不同防凍泵送劑對混凝土性能的影響

杭美艷，馬 剛

(內(nèi)蒙古科技大學(xué),內(nèi)蒙古 包頭 014010)

0 引言

建筑工程經(jīng)常需要在負(fù)溫條件下施工,防凍泵送劑的出現(xiàn)為混凝土負(fù)溫泵送施工提供了技術(shù)上和物質(zhì)上的可靠保證 , 不僅解決了混凝土坍落度小、流動性差等和易性問題而且還可在氣溫較低的情況下施工,且保證混凝土質(zhì)量；因此對防凍泵送混凝土性能的研發(fā)有很重要的意義。文中著重研究了三種復(fù)配防凍泵送劑混凝土在不同養(yǎng)護(hù)條件下的性能。

1 試驗(yàn)

1.1 原材料

水泥：蒙西 P·O 42.5 ,細(xì)度( 45μm 方孔篩) 為4.5% ,標(biāo)準(zhǔn)稠度為 26.6% ,28 d抗壓強(qiáng)度為 52.1 MPa,水泥化學(xué)成分見表 1 所示。

表1 水泥化學(xué)成分/%

石子：5mm～25mm連續(xù)級配的碎石,石子的物理性能見表2所示。

砂子：河沙,Mx=2.7的中砂,砂子的物理性能見表 3所示；

水：自來水,符合 JGJ63-2006 要求；

外加劑:GL-JD1、GL-JD2聚羧酸型防凍泵送劑、GL-A3萘系防凍泵送劑,由包頭市安順新型建材生產(chǎn)。

1.2 主要儀器設(shè)備

壓力機(jī)：YAW-2000D壓力試驗(yàn)機(jī)；

冰箱：UW-40型立體式冰箱,最低溫度-35℃；

攪拌機(jī)：HJW-60型單臥軸試驗(yàn)室砼攪拌機(jī)。

1.3 試驗(yàn)方法

混凝土配合比采用JGJ55-2011《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》有關(guān)規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)；混凝土配合比見表4所示；J為基準(zhǔn)混凝土,C-1為摻GL-JD1聚羧酸型防凍泵送劑混凝土,摻量為2.3%；C-2為摻GL-JD2聚羧酸型防凍泵送劑混凝土,摻量為2.3%；C-3為摻GL-A3萘系防凍泵送劑混凝土,摻量為4.5%;砂率為46%。

表4 混凝土配合比

按照表4配合比依次制作混凝土試塊,每組混凝土制作間隔30min,在攪拌機(jī)中拌制混凝土后,放置在鐵板上對混凝土坍落度、擴(kuò)展度、含氣量進(jìn)行測量,并記錄數(shù)據(jù)于表5；后成型于100mm×100mm×100mm的混凝土試模中,每個編號成型5組試塊,每組3塊；將各個編號的5組混凝土試塊在20±3℃室內(nèi)預(yù)養(yǎng)6h、后各取3組進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù),進(jìn)行7d、28d、35d抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)；將剩余2組移入冰箱并用塑料覆蓋,將冰箱3小時均勻地將至-15℃,養(yǎng)護(hù)7天后脫模,放置在室內(nèi)解凍,解凍6小時。解凍后各取1組進(jìn)行-7d抗壓強(qiáng)度試驗(yàn),剩余1組轉(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù),進(jìn)行-7d+28d抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)；混凝土抗壓強(qiáng)度見表6所示。

表5 混凝土拌合物性能

表6 混凝土力學(xué)性能

注1:“-”號表示負(fù)溫(-15℃)養(yǎng)護(hù),“+”號表示標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)。

注2:“-7+28d”表示負(fù)溫(-15℃)養(yǎng)護(hù)7d再轉(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d。

混凝土坍落度、擴(kuò)展度、含氣量采用GB/T50080—2016《普通混凝土拌合物性能實(shí)驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》有關(guān)規(guī)定進(jìn)行測量。

混凝土抗壓強(qiáng)度采用GB/T50081—2002《普通混凝土力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》有關(guān)規(guī)定進(jìn)行測量。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

不同混凝土抗壓強(qiáng)度隨養(yǎng)護(hù)時間的變化的關(guān)系曲線見圖1所示。由圖1和表6可知,與標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)下混凝土抗壓強(qiáng)度相比,經(jīng)過負(fù)溫(-15℃)養(yǎng)護(hù)后,各組混凝土抗壓強(qiáng)度均有所降低。

摻聚羧酸型防凍泵送劑混凝土與摻萘系防凍混凝土對比；由圖1可知,混凝土抗壓強(qiáng)度曲線C-3介于C-1與C-1之間,說明摻萘系防凍混凝土強(qiáng)度趨于2種摻聚羧酸型防凍泵送劑混凝土之間。C-2、C-1的坍落度損失與擴(kuò)展度損失均小于C-3,表明聚羧酸型防凍泵送劑混凝土的和易性較好,是由于聚羧酸系減水劑以空間位阻斥力作用( 立體排斥) 為主,這是聚羧酸系減水劑具有比其他體系更強(qiáng)的分散能力的一個重要原因；而萘系減水劑主要以靜電斥力為主,其它幾種作用均較小,固其減水率小,坍落度損失大、增強(qiáng)效果一般[5]。聚羧酸減水劑所帶的極性陰離子活性基團(tuán)如羧酸鹽基(-COONa)、磺酸鹽基(-SO3Na)等通過離子鍵 、共價鍵 、氫鍵等相互作用緊緊地吸附在強(qiáng)極性的水泥顆粒表面,從而使水泥顆粒帶電,根據(jù)同性電荷相斥原理,阻止了相鄰水泥顆粒的相互接近,增大了水泥和水的接觸面積,使水泥充分水化,并且在水泥顆粒擴(kuò)散的過程中,釋放出凝聚體所包含的游離水,改善了和易性,減少拌水量。 受親水基對水泥顆粒間凝聚的阻礙作用,使混凝土的坍落度保持良好[6]

由表5及圖1可知,C-1與C-3含氣量相同,C-1在-7d、+7d抗壓強(qiáng)度大于C-3,其+28d、+35d、-7+28d抗壓強(qiáng)度小于C-3；表明GL-JD1型聚羧酸型防凍泵送劑混凝土有較好的早期強(qiáng)度；C-3坍落度損失與擴(kuò)展度損失大于C-1,且外加劑摻量小于C-1,說明GL-JD1型聚羧酸型防凍泵送劑摻量小,減水率大、保坍性能好、增強(qiáng)效果顯著。

對比2種聚羧酸型防凍泵送劑,C-2各齡期抗壓強(qiáng)度都大于編號C-1,這是由于C-1中含氣量過大造成的,含氣量的太大降低了混凝土的密實(shí)性,使混凝土抗凍性能和強(qiáng)度降低。

由圖1及圖2可知,C-2的抗壓強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度比都高于C-1、C-3,且C-2的坍落度經(jīng)時損失、擴(kuò)展度經(jīng)時損失均小于C-1、C-3,表明GL-JD2聚羧酸型防凍泵送劑對蒙西 P·O 42.5 適應(yīng)性最好。

圖1 不同混凝土抗壓強(qiáng)度隨養(yǎng)護(hù)時間的變化曲線

圖2 不同混凝土抗壓強(qiáng)度比/%

依據(jù)表6計(jì)算不同防凍泵送劑同一齡期抗壓強(qiáng)度比,如表7所示；

表7 不同混凝土同一齡期抗壓強(qiáng)度比/%

基準(zhǔn)混凝土各個齡期的同一齡期抗壓強(qiáng)度比均大于摻防凍泵送劑混凝土,這是由于由于每組混凝土制作間隔約30min,且基準(zhǔn)混凝土最后放入冰箱,即基準(zhǔn)混凝土試塊預(yù)養(yǎng)時間較長于其他混凝土試塊,混凝土中早期水泥水化程度較大；體現(xiàn)了混凝土早期養(yǎng)護(hù)的重要性。

由表7可知,在經(jīng)過負(fù)溫(-15℃)養(yǎng)護(hù)的混凝土同一齡期抗壓強(qiáng)度比均小于1,表明負(fù)溫(-15℃)對混凝土有較大的危害；7天同一齡期抗壓強(qiáng)度比均小于35天同一齡期抗壓強(qiáng)度比,,表明負(fù)溫(-15℃)養(yǎng)護(hù)7天時,抗壓強(qiáng)度損失較大；這是由于混凝土中水泥在負(fù)溫(-15℃)情況下水化慢,混凝土不能很好的凝結(jié)硬化,后期轉(zhuǎn)為標(biāo)養(yǎng),混凝土中水泥完成大部分水化,抗壓強(qiáng)度隨之提高。

3 結(jié)論

(1)早期養(yǎng)護(hù)能有效的預(yù)防混凝土凍損。

(2)GL-JD1、GL-JD2聚羧酸型防凍泵送劑較GL-A3萘系防凍泵送劑摻量少、減水率大、保坍性能好,且對有利于混凝土早期強(qiáng)度的提高。

(3)含氣量適中可提高混凝土的抗凍性能,但含氣量過高會降低混凝土的密實(shí)性,致使混凝土抗壓強(qiáng)度低。

[1]李月霞,祝方平,苗苗.養(yǎng)護(hù)溫度和膨脹劑耦合作用對高強(qiáng)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響[J].重慶建筑,2018(02):43-46．

[2]王龍志,陳國華.淺談混凝土防凍泵送劑行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及工程應(yīng)用[J].商品混凝土,2013(01):26-28．

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[4]魯統(tǒng)衛(wèi),王謙,王勇威.小議混凝土防凍泵送劑[J].商品混凝土,2010(09):26-27+38．

[5]孫慶巍,周梅,陳健.減水劑的品種和摻量對預(yù)拌混凝土坍落度/擴(kuò)展度經(jīng)時損失的影響[J].硅酸鹽通報,2012,31(02):469-474．

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