使用聚羧酸类减水剂的混凝土泌水调控措施

2017/7/11
来源:砼话

核心提示:重点工程中对混凝土的性能要求越来越精细化,面对原材料整体品位下降的现状,如何稳定预拌混凝土的各项工作性能已成为施工单位、混凝土搅拌站、减水剂厂家等相关单位亟需解决的问题。羧酸类减水剂作为最新一代的混凝土减水剂,具有高减水、高保坍、绿色环保、可从分子结构层面量身定制等众多优点。

  1 前言

  重点工程中对混凝土的性能要求越来越精细化,面对原材料整体品位下降的现状,如何稳定预拌混凝土的各项工作性能已成为施工单位、混凝土搅拌站、减水剂厂家等相关单位亟需解决的问题。羧酸类减水剂作为最新一代的混凝土减水剂,具有高减水、高保坍、绿色环保、可从分子结构层面量身定制等众多优点。随着技术升级,聚羧酸减水剂价格也基本与传统萘系、脂肪族类产品达到同一水平,应用范围呈爆发式发展。在一些混凝土技术相对成熟的地区,聚羧酸在商混中的应用已经超过六成。但是,技术的更新换代,也暴露出一些需要解决的问题,比如在聚羧酸的具体工程应用过程中,会遇到对砂石含泥量敏感、泌水率不易调控等问题,本文专门就泌水指标调控提出几种有效可行的方案。

 2 混凝土泌水的形成及影响

  混凝土浇注与捣实后初凝前,在骨料的重力挤压作用下,流动性较好的水泥浆和水上浮。部分水分向外上浮至混凝土上表面,产生泌水,同时出现浮浆层。

  在新拌混凝土表面产生少量的泌水是正常的现象,对于新拌混凝土及硬化混凝土的质量也没有不利的影响[1],适量泌水还有助于防止表面裂缝的产生。

  3 泌水调控措施

  使用聚羧酸类减水剂的混凝土,相比使用传统萘系、脂肪族减水剂的混凝土,大多数情况下泌水会低一些,较少的情况泌水会大一些。但是一旦使用羧酸的混凝土出现过度泌水情况,往往调整起来难度是较大的。

  3.1 聚羧酸减水剂分子机构设计

  聚羧酸高性能减水剂可以通过不同的方式减少泌水。首先,聚羧酸减水剂在保证水泥基材料工作性的前提下减少用水量,当拌合物用水量减少时,泌水将显著降低[2]。其次,聚羧酸减水剂具有极好的分散作用,能够将水泥颗粒充分分散到水中,阻止较大颗粒的沉降,从而降低泌水。第三点,聚羧酸分子被吸附在水泥颗粒表面,使水泥颗粒相互排斥,减小絮结在一团的有效水泥颗粒粒径,延缓沉降速度,减少泌水。另外一个优势是,聚羧酸类减水剂的分子具有很强的定制性。分子量较小时,分散性会增加,泌水稍微降低,但同时带来的混凝土流动性损失也应在考虑范围内。类似于分子量对泌水的影响,聚羧酸分子中的主链吸附基团含量、接枝链密度、支链长短等因素对混凝土的泌水都产生影响。

  3.2 聚羧酸减水剂中添加辅料

  在聚羧酸减水剂中添加辅料,如引气剂、消泡剂、促凝剂、缓凝剂、黏度调节剂等都能改善混凝土泌水。引气剂能够减小水的表面张力,引入微小气泡。由于所带的静电荷极性不同,这些微小气泡会吸附在水泥颗粒表面,吸附着气泡的水泥颗粒的平均密度减小,降低沉降速度从而降低泌水[3]。消泡剂机理类似,作用相反。

  促凝剂能够缩短凝结时间,因而固体颗粒沉降时间也将缩短,表面泌水减少。相反地,缓凝剂会增大泌水率,因为它延长了水上升至新拌水泥浆表面的时间。

  黏度调节剂用于改善拌合水的黏度,进而调节固体颗粒沉降速度,实现对泌水的调节。

  3.3 混凝土骨料级配

  适宜的骨料级配,有助于减少泌水,主要体现在砂率、砂的模数两个方面。

  砂率过小时,砂浆量不足,不能在粗骨料的周围形成足够的砂浆层起润滑和填充作用,会降低混合物的流动性,使混凝土拌合物的粘聚性、保水性变差,使混凝土混合物显得粗涩,粗骨料离析,水泥浆流失,水分易析出。适当增加砂率可减少泌水;反之可增加泌水。

  砂的模数对泌水的影响,实际上是指骨料中最小的颗粒部分,尤其是粒径小于0.315mm的部分,对混凝土保水性能尤为关键。适当降低砂的模数,或者添加适量粉砂,有助于减少混凝土泌水;反之可增加泌水。

 3.4 混凝土掺合料

  混凝土的泌水,实质上可以看成是一种更细层次上的离析,水作为液相,所有的固体颗粒统统为固相,泌水的过程就是水的粘滞阻力已不足以克服水泥颗粒的重力的过程。这时考虑掺入一些较细的混合材,如较细的粉煤灰、硅灰等,由于这些材料颗粒较小,不至于与水产生分离,而与水均匀的混合在一起共同构成液相,增大液相粘度,以增强阻止水泥颗粒在重力作用下沉降的能力,因而可减少泌水。

  3.5 水泥

  水泥对混凝土的泌水贡献主要两个方面,一个是细度,一个是掺合料。

  水泥细度的增加对减少泌水有两个积极作用,首先,水泥颗粒粒径的减小意味着沉降速度减缓。另外,水泥颗粒越细,比表面积越大,与水反应的速度加快,黏度增大,系统凝结和硬化也将加快,因此导致固体颗粒沉降的有效时间减少,进而使泌水量减少。

  水泥掺合料的品种不同,也会导致泌水率的差异,这一点与混凝土中掺合料的作用相同,此处不再赘述。

 4 案例

  无锡地铁3号线中铁十四局某工地C30泵送混凝土,配比如下。

  该配比在拌楼大试时发现泌水率偏高,混凝土静置极易离析,泵送时堵管风险较大。为保障工程质量,该配比需适当下调泌水率。在混凝土配比不宜大幅调整的情况下,首选了调整减水剂、并在减水剂中添加辅料的思路。通过调整聚羧酸分子量和接支链种类,适当降低了聚羧酸分散性、增加了黏度;经跟踪,硬化后的混凝土表面无裂缝,各项耐久性指标优异。

  5 综述

  混凝土的泌水是把双刃剑,只有控制适宜的泌水率,才能保障混凝土的顺利浇筑和硬化后的各项指标。泌水指标受减水剂、掺合料、水泥、骨料及气温、配合比、施工方法等多种因素的影响,实践证实,文中几种对泌水的调控措施是可行有效的。在发现混凝土泌水率过高或过低时,上下游各相关单位包括施工方、混凝土公司、原材料供应商尤其是外加剂厂家及时采取措施,选用一种或多种方案,控制泌水率在合理范围,有助于消除工程隐患,确保工程质量。

  参考文献:

  [1] 钱觉时.建筑材料学[M].武汉理工大学出版社,2007:185.

  [2] GB8076-2008.混凝土外加剂[Z].

  [3] 文梓芸,钱春香,杨长辉.混凝土工程与技术[M].武汉理工大学出版社,2004:31.

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