早強(qiáng)型聚羧酸減水劑在疊合板制備的應(yīng)用

逄建軍，賀佳，潘思娟，徐美清，鐘明云

（1. 重慶富皇建筑工業(yè)化制品有限公司，重慶 400707；2. 重慶綠色建筑材料工程技術(shù)研究中心，重慶 400707；3. 重慶富典建筑工業(yè)化制品有限公司，重慶 402560）

0 引言

裝配式建筑結(jié)構(gòu)體系中樓板是重要受力部件，具有承受荷載、傳遞荷載的作用，疊合板由預(yù)制地板和后澆層疊合而成，結(jié)合裝配式樓板和現(xiàn)澆樓板的優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)應(yīng)用廣泛[1]?；炷怜B合板制備過(guò)程主要有：鋼模板清理→固定模板涂水性脫模劑→綁扎鋼筋與布筋→混凝土澆筑振搗→表面粗糙處理→入窯→拆模吊裝[2]。表面粗糙處理的目的是為了后期澆筑混凝土有更好的握裹 力[3]。GB 50010—2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定粗糙面面積不宜小于結(jié)合面的 80%，預(yù)制板的粗糙面凹凸深度不小于 4mm[4]。常見(jiàn)粗糙處理方法有人工拉毛法、壓痕法和沖毛法等[2]。

目前聚羧酸減水劑與不同疊合板生產(chǎn)過(guò)程的磨合存在較大差異，因此要尋找疊合板提質(zhì)增效且兼顧強(qiáng)度和拉毛的控制過(guò)程手段是非常必要的。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

富皇 P·O42.5 水泥的比表面積為 355m2/kg，45μm 篩余量 2.9%，3d 抗壓強(qiáng)度 27.5MPa，28d 抗壓強(qiáng)度 50.5MPa；其化學(xué)組成由表 1 所示。

表1 水泥的化學(xué)成分分析 %

硫氰酸鈉（NaSCN），工業(yè)級(jí)，西隴化工；丙烯酸（AA），工業(yè)級(jí)，蘭州石化；OXVR-807（M = 5000）；工業(yè)級(jí)，奧克化學(xué)；丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨（DAC），分析純，山東帆航；過(guò)硫酸銨，分析純，西隴化工；維生素 C，食品級(jí)，石藥集團(tuán)；巰基乙酸，工業(yè)級(jí)，鑫昌化工；森拓早強(qiáng)減水劑（ST-Z）；聚羧酸系高性能減水劑（PC-H，40%）。

1.2 早強(qiáng)型聚羧酸減水劑的制備

常溫下，向三口瓶中加入一定量的甲基烯丙基聚氧乙烯醚和去離子水。攪拌待其溶解后，加入過(guò)硫酸銨，攪拌 5min 后，分別將丙烯酸與丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨的水溶液和維生素 C 水溶液在 2.5 h 內(nèi)滴加至四口瓶中。滴加結(jié)束后，攪拌反應(yīng) 1h。反應(yīng)結(jié)束后，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 30% 的氫氧化鈉中和至 pH=7，補(bǔ)水至含固量 40%，得淡黃色透明黏稠狀液體。減水率為 26%（折固摻量 0.2%），編號(hào) PC-Z，其化學(xué)結(jié)構(gòu)由圖 1 所示。

圖1 所制備聚羧酸減水劑化學(xué)結(jié)構(gòu)圖

1.3 產(chǎn)品性能測(cè)試

混凝土強(qiáng)度測(cè)試：在坍落度為 (200±10)mm 時(shí)，分別測(cè)試標(biāo)養(yǎng)室（20℃）下，C30 混凝土 18h 和 24h 抗壓強(qiáng)度。其中 C30 混凝土配合比為 m(水泥) : m(石灰石粉) : m(精品砂) : m(石粉砂) : m(卵機(jī)砂): m(0.5~1 石子) : m(1~2 石子) : m(水) = 250:50:226:226:454:256:766:135。

拉毛時(shí)間測(cè)定：試模振動(dòng) 60s 后，漿體上浮，靜置養(yǎng)護(hù)，用混凝土搗棒依靠自身重力在混凝土表面拉毛，有 4～6mm 的深度且不返漿即為可以拉毛。重復(fù) 3 次。

凝結(jié)時(shí)間測(cè)定：參照 GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行測(cè)定。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 溫度對(duì)混凝土早強(qiáng)性能的影響

疊合板生產(chǎn)全年生產(chǎn)溫度變化較大，因此探討不同溫度下不同聚羧酸減水劑對(duì)混凝土的早強(qiáng)性能的影響，其結(jié)果見(jiàn)表 2 和圖 2。

由表 2 和圖 2 可知，由于溫度會(huì)影響水泥水化，對(duì)混凝土早期強(qiáng)度影響較大，溫度越高早期強(qiáng)度越高。PC-Z 在不同溫度下早強(qiáng)性能最好。

表2 溫度及外加劑對(duì)不同齡期強(qiáng)度的影響 MPa

圖2 溫度及外加劑對(duì)不同齡期強(qiáng)度的影響

2.2 硫氰酸鈉對(duì)混凝土早強(qiáng)性能的影響

于標(biāo)養(yǎng)室（20℃）探討硫氰酸鈉不同摻量對(duì)混凝土早強(qiáng)的影響，其結(jié)果見(jiàn)表 3 和圖 3。由表 3 和圖 3 可知，硫氰酸鈉能提高混凝土早期強(qiáng)度，且隨摻量增加強(qiáng)度呈現(xiàn)增加后縮小趨勢(shì)。當(dāng)摻量為 0.3% 時(shí)，強(qiáng)度增加最多。但使用該物質(zhì)時(shí)要考慮整個(gè)混凝土體系的堿含量。

圖3 硫氰酸鈉對(duì)混凝土早期強(qiáng)度的影響

表3 硫氰酸鈉對(duì)混凝土早期強(qiáng)度的影響 MPa

2.3 早強(qiáng)型聚羧酸減水劑摻量對(duì)拉毛時(shí)間的影響

環(huán)境溫度為 10℃ 時(shí)，探討外加劑摻量對(duì)混凝土坍落度和拉毛時(shí)間的影響，其結(jié)果見(jiàn)表 4 和圖 4。

由表 4 和圖 4 可知，隨著外加劑摻量的增加，混凝土坍落度逐漸增加，拉毛時(shí)間呈先平緩增加后急速增加趨勢(shì)。因此外加劑摻量影響坍落度進(jìn)而影響拉毛時(shí)間最終影響施工效率。為提高效率可將外加劑折固摻量控制在 0.25%～0.32%，坍落度控制在 170～220mm，此時(shí)拉毛時(shí)間可控制在 10～75min。

表4 外加劑摻量對(duì)坍落度和拉毛時(shí)間的影響

圖4 外加劑摻量對(duì)坍落度和拉毛時(shí)間的影響

2.4 早強(qiáng)型聚羧酸減水劑摻量對(duì)凝結(jié)時(shí)間的影響

早強(qiáng)型聚羧酸減水劑摻量對(duì)混凝土凝結(jié)時(shí)間的影響見(jiàn)表 5 和圖 5。

由表 5 和圖 5 可知，隨外加劑摻量增加凝結(jié)時(shí)間呈逐漸增加趨勢(shì)，最大差距在 1h。由于聚羧酸減水劑屬于絡(luò)合吸附型分散劑，羧酸根吸附鈣離子而延緩水泥水化[5]。因此疊合板要想提質(zhì)增效、降低成本，可將坍落度控制在相對(duì)較低范圍。這樣既能節(jié)省外加劑又能縮短凝結(jié)時(shí)間。

表5 外加劑摻量對(duì)凝結(jié)時(shí)間的影響

圖5 外加劑摻量對(duì)凝結(jié)時(shí)間的影響

2.5 疊合板制備控速步驟分析

C30 疊合板制備流程如圖 6 所示。鋼板模具清理及除銹和固定模具噴涂水性脫模劑（水性脫模劑的成膜時(shí)間是 20～30min）一般不會(huì)影響工程進(jìn)度，影響制備進(jìn)度最大的是布筋綁扎和布料拉毛過(guò)程。綁扎一塊疊合板需要 15min 左右，整個(gè)布料過(guò)程一般 30 分鐘，2 方混凝土能布 6 塊疊合板左右。依據(jù) 2.3 發(fā)現(xiàn)坍落度控制200mm 以內(nèi)、拉毛控制在 30min 內(nèi)時(shí)，布筋綁扎為控速步驟；當(dāng)坍落度控制 240mm 以上時(shí)拉毛超過(guò) 150min，拉毛為控速步驟。因此在人員配置時(shí)可增加布筋人員減少布料和拉毛人員。將坍落度控制 200mm 左右，拉毛時(shí)間 30min 左右即可入窯蒸養(yǎng)。

圖6 C30 疊合板制備流程

坍落度 190mm 時(shí)振搗后狀態(tài)（圖 7(1)）和拉毛狀態(tài)（20min 時(shí)拉毛，圖 7(2)）由圖 7 所示。由圖 7 可知，表面粗糙程度和拉毛深度完全符合國(guó)家要求。

圖7 疊合板振搗后和拉毛后狀態(tài)

3 結(jié)論

（1）采用早強(qiáng)單體和陽(yáng)離子基團(tuán)通過(guò)普通自由基聚合法制備早強(qiáng)型聚羧酸減水劑（PC-Z）。

（2）溫度影響水泥水化，對(duì)早期強(qiáng)度影響較大，溫度越高早期強(qiáng)度越高。PC-Z 在不同溫度下早強(qiáng)性能最好。當(dāng)硫氰酸鈉摻量為 0.3%時(shí)，強(qiáng)度增加最多。隨著外加劑摻量的增加，混凝土坍落度逐漸增加，拉毛時(shí)間呈先平緩增加后急速增加趨勢(shì)；凝結(jié)時(shí)間呈逐漸增加趨勢(shì)，最大差距在 1h。

（3）影響 C30 疊合板制備進(jìn)度的是布筋綁扎和混凝土布料拉毛過(guò)程。2 方混凝土布料過(guò)程 30 分鐘，能布 6 塊疊合板，而綁扎一塊疊合板需要 15min 左右。當(dāng)通過(guò)控制外加劑摻量將坍落度控制 200mm 以內(nèi)，拉毛時(shí)間 30min 以內(nèi)時(shí)，此時(shí)控速步驟是布筋綁扎過(guò)程。