聚羧酸超塑化劑在福建液化天然氣工程中的應用

[提　要] 　本文通過對聚羧酸超塑化劑在福建天然氣液化站的試驗及應用,結果表明該類產品在保塑性、緩凝性、減水率、強度和耐久性同萘系相比具有絕對優(yōu)勢,特別是在一些技術要求比較高、難度大的工程中具有較高的應用價值。

[關鍵詞] 　聚羧酸超塑化劑;保坍性;氯離子擴散系數;耐久性

　1 前言

　　隨著混凝土向高強、高性能方向發(fā)展,外加劑特別是減水劑提出了更高的要求。而傳統(tǒng)的萘系、三聚氰胺系以及木質素減水劑對新拌混凝土具有較好的工作性,但坍落度經時變化大,而且這類減水劑多采用強腐蝕性的發(fā)煙硫酸或濃硫酸進行磺化反應,然后采用甲醛通過縮聚反應制備而成,在生產過程中難免會對環(huán)境造成污染,不利于可持續(xù)發(fā)展。聚羧酸類混凝土減水劑是20世紀90年代首先在日本等發(fā)達國家研制出的一種新型化學減水劑,他具有高減水率、高保坍、高增強、與水泥適應性強、綠色環(huán)保等特點,由于其超分散性和超穩(wěn)定性引起了人們的密切關注,而在日本的高效減水劑中此類減水劑所占比例超過了90%。目前在國內聚羧酸類混凝土減水劑其優(yōu)異的性能越來越被得到認可,特別是近年隨著國內聚羧酸產品的開發(fā)與推廣,其在工程中的應用也日趨頻繁。

　　本文就聚羧酸超塑化劑在福建天然氣液化站工程中的試驗及應用情況介紹如下:

2 工程概況

　　福建液化天然氣項目(簡稱LNG項目)的建設地點位于湄洲灣北岸的莆田市秀嶼港,占地37公頃,一期工程規(guī)模為260萬噸LNG/年,共投資55億元人民幣。主要包括兩座16萬立方米的地面全容式混凝土頂儲罐、LNG氣化設施及輔助工程設施,輸氣干線一期工程管道總長為369公里,主干線全長315公里,三條支干線長54公里,主干線起自莆田市秀嶼港的秀嶼首站,連接福州、莆田、泉州、廈門、漳州五個城市。

　　接收站LNG儲罐項目是基礎工程也是整個工程的重點之一, 接收站儲罐屬于鋼筋混凝土結構,底板和穹頂為預應力結構,混凝土設計強度等級C50,混凝土量約為5萬m3?；炷翆⑻幱? 40℃～ - 196℃的低溫使用環(huán)境,對其有特別的耐久性和物理性能的要求。

3 混凝土主要技術指標要求

　　根據工程的結構、外觀質量以及施工條件,其混凝土的技術要求主要有以下幾個方面:

　　(1)混凝土設計等級C50;

　　(2)骨料的最大粒徑為25mm;

　　(3)最大水膠比為0．40;

　　(4)最大坍落度(170 ±300)mm

　　(5)含氣量410% ～615%

4 原材料

　　(1)水泥:福建水泥股份有限公司煉石P．O42．5。比表面積388m2 /kg, 0．08mm的篩余0124% ,初凝時間2h5min,終凝時間3h20min , 3d抗壓強度32．0MPa, 3d抗折強度5．7MPa,28d抗壓強度57．5MPa, 28d抗折強度8．7MPa。

　　(2)砂:閩江中砂,細度模數2．4。

　　(3)石: 5mm～25mm連續(xù)粒級碎石。

　　(4)礦粉: S95級,比表面積388m2 /kg,密度2．90g/ cm3 ,流動度比101% , 活性指數82% ( 7d) 、98% ( 28d) , 燒失量1．7% , SO3含量015%。

　　(5)拌合水:普通自來水。

　　(6)粉煤灰: 需水量比96%、細度( 0．045mm 方孔篩篩余) 8．7 %、燒失量5．84%、三氧化硫含量1．52%。

　　(7)外加劑: 格雷斯中國有限公司( GRACE) ADVA152聚羧酸系液體高效減水劑以及其它外加劑生產的萘系高效減水劑。

5 技術難點及試驗研究

5．1 技術難點

　　根據工程施工技術的要求以及所選原材料的特點,其技術難點主要有以下幾點:

　　(1)保坍性,由于工程使用的水泥0．08mm的篩余僅為0．24% ,細度很小,另外使用的砂偏細,所以勢必增加了對外加劑的吸附,從而導致對提高混凝土的保塑性增加了難度;

　　(2)低水膠比(最大水膠比為0．40) ;

　　(3)在LNG招標文件的技術規(guī)范部分,對結構混凝土工程的選料、配制、澆筑、養(yǎng)護等都作了規(guī)定。其中規(guī)定外加劑應符合BS EN 934 - 2的有關規(guī)定外,還不得采用含有氯、鉀、鈉鹽類品種。

　　解決以上的技術難點,在LNG工程混凝土施工中,配制高性能混凝土,其中選用合適的外加劑是重要的技術環(huán)節(jié)。

5．2 試驗研究

5．2．1 ADVA152 聚羧酸系減水劑與萘系減水劑勻質性對比(見表1)

表1　ADVA152聚羧酸系減水劑與萘系減水劑部分勻質性指標對比

　　從勻質性指標可以看出,聚羧酸外加劑具有較低的堿含量,有利于混凝土耐久性的提高。聚羧酸外加劑比萘系外加劑具有更好的凈漿流動度保持性、更大的減水率,為減少混凝土用水量、降低混凝土的水膠比、降低混凝土的坍落度經時損失提供了技術可能。

5．2．2 聚羧酸系與萘系在混凝土中的性能試驗

　　根據工程中提出的一系列技術要求,經過大量的混凝土試配,進行篩選后按調配的配合比(表2)進行了ADVA152聚羧酸高效減水劑和萘系復配的減水劑在混凝土的試驗,其試驗結果如表3、表4所示。

表2　混凝土配合比

　　我們又對兩類外加劑對混凝土和易性以及外觀進行了觀察,發(fā)現(xiàn)摻有聚羧酸類外加劑的混凝土無泌水現(xiàn)象,而摻有萘系減水劑的混凝土在靜停一段時間后開始出現(xiàn)泌水現(xiàn)象;從混凝土外觀質量來看聚羧酸類外加劑明顯優(yōu)于萘系減水劑。

　　同時聚羧酸外加劑使混凝土具有良好的分散性和分散保持性,避免了過去依靠萘系復配緩凝組分來延長凝結時間保坍的缺陷,從本質上解決了混凝土坍落度損失問題,有利于泵送施工。

　　從硬化混凝土的外觀質量看,摻有聚羧酸外加劑的混凝土拆模后起表面致密光滑,且氣孔較少、分布均勻,且無大氣孔存在。從硬化混凝土的抗壓強度看,摻聚羧酸外加劑的混凝土不僅具有相當高的早期強度,其后期強度亦有大幅度提高,且不斷穩(wěn)定增長。聚羧酸外加劑這種良好的增強效果,可以大幅度降低水泥用量,提高礦物摻合料的摻量,使混凝土氯離子擴散系數大大降低,抗碳化能力大大提高,降低了混凝土的干縮率,有利于混凝土耐久性的提高,有利于高強高性能混凝土的推廣,符合綠色高性能混凝土發(fā)展方向和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

6 工程應用情況

　　福建LNG項目均采用了添加聚羧酸超塑化劑的混凝土,按照配合比在現(xiàn)場進行施工試驗,取樣混凝土經過性能試驗論證完全符合工程的施工及設計要求。從工程開始到現(xiàn)今聚羧酸超塑化劑在該工程中已經得到了大量應用。并且得到了顧客的一致好評。

7 結論

　　(1)聚羧酸外加劑具有較低的堿含量,有利于混凝土耐久性的提高

　　(2)通過混凝土拌合物性能檢驗,聚羧酸減水劑比萘系具有更好的分散效果及保塑性,解決了傳統(tǒng)外加劑難以解決的混凝土保坍性差的問題。

　　(3)通過硬化混凝土性能檢驗,聚羧酸減水劑減水率大,具有良好的增強效果,可以降低水泥用量,提高了摻合料的用量,使混凝土氯離子擴散系數大大降低,提高了混凝土的耐久性。

　　(4)聚羧酸減水劑是一種安全、綠色環(huán)保型產品。

參考文獻

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