聚羧酸减水剂复配工艺优化.docx

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1、聚竣酸臧水剂复配工艺优化目录1 .引言1.聚竣酸减水剂一一一种高性能减水剂12 .原材料及试验方法33. 1.原材料33. 2.试验方法4.结果与讨论44.1. 聚竣酸母液对混凝土工作性能的影响44.2. 保坍剂对混凝土工作性能的影响54.3. 3.聚竣酸减水剂在机制砂混凝土工程中的应用5.结论61 .引言机制砂是岩石经除土开采、机械破碎、筛分而成，石料破碎过程中产生的 石屑废料经筛分、除粉处理也可用于生产机制砂。机制砂颗粒表面粗糙、尖锐 多棱角，细度模数大，级配不良，堆积空隙率高，决定了配制出的混凝土需水 量大、强度低、外观质量不好等一系列问题，从而使用机制砂配制的混凝土和 易性差，易于离析

2、泌水，成型的构造物表观质量不好。关于机制砂混凝土的配 制，目前基本沿袭天然砂混凝土配制方法，而忽视了机制砂与机制砂混凝土的 特性，从而使工程技术人员难以掌握。聚竣酸类减水剂是目前应用最广泛的混 凝土添加剂，具有减水率高、掺量低、保坍性能好等优点，应用技术较为成 熟。但是，由于机制砂本身的特性，导致了混凝土配制过程中出现了和易性 差、易泌水离析等问题。因此，本研究通过对聚竣酸减水剂的复配工艺的优 化，配置工作性能优异的机制砂混凝土，并应用于实际工程项目中。2 .聚粉酸减水剂种高性能减水剂聚竣酸减水剂(Polycarboxylate Superplasticizer)是一种高性能减水剂，是 水泥混

3、凝土运用中的一种水泥分散剂。广泛应用于公路、桥梁、大坝、隧道、高层建筑等工程。该品绿色环保，不易燃，不易爆，可以安全使用火车和汽车运输。根据其主链结构的不同可以将聚竣酸系高效减水剂产品分为两大类：一类 以丙烯酸或甲基丙烯酸为主链,接枝不同侧链长度的聚酸。另一类是以马来酸酎 为主链接枝不同侧链长度的聚酸。以此为基础，衍生了一系列不同特性的高性 能减水剂产品。在聚竣酸外加剂出现之前，有木质素磺酸盐类外加剂，蔡系磺酸盐甲醛缩 合物，三聚氟胺甲醛缩聚物，丙酮磺酸盐甲醛缩合物，氨基磺酸盐甲醛缩合物 等。20世纪80年代初日本率先成功研制了聚竣酸系减水剂。新一代聚装酸系 高效减水剂克服了传统减水剂一些弊端

4、，具有掺量低、保坍性能好、混凝土收 缩率低、分子结构上可调性强、高性能化的潜力大、生产过程中不使用甲醛等 突出优点。在很多混凝土工程中，秦系等传统高效混凝土由于技术性能的局限性，越 来越不能满足工程需要。在国内外备受关注的新一代减水剂，聚援酸系高性能 减水剂，由于真正做到了依据分散水泥作用机理设计有效的分子结构，具有超 分散型，能防止混凝土坍落度损失而不引起明显缓凝，低掺量下发挥较高的塑 化效果，流动性保持性好、水泥适应广分子构造上自由度大、合成技术多、高 性能化的余地很大，对混凝土增强效果显著，能降低混凝土收缩，有害物质含 量极低等技术性能特点，赋予了混凝土出色的施工和易性、良好的强度发展、

5、 优良的耐久性、聚竣酸系高性能减水剂具有良好的综合技术性能优势及环保特 点，符合现代化混凝土工程的需要。因此，聚竣酸系高性能减水剂正逐渐成为 配制高性能混凝土的首选外加剂。据报道，日本聚竣酸外加剂使用量已占所有 高性能外加剂产品总量的80%以上，北美和欧洲也占了 50%以上。在我国， 聚竣酸系减水剂已成功应用仅在三峡大坝、苏通大桥、田湾核电站、京沪高铁 等国家大型水利、桥梁、核电、铁路工程，并取得了显著的成果。同时聚竣酸减水剂也存在一些问题：1 .高温环境下保坍性不足；2 .温度敏感性强，同种聚竣酸减水剂在不同季节施工，混凝土保坍性相差 甚3 ,功能性产品较少，很难满足超高、超长距离混凝土泵送

6、、负温施工、超早强混凝土的制备以及混凝土高耐久等要求；4 .粘度高，在高掺合材、低水胶比混凝土配制中，混凝土粘度高，不利于 施工；5 .对砂石集料的含泥量敏感性强；6 .对机制砂适应也差，掺量敏感影响施工。3.原材料及试验方法3. 1.原材料(1)水泥(C)：海螺P042.5水泥，主要性能指标见表1所示。表1水泥主要性能指标抗折强度抗压强度/MPa /MPa3d 28d 3d 28d抗折强度抗压强度/MPa /MPa3d 28d 3d 28d标准稠度用水重/%凝结时间/ min初凝终凝安定性细度/%7.1 103 303 54.028.8141194 合格 诠后(2)粉煤灰(FA)：城隍U级粉

7、煤灰，主要性能指标见表2所示。表2粉煤灰主要性能指标细度/%细度/%放射性烧失重需水比S6含重含水重/% /% /% /%9-04,02940.440J1 合格之 诠后(3)矿粉(SL)：日照S95级矿粉，主要性能指标见表3所示。表3 S95级矿粉主要性能指标密度/(g/ cm3密度/(g/ cm3活性指数流动/% 度比7d 28d /%烧失望重/%基氯离子/%比表面积/缶8 k宓2.9183102950J90.1(4)河砂(S1)：细度模数为2.1,含泥量小于1%的河砂。(5)机制砂(S2)：细度模数2.8。(6)石(G1)：采用公称粒径510mm卵石。(7)石(G2)：采用公称粒径1020

8、mm碎石。(8)水(W)：自来水，符合混凝土用水标准JGJ63-2006中规定的拌合用水要求。(9)外加剂：MS-1 MS-2、MS-3:聚竣酸减水剂母液(含固量为50%)；BT-1. BT-2、BT-3:保坍剂母液(含固量为40%)；XI为消泡剂；Y1为引气剂，H1为缓凝剂，均为福建科之杰新材料有限公司生产。3. 2.试验方法(1)混凝土拌合物性能测定。按照GB/T50080-2016普通混凝土拌合物性 能试验方法标准要求进行混凝土坍落度、扩展度、含气量和凝结时间的测 定；按照GB/T50081-2019普通混凝土力学性能试验方法标准进行混凝土 抗压强度的测定。(2)混凝土配合比。见表4所示

9、。表4混凝土配合比kg/m3CFSLS1S2G1G2W2159065300485150860170 ,4.结果与讨论3.1. 聚粉酸母液对混凝土工作性能的影响混凝土配合比见表4所示，减水剂复配配方见表5所示，对比研究3种聚 竣酸减水剂母液MS-1、MS-2、MS-3对机制砂混凝土工作性的影响。减水剂掺 量为1.5%1.8%。试验结果见表6所示。表5减水剂复配配方品号 样编MS- 1MS-2MS- 3BT- 1XIY1HlW1160400.53207802160400.53207803160400.5320780 1从表6的试验结果可以看出，采用样品1的初始减水率略大，但是保坍性96海登士拌合物

10、也的样品想怎力方对犷艮亲皿 含气重,% 7山号 N3 工作状(5初始l2Utnw3d?d2 Mi3MQ220 SSOJW47Q420.67273435.7和 *华一臀”L55220 560J 8014804.5193927349札 比活MO230 MO194903s21.0128 4836.6Wbtl 好能略差，和易性一般;而样品2的减水率稍低，需要增加0.05%掺量，含气量比较大，抗压强度 稍低；样品3的减水率在3个样品中均中，保坍性能较好，抗压强度比较高，和 易性好。说明样品3对机制砂混凝土比较适应。因此，可以选择样品3(MS-3) 作为减水剂母液进行复配，但是整体上损失还是偏大，可以提高

11、保坍剂掺量或 者更换其他保坍剂。4. 2.保坍剂对混凝土工作性能的影响改变保坍剂种类，保持聚竣酸减水剂母液MS-3和其他助剂不变，对比不 同种类的保坍剂对混凝土性能的影响。减水剂复配配方见表7,混凝土配合比 见表4所示，试验结果见表8。表7减水剂复配配方品号 样编MS- 1MS-2MS-3BT- 1XIY1HlW4160400.53207805160400.53207806160400.5320我g混凝土井会物tl能一案度，扩Mrnm47M折一度/MPa t内楼水I2uvnui7d41.5051.5061.”220 54020(X49018216736.8和三佳耳“220 54519(X475

12、4.01846M 773工 1和 4?.舅迂若230 5402IQ/51015X.ll25和易 丽?从表8的试验结果可以看出，3个样品的减水率相当，其中样品6的保坍性能最好，其次是样品4,样品5最差;样品6混凝土抗压强度稍高，样品4和样品5相当；和易性3个样品相当，均较好。因此，减水剂母液选择MS-3,保坍剂选 择BT-3对机制砂混凝土较适应，初始和保坍性能较好。4.1. 聚竣酸减水剂在机制砂混凝土工程中的应用(1)混凝土主要技术指标要求。考虑到工程的结构、混凝土温差以及施工条 件，其混凝土的技术要求主要包括以下几个方面：坍落度2200mm,扩展度 2550mm。2h扩展度经时损失W30mm。

13、混凝土流动度好、不泌水、不 抓底。含气量控制在4.0%以内。无缓凝现象，终凝时间W24h。(2)工程技术难点。根据工程施工技术的要求以及所选用原材料的特点，其 技术难点主要包括两个方面：扩展度经时损失。由于工程采用的砂子是由机 制砂与细砂复合而成，所以增加了对外加剂的吸附作用，从而增加对混凝土保 坍性能的要求。无缓凝现象。在保证2h扩展度经时损失W30mm的前提下 无缓凝现象，这也是该工程的技术难点之一。因此，不能通过增加缓凝剂来提 高保坍性能，只能通过外加剂母液本身的保坍性能来解决坍落度损失的问题。(3)解决方案。选用综合性能较好的聚竣酸减水剂母液MS-3和保坍性能 较好的保坍剂BT-3来解

14、决和易性和坍落度损失的问题。同时搭配助剂XI、 Y1和H1,控制混凝土含气量和和易性，并保证混凝土的抗压强度达到要求。 详见表9复配配方和表10试验结果。表9减水剂复配配方9 io理戏士试舷结果样品编号MS- 3BT-3XIY1HlW7140600.5330770 y从表10的混凝土试验结果可以看出，混凝土的初始坍落度和扩展度为I1品嶙号，为 妈法度/扩展反含r量，% -工作状牵、初城IXtnm3d7d28d?1.60功220/540).820.5323.163乳7 和舄住好220mm和560mm,符合工程的技术要求，180min的坍落度和扩展度为 220mm和540mm,同时含气量为3.8%,和易性好，符合工程的各项技术要 求。结论通过以上试验结果分析，可以得出：(l)MS-3对机制砂混凝土的适应性较好，初始减水率高，坍落度损失小。(2)BT-3对机制砂混凝土较适应，保坍性能较好，抗压强度高。(3)将与机制砂混凝土体系适应性较好的聚竣酸减水剂母液MS-3与保坍剂 BT-3以及适当的消泡剂XI、引气剂Y1和缓凝剂H1复配，可有效减少机制砂 混凝土的扩展度损失，并在工程上获得成功应用。