聚羧酸減水劑的減水率檢測標準適應性探討
時(shí)間:2021-11-23 16:07:58 人氣:466次
1聚羧酸減水劑的發(fā)展及工程應用
混凝土減水劑已經(jīng)成為現代混凝土中必不可少的重要組分,減水劑的質(zhì)量也成為影響混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一,而減水率是混凝土減水劑最關(guān)鍵的技術(shù)參數,也是評價(jià)減水劑產(chǎn)品性能和質(zhì)量的關(guān)鍵指標?;炷良夹g(shù)的發(fā)展催生了混凝土外加劑技術(shù),外加劑技術(shù)的發(fā)展又反過(guò)來(lái)促進(jìn)了混凝土技術(shù)的進(jìn)步和生產(chǎn)效率的提高。2005年以后我國高鐵建設逐漸進(jìn)入高潮,高鐵建設對高性能減水劑——聚羧酸減水劑的推廣應用起了至關(guān)重要的作用。由于鐵路項目大部分為野外暴露工程,對混凝土耐久性要求很高,而使用聚羧酸減水劑是保障混凝土耐久性的有效技術(shù)手段。在這種情況下,鐵路建設率先推廣使用了聚羧酸減水劑,催生了我國聚羧酸減水劑整個(gè)行業(yè)。
我國的聚羧酸減水劑產(chǎn)品技術(shù)在2002年以前均停留在實(shí)驗室小試階段,重大工程主要依靠進(jìn)口產(chǎn)品。之后由于中國高鐵建設的推進(jìn)發(fā)展,先后出現了mPEG(甲氧基聚乙二醇)酯類(lèi)聚羧酸減水劑(減水率為25%~35%),APEG(烯丙基聚乙二醇)醚類(lèi)聚羧酸減水劑(減水率為20%~30%),IPEG(異戊二烯基聚乙二醇)和HPEG(異丁烯基聚乙二醇)聚醚類(lèi)聚羧酸減水劑(減水率高達35%~45%),聚羧酸減水劑的減水率大幅提高,其性能也十分優(yōu)異。雖然國內聚羧酸減水劑技術(shù)得到了很大的發(fā)展與提高,但是在這些年聚羧酸減水劑使用過(guò)程中也暴露出許多問(wèn)題,如何全面反映減水劑在當今混凝土中的性能,準確反映減水劑在混凝土中的表現,為混凝土減水劑技術(shù)發(fā)展指出正確的方向,是檢測工作亟待解決的重大問(wèn)題。2000年王宇等做了萘系減水劑與聚羧酸減水劑減水率測試的對比,強調減水率測定時(shí)混凝土必須要具備好的和易性,在(80±10)mm坍落度下通過(guò)外摻粉煤灰改善混凝土和易性,得出了比較合適的聚羧酸減水劑減水率。
2006年芮君渭做了萘系減水劑在不同水泥用量下的減水率測定,發(fā)現不同水泥用量對萘系減水劑的減水率影響很大。目前用量最大的商品混凝土均為大流動(dòng)性(坍落度(210±10)mm)、高性能混凝土(大量使用礦物摻合料),膠凝材料使用量一般都大于400kg/m3,而現行的檢測標準與實(shí)際應用情況存在明顯差距,無(wú)法準確反映聚羧酸減水劑的減水率真實(shí)情況,因此,制定合適的檢測標準就變得十分迫切。
2國家及行業(yè)標準中關(guān)于減水率檢測標準的討論及試驗驗證
2.1國家標準中減水率的檢測方法
我國現行國家標準GB8076—2008《混凝土外加劑》的6.2配合比一節中,規定了減水率的檢測方法為:基準混凝土配合比按JGJ55進(jìn)行設計;摻非引氣型外加劑的受檢混凝土和其對應的基準混凝土的水泥、砂、石的比例相同;配合比設計應符合以下規定:
(1)水泥用量:摻高性能減水劑或泵送劑的基準混凝土和受檢混凝土的單位水泥用量為360kg/m3;摻
其他外加劑的基準混凝土和受檢混凝土單位水泥用量為330kg/m3。
(2)砂率:摻高性能減水劑或泵送劑的基準混凝土和受檢混凝土的砂率均為43%~47%;摻其他外加劑的基準混凝土和受檢混凝土的砂率為36%~40%;但摻引氣減水劑或引氣劑的受檢混凝土的砂率應比基準混凝土的砂率低1%~3%。
(3)外加劑摻量:按生產(chǎn)廠(chǎng)家指定摻量。
(4)用水量:摻高性能減水劑或泵送劑的基準混凝土和受檢混凝土的坍落度控制在(210±10)mm,用水量為坍落度在(210±10)mm時(shí)的最小用水量;摻其他外加劑的基準混凝土和受檢混凝土的坍落度控制在(80±10)mm。
在國標中還是考慮到了使用大流動(dòng)性混凝土來(lái)檢測聚羧酸高性能減水劑的減水率的,在2012年實(shí)施的JG/TJ377—2012《混凝土防凍泵送劑》中,減水率檢測也采用了GB8076—2008《混凝土外加劑》中的試驗方法。但行業(yè)中對這種測試減水率的方法是有不同觀(guān)點(diǎn)的,比如:這種試驗方法使用水泥用量為360kg/m3,而現在混凝土發(fā)展方向是高性能混凝土,一般情況下其膠凝材料用量超過(guò)400kg/m3,甚至超過(guò)500kg/m3。在這種情況下,應該采用膠凝材料用量大的混凝土配合比來(lái)檢測減水劑的性能,而采用現行標準的膠凝材料用量無(wú)法體現減水劑在膠凝材料用量大的混凝土配合比中的性能優(yōu)劣??紤]到全國經(jīng)濟技術(shù)發(fā)展的不平衡問(wèn)題,以后修訂標準再做考慮也不失為一種辦法。
2.2鐵路標準中聚羧酸減水劑減水率的檢測標準
聚羧酸減水劑最早是在高鐵建設中大量使用的,所以非常有必要詳細說(shuō)明鐵路標準中的減水率測定要求,在TB10424—2010《鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗收標準》中,聚羧酸系高性能減水劑的性能要求如表1所示。
從表1中可以看出,鐵路混凝土中對高性能減水劑———聚羧酸減水劑的減水率檢測規定了最好使用(80±10)mm的坍落度,這顯然是與GB8076-2008《混凝土外加劑》中不一致的地方。以下我們進(jìn)行試驗,探討哪種指標更適于聚羧酸系高性能減水劑的檢測與應用。
3試驗與討論
針對以上標準,設計了幾組試驗,結合試驗數據提出以下幾點(diǎn)討論及建議。
(1)在TB10424中“抽檢試驗用水泥宜為工程用水泥”這個(gè)提法非常合理,因為水泥和混凝土外加劑存在適應性問(wèn)題,而且這個(gè)問(wèn)題越來(lái)越突出,所以使用工程水泥既可以對實(shí)際應用有指導意義,又可以同時(shí)考察外加劑和水泥適應性問(wèn)題。
(2)在TB10424中的表6.2.5-2中規定,減水率的檢測方法是按GB8076規定來(lái)檢驗,那么按GB8076中規定:“摻高性能減水劑或泵送劑的基準混凝土和受檢混凝土的坍落度控制在(210±10)mm,用水量為坍落度在(210±10)mm時(shí)的最小用水量”,而這時(shí)就不應該是“混凝土坍落度宜為(80±10)mm”了。
(3)關(guān)于減水劑減水率的檢測方法,基準混凝土和受檢混凝土的坍落度選擇越大越有利于高性能減水劑發(fā)揮其減水效果,其試驗結果如表2和圖1所示。
由表2和圖1可以看出,高性能減水劑的作用在大流動(dòng)性混凝土中表現尤為明顯,在塑性混凝土中較差,在干硬性混凝土中減水效果最差;摻外加劑的混凝土中即使增加少量的用水量就可以大幅提高混凝土坍落度,而不摻外加劑的混凝土沒(méi)有這種現象。
(4)現在在全國范圍內泵送混凝土也是普遍使用的,目前泵送混凝土已經(jīng)普遍使用坍落度為(180±30)mm(混凝土現場(chǎng)施工實(shí)際情況一般比較偏向大坍落度,基本都在200mm以上)?;炷辽a(chǎn)主要是大流動(dòng)性混凝土,因此選擇“基準混凝土和受檢混凝土的坍落度控制在(210±10)mm”這一標準明顯更為貼近工程實(shí)際??疾鞙p水劑的減水效果,應該更重視減水劑在大流動(dòng)性混凝土中的表現。
(5)按“基準混凝土和受檢混凝土的坍落度控制在(80±10)mm”來(lái)試驗,得出的減水率較低,而這樣的減水劑使用在大流動(dòng)性混凝土中通常表現出極高的減水率,會(huì )造成混凝土離析、泌水,對用水量十分敏感,不易控制(用水量稍有波動(dòng)就會(huì )出現流動(dòng)度過(guò)小或者離析)等問(wèn)題。這種情況下即使通過(guò)減少混凝土用水量也難以調整,用水量減少到一定程度會(huì )出現坍落度很大但混凝土流動(dòng)速率很慢,混凝土發(fā)黏、“抓底”的現象,造成泵送和澆筑困難,并且混凝土成型后出現“蜂窩、麻面”等質(zhì)量問(wèn)題。
(6)在鐵路混凝土中由于這樣的減水劑不適合工地現場(chǎng)使用,就出現了送檢樣和實(shí)際使用產(chǎn)品不符的情況,這樣反而是實(shí)際使用的外加劑處在不受控狀態(tài)。
(7)在試驗操作中摻有高性能減水劑的混凝土在小坍落度范圍不易控制,坍落度控制在(80±10)mm
是非常困難的,一般需要多次的試驗嘗試,給試驗的可操作性帶來(lái)困難,也使試驗數據的再現性降低。
(8)鐵路混凝土用聚羧酸減水劑要通過(guò)TB10424的檢驗,就要使用高濃度的聚羧酸減水劑,由于減水劑為高分子表面活性劑,引氣一般較多,這時(shí)含氣量就很容易超標(含氣量>3%),需要使用大劑量的消泡劑進(jìn)行消泡處理。符合鐵路混凝土標準的減水劑在實(shí)際工程中應用效果較差,與工程中使用的大流動(dòng)性泵送混凝土的適應性問(wèn)題突出。
(9)GB8076中規定了不同類(lèi)型減水劑的減水率測定時(shí)的水泥用量:摻高性能減水劑或泵送劑的基準混凝土和受檢混凝土的單位水泥用量為360kg/m3;摻其他外加劑的基準混凝土和受檢混凝土單位水泥用量為330kg/m3。為了驗證標準的局限性,設計了不同水泥用量下的減水率測定試驗(水泥用量分別為360kg/m3,460kg/m3,560kg/m3),其試驗結果如表3所示。
由表3可以看出,聚羧酸減水劑在不同水泥用量下測定的減水率是有很大區別的,同一聚羧酸減水劑在不同水泥用量的配合比下測試其減水率,其減水效果差異很大,減水率最大差值為12%。
4結論
減水率的檢測方法應該準確反映減水劑的使用性能和效果,應該針對目前使用廣泛的混凝土進(jìn)行,應科學(xué)的將檢測工作與工程實(shí)踐相結合,以有效的指導工程實(shí)踐。聚羧酸高性能減水劑是隨著(zhù)高性能混凝土發(fā)展起來(lái)的,高性能混凝土其中最基本的一項性能就是高流動(dòng)性,應該使高性能減水劑的檢測工作也統一到高
流動(dòng)性上面來(lái)。
(1)對高性能減水劑檢測來(lái)說(shuō),摻高性能減水劑或泵送劑的基準混凝土和受檢混凝土的坍落度控制在
(210±10)mm,用水量為坍落度在(210±10)mm時(shí)的最小用水量,才能最大限度發(fā)揮高性能減水劑的優(yōu)勢和特點(diǎn);
(2)減水率的大小與減水劑種類(lèi)、水泥用量和混凝土坍落度有密切關(guān)系;
(3)聚羧酸減水劑減水率檢測標準的制定,應該結合實(shí)際使用情況,采用更加規范、合理的檢測方法,為聚羧酸減水劑的推廣應用提供支持。
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