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聚羧酸減水劑的適應(yīng)性
摘要:聚羧酸外加劑減水率高、坍落度損失小、適量引氣、質(zhì)量穩(wěn)定,能提高混凝土耐久性和使用壽 命,但由于聚羧酸外加劑敏感性強(qiáng)和適應(yīng)性差,使其推廣應(yīng)用受到極大的限制。本文結(jié)合哈大鐵路客運(yùn)專線TJ-3標(biāo)伊通河特大橋現(xiàn)場施工的工程實(shí)踐,從外加劑 性能、水泥、摻合料、骨料、拌合工藝等方面分析適應(yīng)性差的原因,提出了解決適應(yīng)性問題的相關(guān)措施。
關(guān)鍵詞:高性能混凝土 聚羧酸外加劑 適應(yīng)性
1 聚羧酸混凝土外加劑的適應(yīng)性問題
所謂外加劑的適應(yīng)性是指外加劑在相同的條件下,因水泥不同而造 成使用效果有較大的差異、甚至是完全不同的程度。聚羧酸外加劑通過近兩年來在鐵路建設(shè)工程中的大量應(yīng)用和在高速鐵路工程中的試驗(yàn),證明其適應(yīng)性相對較差, 其混凝土原材料組分、產(chǎn)地等因素的微小變化都會造成新拌混凝土性能出現(xiàn)變化,這一特點(diǎn)與萘系減水劑具有較強(qiáng)適應(yīng)性和穩(wěn)定性的特點(diǎn)截然不同。而解決這一問題 不能局限在試驗(yàn)各組分之間的搭配和頻率的更換材料方面,必須突破舊的思維方式,從發(fā)展的、整體的 、宏觀的角度做深入的探索和研究,才能促進(jìn)聚羧酸混凝土技術(shù)協(xié)調(diào)發(fā)展。
2 影響適應(yīng)性的主要因素及改進(jìn)措施
2.1 外加劑自身因素
2.1.1 質(zhì)量有待提高 從聚羧酸外加劑在我國的發(fā)展現(xiàn)狀看,生產(chǎn)聚羧酸所用的聚乙二醇等主要從德國、日本、韓國等國進(jìn)口;另一主要原材料甲基丙烯酸正處在引進(jìn) 和消化、擴(kuò)大規(guī)模的過程中;其他單體與輔助原材料如進(jìn)口則材料成本高,而國內(nèi)生產(chǎn)則產(chǎn)品質(zhì)量得不到保證;原材料的不確定性使聚羧酸外加劑的質(zhì)量良莠不齊。 再者從生產(chǎn)過程一直是控制聚羧酸生產(chǎn)的難點(diǎn)與重點(diǎn),酯化產(chǎn)物的質(zhì)量及其穩(wěn)定性對于最終減水劑產(chǎn)品的質(zhì)量及其穩(wěn)定性的影響很大?!按髥误w酯化+混合單體聚 合”的方法是目前較多的外加劑廠商采用的主要合成方式。許多廠商忽視產(chǎn)品科學(xué)合理的“分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”及外加劑與混凝土的適應(yīng)性研究。
2.1.2 改進(jìn)的措施 ①選擇先進(jìn)設(shè)備特別是要采用完好無損、質(zhì)量過關(guān)的搪瓷反應(yīng)釜。②選擇質(zhì)量穩(wěn)定合格的單體進(jìn)行合成。③加強(qiáng)合成技術(shù)與工藝的研究,設(shè)計(jì)科學(xué)合理的“分子結(jié) 構(gòu)”和簡便實(shí)用的合成技術(shù)工藝。④加強(qiáng)反應(yīng)過程溫度等條件的控制,嚴(yán)格控制用水質(zhì)量。⑤加強(qiáng)生產(chǎn)過程質(zhì)量控制和出廠質(zhì)量檢驗(yàn)。⑥提高供應(yīng)商的現(xiàn)場技術(shù)服務(wù) 質(zhì)量,加強(qiáng)適應(yīng)性的研究和改進(jìn)。
2.2 水泥與聚羧酸外加劑的適應(yīng)性
2.2.1 造成適應(yīng)性差的原因 ①社會原因。目前對外加劑與水泥之間的適應(yīng)性問題缺乏系統(tǒng)的研究,本來應(yīng)進(jìn)行水泥-外加劑-混凝土-高耐久性工程結(jié)構(gòu) 的整體性研究,但由于分屬不同領(lǐng)域,造成工程技術(shù)人員“隔行”.例如,隨著高速鐵路建設(shè)的發(fā)展,工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員要求設(shè)計(jì)使用100年以上的混凝土工程結(jié) 構(gòu),提高混凝土的耐久性必須從原材料的質(zhì)量、混凝土致密性、嚴(yán)格的生產(chǎn)的工藝等方面下工夫,而絕大多數(shù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員并不太了解目前聚羧酸外加劑在我國的 發(fā)展?fàn)顩r和適應(yīng)性、敏感性問題對混凝土結(jié)構(gòu)造成的危害程度:施工一線的試驗(yàn)檢測人員不了解水泥的生產(chǎn)過程和化學(xué)組分對外加劑的適應(yīng)性有哪些方面的影響,無 法要求水泥的生產(chǎn)者采取措施生產(chǎn)高性能混凝土技術(shù)要求的低堿、低熱水泥:水泥的生產(chǎn)者不了解混凝土技術(shù)的進(jìn)展情況,更不了解迅速發(fā)展的聚羧酸外加劑技術(shù)和 高性能混凝土,只是在利益的驅(qū)動下片面追求水泥的早強(qiáng)、超細(xì)化。再加之應(yīng)用我國試驗(yàn)檢測外加劑是否合格時(shí),采用基準(zhǔn)水泥和工程水泥可能得到不同的結(jié)果,因 工程水泥與基準(zhǔn)水泥在化學(xué)成分、摻合料、生產(chǎn)工藝方面都存在較大的差異,即出廠前用基準(zhǔn)水泥檢測合格的外加劑在現(xiàn)場有可能不滿足現(xiàn)場水泥配制的混凝土的技 術(shù)要求;用基準(zhǔn)水泥檢測不合格的產(chǎn)品而現(xiàn)場使用時(shí)卻又可能合格。結(jié)果就發(fā)生本來具有杰出減水性能的聚羧酸外加劑適應(yīng)性差、敏感性強(qiáng)、漿體性能損失快等許多 難以控制的問題。②技術(shù)原因:水泥影響聚羧酸外加劑適應(yīng)性的因素主要有:a水泥的化學(xué)組分;b調(diào)凝劑的類型及分子結(jié)構(gòu)形式;c助磨劑、活性混合材料、非活 性混合材料和熟料的摻量及類型;d水泥的堿含量;e細(xì)度;f使用時(shí)的溫度等。水泥是一個(gè)地域性很強(qiáng)的產(chǎn)品,由于不同地域生產(chǎn)水泥熟料的原材料礦物質(zhì)組分存 在不同程度的差異,而這些礦物質(zhì)組分中某些組分微小的變化都可能引起混凝土性能的巨大變化,同時(shí)調(diào)凝劑石膏結(jié)晶形 態(tài)的不同CaSO4·1/2H2O〉CaSO4·2H2O)、水泥中堿含量的超標(biāo)、助磨劑的摻入、 細(xì)度不斷升級、使用前水泥余熱較高等都可能影響到外加劑的適應(yīng)性,都可能引起混凝土坍落度的保留值、流動度、擴(kuò)散度和粘聚性等發(fā)生巨大變化,顯然要求聚羧 酸外加劑需克服不僅由水泥所造成的如此多的不利因素是不現(xiàn)實(shí)的,要確立“外加劑的適應(yīng)性是一個(gè)相互適應(yīng)過程”的觀念,大力開展水泥與聚羧酸外加劑的適應(yīng)性 研究。
2.2.2 措施:①改進(jìn)水泥生產(chǎn)技術(shù),生產(chǎn)低熱水泥、低堿水泥、細(xì)度級配化水泥、與聚羧酸相適應(yīng)的高耐久性混凝土水泥。②在實(shí)踐中加強(qiáng)水泥研究人員化驗(yàn)人員、外加劑 供應(yīng)商技術(shù)服務(wù)人員和現(xiàn)場試驗(yàn)人員之間的合作與交流,逐步探索聚羧酸與水泥相互適應(yīng)性的內(nèi)在因素,不斷發(fā)展水泥生產(chǎn)技術(shù)和改進(jìn)外加劑合成技術(shù)。盡量避免由 于水泥組分的不斷調(diào)整引起外加劑的極不適應(yīng),在08年初施工中,前期水泥的早期強(qiáng)度高后期強(qiáng)度富余量小,為改變這種現(xiàn)狀,水泥廠用兩個(gè)月的時(shí)間逐步調(diào)整水 泥組分比例,嚴(yán)重影響了混凝土拌合物性能,保坍性差,后來在水泥出廠合格證上發(fā)現(xiàn)了水泥組分的持續(xù)調(diào)整,現(xiàn)場試驗(yàn)人員、外加劑供應(yīng)商技術(shù)服務(wù)人員和水泥廠 的研究人員及時(shí)進(jìn)行了溝通,固定了水泥組分比例和生產(chǎn)水泥用的各種原材料產(chǎn)地,迅速改善了混凝土的拌合物性能。
2.3 其它材料組分對外加劑適應(yīng)性的影響
2.3.1 原因分析:①經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn),骨料中影響聚羧酸外加劑 混凝土性能的主要因素為骨料的含泥量,隨著含泥量的增加,混凝土的流變性能會成倍的降低,同時(shí)骨料中的泥質(zhì)種類、粉砂粒、石粉對聚羧酸外加劑適應(yīng)性的影響 也很大。②外摻料中影響適應(yīng)性的主要是外摻料的燒失量和細(xì)度,燒失量越大,混凝土的流變性損失越快。③粉煤灰是電廠的副產(chǎn)品,不同的煤質(zhì)對混凝土的拌合物 性能影響也很大。
2.3.2 措施:①選用合格的骨料或?qū)橇线M(jìn)行清洗。②在一 定范圍內(nèi)可通過降低砂率的辦法盡量減小含泥量的影響。③在滿足技術(shù)規(guī)范的同時(shí)盡可能的選擇燒失量小的摻合料。④在選用兩種以上的摻合料時(shí),盡量減少造成外 加劑適應(yīng)性差的外摻料地?fù)搅?。⑤保持煤源產(chǎn)地的相對穩(wěn)定也是提高其適應(yīng)性的一項(xiàng)重要措施。
2.4 工藝性因素對適應(yīng)性的影響 高性能混凝土初期性能直接 影響到硬化后的混凝土的性能及耐久性,特別是含氣量;當(dāng)混凝土經(jīng)過一段距離的運(yùn)輸和高溫環(huán)境時(shí),其初期和易性和流變特性發(fā)生很大變化,含氣量的大量損失, 造成混凝土流動性、可泵性的降低和耐久性的急劇下降。合理的投料順序和適宜的拌合時(shí)間也是影響混凝土拌合物性能的重要因素,尤其是冬施期間,應(yīng)根據(jù)相關(guān)規(guī) 定及時(shí)調(diào)整投料順序增加拌合時(shí)間也是非常必要的。在采用混凝土罐車運(yùn)輸時(shí)可在混凝土澆注前10分鐘使用二次摻入法,這樣不降低混凝土耐久性能并改善流變特 性,經(jīng)濟(jì)性也是很可取的。
3 結(jié)束語
總之,聚羧酸外加劑的適應(yīng)問題遠(yuǎn)比萘系減水劑復(fù)雜,要解決其適應(yīng)問題必須在深入研究的同時(shí),運(yùn)用系統(tǒng)的、發(fā)展的眼光看待它的適應(yīng)性問題,確立外加劑與混凝土各組分之間相互適應(yīng)的觀點(diǎn)。
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