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混凝土减水剂复配工艺研究
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摘要：针对萘系减水剂和氨基磺酸盐减水剂的优缺点，采用复配工艺将两者进行复合，旨在使之优势互补。研究了N减水剂和A减水剂在不同复配比条件下的净浆流动度、流动度损失、混凝土坍落度和坍落度损失的变化。结果表明：将N减水剂和A减水剂进行复配，可克服N减水剂保坍性不好和A减水剂易泌水的缺点；N减水剂与A减水剂复配比在8：2~5：5范围内，其初始净浆流动度及坍落度都比较理想，且经时损失也比较小。关键词：混凝土；减水剂；萘系减水剂；氨基磺酸盐；复配0前言随着人类文明的不断进步，生产与施工更趋机械化和自动化，各种超长、超高、超大型混凝土建筑物以及在严酷环境下使用的混凝土结构等对混凝土质量提出了更高的要求，促使混凝土技术向高性能化发展。配制高性能混凝土，除掺加一定量的矿物外加剂外，由高效减水剂组成的泵送剂已成为高性能混凝土不可或缺的外加剂组成材料[1]。高效减水剂的开发改善了混凝土的施工性能，实现了长时间、大体积的现代化连续高速高效施工。由于混凝土拌合水的大幅度降低，又能获得流动度大、强度达60~140MPa的高强耐久优质混凝土，利用高流动性混凝土可实现无振捣、无噪音的文明施工[2]。目前国内使用的萘系高效减水剂占高效减水剂使用总量的90%以上，具有生产工艺成熟、不引气、不缓凝、水泥适用性好等特点。但是萘系减水剂的混凝土坍落度损失较大，难以满足实际工程的施工要求，一般需要通过复配来改进；另外，萘系减水剂生产还受到原料萘资源的影响。氨基磺酸盐系是另一类高效减水剂，其生产工艺简单，成本不高，且其减水增强效果比萘好，小掺量即可获得高减水率，不但能提高混凝土的早期强度，也能大幅提高后期强度，可使混凝土在一定时间内保持较好的流动性，坍落度损失得到控制；但是单一掺用会增大混凝土初期泌水，掺量较高时还会造成混凝土分层离析。目前，全球混凝土添加剂的发展趋势之一便是复合化。两种或两种以上的减水剂复合使用时，其减水率和坍落度等的增加并不是简单的算术加权值，实际增加值比加权值有时高有时低，差值部分就是复合减水剂的复合效应。对复合效应的研究可以促进多种减水剂以最优性能，最低成本进行复合，充分发挥各种组分的优异性能。本文针对萘系减水剂和氨基磺酸盐减水剂自身的优缺点，将其进行复配，以达到克服缺点，优势互补的目的。1实验部分
1．1实验原理N减水剂萘磺酸甲醛缩合物是一种普遍使用的高效减水剂，分子式为：N减水剂，有明显的减水作用；在其聚合物大分子中含有主导官能团SO3Na，无非主导官能团，可与含不同主导官能团或非主导官能团、减水率较高的大分子聚合物高效减水剂相互复合[3]。A减水剂也是一种高效减水剂，分子式为：由于A减水剂对水泥的适应性比较差，而N减水剂对水泥的适应性比较好，将二者复合使用后，可调节二者的比例以达到适应不同牌号水泥的目的。1．2水泥净浆流动度实验水泥净浆流动度实验按GBT8077-2000测定。1．3混凝土坍落度实验实验材料水泥：宝山牌#32.5普通硅酸盐水泥，张店水泥厂生产；粉煤灰：1级，桓台电厂生产；萘磺酸盐甲醛缩合物，莱芜减水剂厂生产；氨基磺酸盐：京科减水剂厂生产；引气剂和缓凝剂：聚鑫化工厂提供；砂子：中粗河砂；石子：人工碎石二级配，直径5~10mm的占40%，10~20mm的占60%；混凝土拌和物坍落度以毫米单位表示，在记录坍落度值的同时应记录混凝土拌和物的粘聚性和保水性情况。1．4混凝土减水率的测定减水率为坍落度基本相同时基准混凝土和掺外加剂混凝土单位用水量之差与基准混凝土单位用水量之比。WR=W0*100%式中，WR—减水率，%；W0—基准混凝土单位用水量，kgm3；W1——掺外加剂混凝土单位用水量，kgm3。2结果与讨论
2．1单掺N减水剂和A减水剂的水泥净浆流动度N减水剂和A减水剂掺量对水泥净浆初始流动度和2.5h后流动度的影响如图1和图2所示。从图1可见，初始净浆流动度随N减水剂掺量的增加而增大。N减水剂掺量由0.6%增至此0.7%时，初始净浆流动度由170mm增加到215mm，增幅达26.5%，而掺量大于0.7%时，净浆流动度增加趋于缓慢。图1表明，净浆流动度与A减水剂掺量的关系与掺N减水剂情形相似。由图2看出，增加N减水剂掺量净浆流动度损失逐渐减小；当掺量为1.0%时，2.5h后其净浆流动度损失值仅为10mm，但A减水剂在该掺量时，2.5h后其净浆流动度几乎无损失，如图2所示。可见，A减水剂在控制流动度损失方面优于N减水剂；然而，当A减水剂掺量为1.2%时，泌水较明显提高。2．2N减水剂与A减水剂复配的净浆流动度为探索对水泥减水效果好的复配减水剂，按不同比例复合N减水剂和A减水剂，通过正交实验考查净浆流动度随掺量的变化。图3为复合外加剂总掺掺量为0.7%~1.1%，两种减水剂配合比例不同时净浆流动度随时间的变化。由图3可知，当总掺量为0.7%时，2.5h净浆流动度都随时间有较大的损失，配合比为1：9的试样J损失最大，其损失值达到95mm；配合比为6：4的试样E损失最小，其损失值为60mm，但是其值相对其它几组来说还是比较大。总掺量为0.8%时净浆流动度随时间的变化如图3所示。配合比为7：3的复配减水剂D初始净浆流动度最大，配合比为2：8的减水剂I流动度最小。可见，复配减水剂D在掺量为0.8%时已发挥了其协同作用。图3表示了总掺量为0.9%时净浆初始流动度随时间的变化。随着减水剂掺量的增加，净浆流动度和流动度损失都有了很好的改善。复配减水剂C的初始净浆流动度最大，比配比相同、掺量为0.7%和0.8%时的最大净浆流动度分别大30mm和20mm。图3表明，总掺量为1.0%时，复配减水剂C，E，H的初始净浆流动度不再增大，但其2.5h后流动度损失较小。2．2复配减水剂对初始净浆流动度的影响初始净浆流动度与复配减水剂掺量的关系见图4。由图4可见，随总掺量的增大，各试样的初始净浆流动度均有不同程度的增大。但曲线C，D，E，H表明，当掺量大于0.9%时，流动度增加很小，说明此时减水剂已接近饱和。2．4减水剂坍落度实验坍落度实验数据见表1。表中数据表明，复配减水剂掺量为0.9%和1.0%的出机坍落度随复配体系中N减水剂比例的增加而增加；复配比为9：1掺量为1.0%的复配减水剂其出机坍落度最大，减水率达24.86%，并且混凝土无泌水，粘聚性好。单独使用N减水剂，当掺量是1.0%时其出机坍落度也是195mm。两种掺量下，1h坍落度值随复配体系中N减水剂的增加呈近似抛物线变化，且当复配体系中N减水剂在50%左右时有最大值。考虑到初始坍落度，为保证出机和1h后都有比较理想的坍落度，复配体系中N减水剂应为50%~80%。3结论将N减水剂和A减水剂进行复配，可克服N减水剂保坍性不好和A减水剂易泌水的缺点。
复配N减水剂和A减水剂得到的减水剂，在复配比是8：2，掺量为0.9%时其净浆流动度可达250mm，比单独使用N减水剂和A减水剂净浆流动度要大，达到了两种减水剂效果共同作用的目的。针对不同水泥，该复配减水剂可改变复配比使复配减水剂适应不同品牌水泥，对于宝山水泥可选用9：1的复配比。
N减水剂和A减水剂以5：5~8：2复配时，既可使初始坍落度满足要求又可控制坍落度损失，是比较理想的复配方案。 |
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