聚羧酸系高效减水剂在工程应用中的适应性研究

2008年第7期

RailwayEngineering

121

文章编号:100321995(2008)0720121203

聚羧酸系高效减水剂在工程应用中的适应性研究

齐淑芹1,段　彬2

(11淄博鲁润工程管理咨询有限公司,山东淄博　255000;21山东华伟银凯建材有限公司,山东淄博　2510)

摘要:聚羧酸系高效减水剂作为新一代高性能外加剂,已经在大型工程中应用,但存在许多适应性的问题。分析就聚羧酸系高效减水剂在工程应用中所出现的问题及影响因素,指出聚羧酸系高效减水剂对

胶凝材料、砂和石质量变化的敏感性较强,供使用单位参考。关键词:聚羧酸　高性能混凝土　减水剂　流动度中图分类号:TU5281042　文献标识码:B

　　聚羧酸系高效减水剂从分子结构上和减水作用的机理上均不同于传统的萘系、胺基磺酸盐系减水剂。它具有极强的分散能力,反映到工程应用中表现为很小的掺量就能呈现出很高的减水效率,使混凝土获得很高的流动性,聚羧酸系高效减水剂的减水率可高达30%～40%;利用酸系高效减水剂产品的分子结构和分子量的可调节性和可设计性,可获得不同功效的减水剂产品,如缓凝型、高保塑型和早强型等产品。

聚羧酸系高效减水剂具有低掺量、低碱含量、低氯离子含量、低收缩率、高减水率、高保塑和高体积稳定性,对各种水泥及掺合料有很好的适应性,能显著改善新拌混凝土的工作状态,使硬化后混凝土的物理力学指标明显提高,能明显提高混凝土的耐久性,以及抗变形能力,从而延长混凝土结构的使用寿命。特别适合于配制大量掺加活性混合料的高性能混凝土,以及高流态、高保塑自密实混凝土。我国在建的铁路客运专线工程、大型桥梁工程以及超高层建筑的高性能混凝土的制备,大多数采用了聚羧酸系高效减水剂。

聚羧酸系减水剂对混凝土材料品质化较敏感,在工程应用中,由于我国地域辽阔,气候和施工环境差异较大,各地的胶凝材料和粗细骨料品种多,工程的施工工艺各不相同,外加剂在工程应用中适应性表现不同,因此,研究聚羧酸系高效减水剂在工程应用中的适应性非常重要。

要原因如下:

111　水泥品种的影响

在工程应用中,聚羧酸系产品对使用不同品种或不同产地的水泥在作用效果上存在很明显的差异。这是由于水泥中的矿物组成有差异,水泥掺料的来源复杂,用一种减水剂效果不理想,另外最近几年水泥生产企业过分追求早强,水泥细度高增加了对减水剂的吸附效果,也影响了减水剂效能的发挥。例如:客运专线某标段,在砂、石、掺合料相同的情况下,用NOF2AS聚羧酸系高效减水剂,混凝土选择了两家水泥企业生产的P104215水泥,施工C30灌注桩混凝土试配坍落度要求220～240mm,且1h后坍落度≥180mm;选用A水泥时,NOF2AS掺量为018%时,混凝土坍落度是230mm,扩展度是570mm,且2h后几乎不损失;但采用B水泥时,外加剂的掺量为为018%时,混凝土状态差,不流动,增加掺量为113%时,混凝土的工作状态才能满足要求,但损失的较快;A和B两种水泥采用相同配合比,外加剂选用了国外著名品牌的产品进行试配,其结果是相同的;虽然A和B两种水泥各项指标经检验合格,但是对于减水剂的相容性或匹配效果却有很大差别,南方某品牌水泥在某长江大桥C30灌注桩试配中,NOF2AS高效减水剂掺量达到0165%时,混凝土即达到施工要求。水泥生产原材料的差异,使减水剂的工程适应性的表现差异较大,即使是同厂家的水泥,新出厂的水泥和存放一定时间后的水泥相比,其适应性也有明显的区别。

112　减水剂掺量及用水量的影响

聚羧酸系减水剂在工程应用中,效果不理想的主

任何一种减水剂在实际应用中都存在一个最佳掺量的问题,最佳掺量取决于水泥的品种、水泥用量,以

收稿日期:2008201210;修回日期:2008204220

作者简介:齐淑芹(1965—),女,山东淄博人,工程师。

1　聚羧酸系减水剂适应性的影响因素

及掺合料的质量,在工程应用之前,必须根据水泥,掺合料的情况经反复试配,找出聚羧酸系减水剂的最佳

　　　　　　122铁　道　建　筑July,2008

掺量以及最佳用水量(水胶比),工程应用中密切关注胶凝材料的变化,并根据其变化对掺量进行小幅度的调整,使新拌混凝土达到所要求的状态。113　掺合料的影响

高性能混凝土中矿渣较细,掺合材料中有大量粉煤灰,但掺合料细度及质量的变化对聚羧酸系高效减水剂性能的发挥有很大影响。质量达不到要求的掺合料能严重影响新拌混凝土的状态,一般来讲矿粉的适应性较好,但掺加比例过大易出现泌水,而粉煤灰应严格控制达到Ⅱ级以上的要求,Ⅲ级灰则明显降低外加剂的减水率。114　骨料的影响

砂、石含泥量指标对减水剂的性能发挥有很大影响,尤其是砂子的含泥量,当含泥量>3%时,减水剂的性能明显下降。适当增加掺量也很难达到满意的流动度。在济南某工程C30灌注桩混凝土,试验试配时聚羧酸减水剂(NOF2AS)掺量为110%即能达到工程要求的流动度及扩展度,但在实际的应用中由于砂、石的含泥量(主要是砂子)大,搅拌混凝土时经常出现流动度变小的情况,一般经适当提高减水剂掺量即能解决问题。但当减水剂掺量提高至117%时,仍不能满足要求,经检测砂子含泥量已>6%。施工实践证明,当含泥量>3%时对减水剂影响就很明显,但含泥量>5%时单纯提高减水剂掺量已不能解决问题。另外,石子的级配及针、片状含量对聚羧酸减水剂的影响也是很

明显的,相同配比的情况下,石子的针、片状含量增加,使得混凝土的流动度下降,扩展度减小,且容易出现泌水、离析等问题,此时,除了对混凝土配合比进行大的

调整,只改变减水剂的掺量或含气量很难达到满意的效果。

2　NOF2AS聚羧酸高效减水剂工程应用实例

211　南京某长江大桥引桥C30混凝土灌注桩工程大桥引桥C30混凝土灌注桩施工中,原材料为:海螺牌P1O4215水泥,粉煤灰为Ⅰ级灰,砂子为水洗中砂,细度模数216～219,石子为连续级配的碎石、粒径为5～25mm,基本无针片状颗粒,砂、石非常洁净,含泥量<015%,外加剂为NOF2AS聚羧酸高效减水剂。

工程原定外加剂掺量为018%,经试配发现掺量>017%时,混凝土易离析、泌水、抓底,状态不理想。经调整掺量降至0165%时获得了满意的施工效果,工程应用配合比见表1,表2为施工混凝土实测参数。

表1　工程应用配合比

水泥

230kgΠm3

NOF2AS

粉煤灰砂子石子用水量

减水剂

2160kgΠm3

190kgΠm3780kgΠm31034kgΠm3133kgΠm3

胶材总量粉煤灰掺量

420kg

45%

砂率

43%

混凝土密度

2370kgΠm

3

水胶比

0133

外加剂掺量

0165%

表2　施工混凝土实测参数

混　凝　土　状　态　参　数

初始坍落度

230mm

混凝土抗压强度ΠMPa

1h扩展度530mm

初始扩展度

570mm

初凝时间

14h30min

含气量

316%

1h坍落度215mm

终凝时间

19h

泌水率

12%

3d2411

7d3518

28d4712

212　某客运专线C55现浇混凝土梁

该工程由于施工环境复杂,除采用预制梁外,许多地段设计为现浇梁,混凝土等级为C55泵送施工,混凝

土运输距离较长,加之该地段交通车辆较多,应考虑混凝土的保坍性,但混凝土强度等级高,胶凝材料用量较大,易造成混凝土的黏性大,不利于泵送。本地的砂、石材料质量一般,主要是含泥量不易控制。以上诸多因素都是配合比设计中以及施工过程中所要考虑的问题。

原材料为山铝P1O5215水泥;鲁新牌矿渣粉;砂子为中砂,细度模数217～310;含泥量115%～210%;石子为粒径5～25mm的连续级配的碎石;外加剂采用NOF2AS聚羧酸高效减水剂。

实际试配过程中发现外加剂掺量≤113%时,混凝土初始状态不能达到施工所要求的流动性,掺量增加至115%时,满足流动性要求,但混凝土太黏,不利于泵送,

后经调整用水量使混凝土满足了施工泵送要求,工程应用配合比见表3,表4为施工混凝土实测参数。

表3　工程应用配合比

水泥

440kgΠm3

矿粉

60kgΠm3

砂子

740kgΠm3

石子

1065kgΠm3

用水量

NOF2AS

减水剂

145kgΠm37150kgΠm3

胶材总量

500kg

矿粉掺量

12%

砂率

41%

混凝土密度

2450kgΠm3

水胶比外加剂掺量

0129

1150%

2008年第7期聚羧酸系高效减水剂在工程应用中的适应性研究

表4　施工混凝土实测参数

混　凝　土　状　态　参　数

　　　　　　123

混凝土抗压强度ΠMPa

1h扩展度0mm

初始坍落度

230mm

初始扩展度

580mm

初凝时间

8h40min

含气量

410%

1h坍落度210mm

终凝时间

12h

泌水率

0%

3d4011

7d16

28d6915

213　某海湾大桥C50混凝土预制箱梁

该工程预制箱梁为大桥的主要结构部件,工程质

量要求高,混凝土要求采用大掺合料的高强、高性能混凝土。预制箱梁单体混凝土用量为870m3。后张预应力施工,配筋密,体积庞大。对混凝土的要求是内实外光,无裂纹,少气泡,采用泵送浇筑,要求混凝土有良好的流动性和自密实效果,易于振捣,不离析、不泌水。原材料为山铝P1I5215水泥;青岛产矿粉;潍坊产Ⅱ级粉煤灰(主要指标达Ⅰ级标准);砂子为水洗中砂、

细度模数219;含泥量<110%;石子为连续级配5～20mm碎石;外加剂采用华伟NOF2AS聚羧酸系高效减水

剂。经反复试配、调整,最后确定施工配合比见表5,表6为施工混凝土实测参数。

表5　工程应用配合比

水泥

矿粉

粉煤灰

67kgΠm3

砂子石子用水量NOF2AS

34195kgΠm

225kgΠm3158kgΠm33149kg712kgΠm31100kgΠmΠm3

胶材总量矿粉掺量粉煤灰掺量

450kg

35%

15%

砂率

39%

混凝土密度水胶比

32415kgΠm

外加剂掺量

1110%

0133

表6　施工混凝土实测试验数据(试验梁)

混　凝　土　状　态　参　数

初始坍落度

220mm

混凝土抗压强度ΠMPa

1h扩展度520mm

初始扩展度

550mm

初凝时间

13h

含气量

310%

1h坍落度210mm

终凝时间

17h

泌水率

0%

3d3413

7d5110

28d6212

　　从以上工程实例可看出,不同的混凝土材料掺加同

品牌、同品种的减水剂,要使混凝土达到较满意的泵送施工效果,其掺量和单位用水量有明显的差别。水泥品种的变化,砂、石材料含泥量的变化对聚羧酸系减水剂功效的影响尤为显著。因此,在实际工程中,应根据原材料的具体情况经反复试配才能找出最佳的解决方案。

问题,同时不断地对产品进行优化。施工方在应用聚羧酸减水剂之前,应该对混凝土的各种原材料进行认真的筛选,尽量选用质量稳定的原材料,经试配调整选择最佳配比。

参

考

文

献

3　结语

聚羧酸系减水剂在工程中应用的时间不长,从目前积累的经验看,聚羧酸系高效减水剂对胶凝材料、砂和石质量变化的敏感性较强,受影响因素较多,外加剂生产企业和施工单位应加强合作,及时发现问题,解决

[1]赵磊.聚羧酸系高性能减水剂在宜万铁路宜昌长江大桥中

的应用[J].铁道建筑,2007,(8):1062108.

[2]郭延辉,郭京育.聚羧酸盐系高性能减水剂研究与应用[C]ΠΠ

纪念中国混凝土外加剂协会成立20周年———混凝土外加剂新技术发展研讨会论文集.青岛:中国混凝土外加剂协会,2006.

(责任审编　王　红)

天津地铁1号线防灾报警(FAS)系统

　　天津地铁1号线

FAS系统以预防火灾为主,实行两级管

显示故障位置;当网络发生多点故障时,通过路径自动选择后可自动重组生成多个子网络保持通讯。

本系统采用三级控制方式,即FAS控制中心监控、车站综合控制室监控及就地控制。因全线各车站FAS系统与车站设备监控(EMCS)系统联系比较密切,所以两系统中心级与车站级操作控制台均在同一房间相邻设置,两系统微机间均通过标准接口联网。凡正常运行时由EMCS监控,而灾害时须由FAS系统管理的设备,当发生灾害时,FAS系统发出指令,由EMCS系统控制执行,同时返回执行后的信息给FAS系统,FAS控制具有优先权。

摘自《城市轨道交通文摘》

理,在控制中心大楼内设防灾控制中心(为主控级),在车站、车辆段、停车场、主变电所等设防灾控制室(为分控级)。

该系统全线通信传输网络为的光纤环网。各分控级至FAS控制中心的通信光纤由通信专业提供,通信专业在地铁两条通信光缆中为FAS系统各提供两芯光纤,为提高传输的可靠性采用站间跳接方式组成双环拓扑结构的对等式环网

(Peer2to2PeerNetworking)。FAS中心主机与各分控级分机均为

网络上的一个节点,网络中任何一个节点故障或离线时不会影响系统其它节点的正常工作。当网络光纤发生单点故障时,不影响整个系统正常通信,并在控制中心主机及车站FAS分机上