來很多麻煩，為了防止這些問題的出現(xiàn)，在《混凝土外加劑應用技術(shù)規(guī)范》GB50119-2003中，要求儲存液體防凍劑的設備應有保溫措施。

由于聚羧酸系高性能減水劑具有獨特的性能，和其他化學外加劑的復配存在相容性問題。經(jīng)過大量試驗研究，研制出由聚羧酸系高性能減水劑與有機、無機防凍組分復配而成的NC-J防凍泵送劑，在低負溫下具有良好的穩(wěn)定性。

2.混凝土拌和物性能

冬期施工，在低溫或負溫下混凝土的流變性能與常溫下的不同，防凍組分、早強組分會造成混凝土的坍落度損失過快、坍落擴展度過小，表現(xiàn)出混凝土具有一定的坍落度值，但混凝土明顯流動性很差或“不流”，給商品混凝土的遠距離運輸和混凝土的遠距離泵送造成很多的不便，在泵管泵出的混凝土往往呈現(xiàn)出一截一截的“混凝土柱”，混凝土的工作性能(尤其流動性)很差，很難施工，在施工墻、柱等狹窄的結(jié)構(gòu)部位時，很可能會造成混凝土經(jīng)振搗后不能很好密實，進而造成工程質(zhì)量問題。

總之，按照《混凝土防凍劑》JC475-2004規(guī)定的試驗方法進行，NC-J防凍泵送劑完全滿足要求。按照《混凝土泵送劑》JC473-2001規(guī)定檢驗泵送劑的方法，水泥用量多為390kg/m3，即使坍落度為210mm，受檢混凝土和小坍落度的基準混凝土相比，按照《混凝土防凍劑》JC475-2004規(guī)定的試驗方法檢驗摻加防凍泵送劑的混凝土抗凍害性能，也能滿足要求。

三、工程應用舉例

NC-J防凍泵送劑在大量的重點工程中得到應用，如：京滬高速鐵路、津秦高速鐵路、棗臨鐵路、黃島火車站、濟南西客站、榮城核電、濟南建邦黃河大橋等；在商品混凝土中也得到較為廣泛的應用，如：濟寧中建混凝土公司、濟寧華能混凝土公司、青島金鑫混凝土公司、威海威建集團混凝土公司、濟南魯橋混凝土公司等。

現(xiàn)以濟南西客站為例：京滬高鐵濟南西客站是京滬高速鐵路的5個主客站之一，是濟南都市圈內(nèi)重要的綜合交通樞紐。西客站片區(qū)場站一體化設施總建設規(guī)模約45萬平方米，包括高鐵站房、地下出租車通道、軌道交通1號線、東西廣場等。西客站工程于2008年6月開工，計劃2011年12月竣工并投入使用。

工程由濟南鐵路局負責建設，濟鐵監(jiān)理公司監(jiān)理，中鐵十二局集團有限公司施工。進入冬期施工，我們根據(jù)中鐵十二局的要求，利用工地用材料，在實驗室對冬期施工混凝土進行了試驗研究。

試驗結(jié)果表明，即使摻加大量的粉煤灰，由于膠凝材料總量多，摻加防凍泵送劑后，混凝土仍然具有很好的抗凍害性能，室外自然氣溫養(yǎng)護下混凝土強度發(fā)展良好，完全滿足施工要求。

1．NC-J防凍泵送劑是由聚羧酸系高性能減水劑與有機、無機防凍組分復配而成的，在低負溫下具有良好的穩(wěn)定性能。

2．按照《混凝土泵送劑》JC473-2001規(guī)定檢驗泵送劑的試驗方法，摻加NC-J防凍泵送劑的混凝土坍落度為210mm，和小坍落度的基準混凝土相比，各齡期混凝土強度都大幅度提高，28d提高25％以上。

3．按照《混凝土泵送劑》JC473-2001規(guī)定檢驗泵送劑的混凝土配合比，按照《混凝土防凍劑》JC475-2004規(guī)定檢驗防凍劑的試驗方法檢測摻加NC-J防凍泵送劑的混凝土抗凍害性能，也能滿足要求。