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簡述減水劑在混凝土中的應(yīng)用
摘要:混凝土外加劑有很多種類,主要按其功能分類,有高性能減水劑、高效減水劑、普通減水劑、引氣減水劑、泵送劑、早強(qiáng)劑、緩凝劑和引氣劑等。高性能減水劑是近年開發(fā)的新型外加劑,目前主要使用品種為聚羧酸鹽類產(chǎn)品,它具有“流狀”的結(jié)構(gòu)特點,根據(jù)其組成的分子設(shè)計引入不同功能團(tuán),控制成分比例和反應(yīng)條件可生產(chǎn)出具有各種不同性能和特性的高性能型、早強(qiáng)型、標(biāo)準(zhǔn)型和緩凝高性能型等減水劑,該類減水劑也可摻入不同組分復(fù)配而成。其減水效率高,混凝土拌合物工作性及工作性保持性較好,氯離子和堿含量較低,有效改善體積穩(wěn)定性和耐久性,并與水泥適應(yīng)性好,能很好地滿足混凝土的施工要求,極大地降低了混凝土蜂窩、麻面等缺陷,硬化后的混凝土強(qiáng)度高,飾面效果好。而其生產(chǎn)和使用過程中不污染環(huán)境,是環(huán)保型外加劑。
關(guān)鍵詞:混凝土施工 減水劑
1 使用外加劑提高有關(guān)效益
混凝土中摻加有關(guān)外加劑,如高效減水劑和早強(qiáng)劑,可使混凝土的7天強(qiáng)度提高1倍以上,降低泌水率,提高減水率,并在標(biāo)養(yǎng)28天后抗壓強(qiáng)度比可達(dá)到150%以上,這樣在配制高強(qiáng)或超高強(qiáng)度混凝土就易于實現(xiàn)。在混凝土摻加有關(guān)外加劑提高強(qiáng)度同時,改善了其和易性和泌水性,調(diào)節(jié)含氣量,提高耐腐蝕性,減弱堿-集料反應(yīng),提高鋼筋抗銹能力,提高粘結(jié)力,這不但擴(kuò)大了混凝土的使用范圍,并節(jié)省了建筑材料,節(jié)約水泥或替代特種水泥。而在混凝土中摻加緩凝型減水劑,可調(diào)節(jié)凝結(jié)時間、改善可泵送性,延緩了砼凝結(jié)時間和硬化時間,可滿足不同工程,特別是大體積混凝土工程的施工及質(zhì)量要求。在混凝土中選用外加劑時,要同時考慮水泥的品種和其他成分的特性,并根據(jù)目的不同選擇不同類型減水劑,選用時既要考慮經(jīng)濟(jì)性,又要注意減水劑的質(zhì)量穩(wěn)定性。如遇到水泥和外加劑不適應(yīng)的問題,必須通過試驗排除有關(guān)因素,選擇適當(dāng)?shù)臏p水劑類型,分析水泥有關(guān)質(zhì)量問題,確定合適摻量,砼配合比影響等。在幾種外加劑復(fù)合使用時,需注意品種之間的相容性及對砼性能的影響,使用前應(yīng)進(jìn)行試驗,如聚羧酸系高性能減水劑與萘系減水劑不宜復(fù)合使用。隨著混凝土外加劑的發(fā)展和應(yīng)用,克服了工程中存在的“強(qiáng)度低、自重大、脆性高”等弱點,并確保了工程施工的連續(xù)性,大大縮短了工期,推動了流態(tài)混凝土技術(shù)及泵送澆注新工藝的發(fā)展,加速了商品混凝土的發(fā)展。而商品混凝土的發(fā)展給我國建筑業(yè)帶來了很好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境保護(hù)效益,進(jìn)一步推動了建筑業(yè)的發(fā)展和建筑技術(shù)的提高。
2 實現(xiàn)混凝土施工中的低用水量的技術(shù)途徑
混凝土工作性特性是流動性和其強(qiáng)度的控制,主要取決于混凝土單位用水量和水灰比(水膠比)。我國現(xiàn)行混凝土設(shè)計規(guī)范中混凝土用水量的取值是依據(jù)混凝土坍落度和石子最大粒徑確定的。設(shè)計高性能混凝土配合比時,用水量仍以滿足其工作性為條件,按規(guī)范所列經(jīng)驗數(shù)據(jù)選用。往往用水量的多少,對控制砼強(qiáng)度的高低是有直接影響因素。有時在未使用有關(guān)外加劑時候,使用一定用水量時雖然滿足了和易性(即坍落度要求),但是其強(qiáng)度往往上不去,甚至達(dá)不到設(shè)計強(qiáng)度,這是因為水灰比大了,并且水泥的用量又要滿足有關(guān)規(guī)范要求,所以就無法設(shè)計出一個合理的配合比;而砼在較低塌落度時候,強(qiáng)度是比較容易提高的,但其和易性是不行的。所以,為了既保證和易性又要保證強(qiáng)度的不降低甚至提高,就必須使用有關(guān)外加劑。許多流動性混凝土利用高效減水劑的減水作用,改善了混凝土的和易性,并減少水泥用量,不僅達(dá)到同樣的混凝土標(biāo)號,節(jié)約了水泥15%~25%,而且使流動性混凝土施工省力、工效提高、造價低,大大滿足了現(xiàn)代化施工要求和特種工程需要。
3 需掌握外加劑的摻量
每種外加劑都有適宜的摻量,并且由于生產(chǎn)廠家的不同,即使同一種型號外加劑,不同的用途都有不同的適宜的摻量。而且不能單憑廠家推薦用量來確定摻量,還需要通過試驗試拌來確定。如果在摻量過大,不僅在經(jīng)濟(jì)上不合理,而且可能造成質(zhì)量事故。如對有引氣、緩凝作用的減水劑,尤其要注意不能超摻量。如對于粉劑和水劑又有不同摻量要求,粉劑摻量需少點,因其濃度更高,不宜大量摻入。高效減水劑摻量過小,失去高效能作用,而摻量過大(>1.5%),則會由于泌水而影響質(zhì)量。氯離子的限制是有要求的,過量會引起鋼筋銹蝕等等來控制外加劑的摻量?傊,影響外加劑摻量的因素較多,在摻加減水劑之前,需通過試驗取得用途不同的適量摻量,有關(guān)試驗可根據(jù)國標(biāo)《混凝土外加劑GB 8076-2008》和有關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對所摻的外加劑量的減水率、泌水率、含氣量、凝結(jié)時間之差、抗壓強(qiáng)度比、收縮性等進(jìn)行試驗。
外加劑需采用適宜的摻加方法。在混凝土攪拌過程中,外加劑的摻加方法對外加劑的使用效果影響較大。如減水劑摻加方法大體分為先摻法(在拌合水之前摻入)、同摻法(與拌合水同時摻入)、滯水法(在攪拌過程中減水劑滯后于水2~3min加入)、后摻法(在拌合后經(jīng)過一定的時間才按1次或幾次加入到具有一定含量的混凝土拌合物中,再經(jīng)2次或多次攪拌)。不同的摻加方法將會帶來不同的使用效果,不同品種的減水劑,由于作用機(jī)理不同,其摻加方法也不一樣。影響外加劑摻加方法的因素主要有水泥品種、減水劑品種、減水劑摻量、摻加時間及復(fù)合的其它外加劑等,均宜通過試拌確定。
4 新型外加劑中的聚羧酸高性能減水劑
該品種減水劑是國內(nèi)外近年來開發(fā)的新型品種,具有“流狀”的結(jié)構(gòu)特點,有帶有游離的羧酸陰離子團(tuán)的主鏈和聚氧乙烯基側(cè)鏈組成,用改變單體的種類,比例和反應(yīng)條件可生產(chǎn)出各種不同性能和特性的高性能減水劑。而由分子設(shè)計引入不同功能團(tuán)可生產(chǎn)出早強(qiáng)型、標(biāo)準(zhǔn)型和緩凝型高性能減水劑。其具有更高的減水率、更好塌落度保持性能、較小干燥收縮,且具有一定引氣性能的減水劑。
聚羧酸高性能減水劑主要技術(shù)特征:
4.1 聚羧酸系高效減水劑摻量低,減水率高 聚數(shù)酸系高效減水劑摻量占膠凝材料的0.80%-1.25%,減水率可達(dá)(20-35)%,與粉煤灰配合使用,使得水膠比較低,適應(yīng)配制中、高強(qiáng)度的高性能混凝土。
4.2 混凝土流動性大,坍落度損失小 由于聚羧酸系高效減水劑良好的分散穩(wěn)定性,聚羧酸系高效減水劑所配制的大流動性混凝土( 坍落度≥180mm)經(jīng)時損失小,一小時基本無坍落度損失,二小時經(jīng)時損失小于15%,彌補(bǔ)了常用萘系高效減水劑配制的混凝土坍落度損失大、易泌水等方面的缺陷,與粉煤灰配合使用,減水劑的小摻量即可獲得優(yōu)異的流動性,適應(yīng)生產(chǎn)商品混凝土的工藝要求,特別對于泵送混凝土不易發(fā)生堵管現(xiàn)象。
4.3 與膠凝材料的適應(yīng)性良好 工程實踐中,不同廠家生產(chǎn)的水泥配制泵送混凝土,同時摻有大量的粉煤灰,聚羧酸系高效減水劑摻入后,與不同水泥的相容性較好,無明顯泌水離析、阻礙混凝土強(qiáng)度增長的現(xiàn)象產(chǎn)生,并因其高減水率,適應(yīng)與粉煤灰配合使用,減小了粉煤灰混凝土的收縮,又使混凝土可泵性得到明顯改善,而且提高了混凝土的耐久性;炷猎O(shè)計強(qiáng)度等級相同時,水泥用量增加,減水劑用量隨著少量增加,水膠比下降,混凝土強(qiáng)度提高;不同設(shè)計強(qiáng)度等級的混凝土,減水劑用量隨著膠凝材料用量增加而少量增加,水膠比下降,混凝土的強(qiáng)度隨之提高,但混凝士和易性總體保持穩(wěn)定,坍落度可達(dá)(180-240)mm。
4.4 適應(yīng)澆筑防水抗?jié)B混凝土,對施工環(huán)境溫度要求低 羧酸系高效減水劑配制泵送商品混凝土,由于混凝土流動性大,易于澆筑密實,加之聚合物對水化產(chǎn)物的聚合活性,生成具有膠凝狀態(tài)的水化物填充空隙,混凝土密實度、強(qiáng)度大幅度提高,聚合物的填充作用和聚合物膜的密封作用使混凝土抗?jié)B抗裂的性能得到改善;并且粉煤灰摻量大,混凝土水化熱小,減水劑的保塑功能明顯,適宜大體積混凝土及夏季施工,對于冬季施工,因為水膠比較低,聚合物形成的空間柔性網(wǎng)絡(luò),提高了混凝土拌合物的粘聚力,使得混凝土早期抗凍性能增強(qiáng)。
5 結(jié)論
隨著混凝土減水劑品種的不斷開發(fā)增加,質(zhì)量逐步提高,在混凝土施工中的應(yīng)用日益廣泛,越來越多的人認(rèn)識到外加劑是混凝土中除水泥、砂、石和水之外的不可缺少的第五種材料;炷镣饧觿┑奶攸c是品種多、摻量小、在改善新拌和硬化混凝土性能中起著重要的作用。外加劑的研究和應(yīng)用促進(jìn)了混凝土施工新技術(shù)和新品種混凝土的發(fā)展研究會更加深入,因此一定會在建筑業(yè)中發(fā)揮巨大的作用并產(chǎn)生良好的效益。
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