聚羧酸减剂对混凝土用水量的敏感性分析.docx

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1、如何应对混凝土外加剂产生的负面效应目录1 .序言12.混凝土配合比重要参数一一水胶比11. 1.水胶比与强度的关系22. 2.水胶比对工作性的影响23. 3.水胶比与矿物掺合料掺量24. 4.怎么考虑骨料中的细颗粒对水胶比的影响32 . 5.水胶比的确定33 .聚竣酸减水剂与混凝土用水量的关系54 .聚竣酸减水剂敏感性的优化65 .结论81 .序言聚竣酸减水剂具有减水率高、保坍能力强和性能可调整等优点，已经广泛应用于高铁、地铁、 桥梁、核电和水电等重大工程，成为预拌混凝土首选的混凝土外加剂。工程实践表明，聚竣酸减水 剂有力地保证预拌混凝土的工作性，提高硬化混凝土的力学性能，改善混凝土的耐久性，

2、为混凝土 的品质提供重要技术支撑。但在聚竣酸减水剂的使用时，混凝土技术人员发现聚竣酸减水剂的性能 极易受到混凝土其它原材料的影响。研究表明，聚竣酸减水剂的分散能力受制于水泥、粉煤灰和砂 石等原材料的品质波动，其掺量随之变化较大，表现了较高的敏感性。在聚竣酸减水剂敏感性的研 究中，研究人员对聚竣酸减水剂与砂石含泥量的敏感性进行了广泛和深入研究，但较少关注聚竣酸 减水剂对混凝土用水量的敏感性。在混凝土的实际生产中，用水量的调整是控制混凝土拌合物工作 性的重要方式，如何降低聚竣酸减水剂对用水量的敏感性更具有现实指导意义。本文通过分析聚竣酸减水剂与混凝土用水量的关系，明确聚竣酸减水剂对混凝土用水量敏感

3、性 的原因，总结改善聚竣酸减水剂对用水量敏感性的研究措施，提出降低聚竣酸减水剂敏感性的研究 方案，为聚竣酸减水剂的性能优化提供理论指导，以推动聚竣酸减水剂在预拌混凝土更广泛的应 用。2 .混凝土配合比重要参数一一水胶比水胶比、用水量和砂率共同构成混凝土配合比的重要参数，这三个参数一旦确定，混凝土配合第1页共8页 比也基本确定。水胶比是指混凝土用水量与胶凝材料用量的比值，水胶比是混凝土配合比的重要参 数，混凝土的很多性能都与水胶比有直接的关系，如工作性、强度、耐久性等。因此，了解和控制 水胶比对控制混凝土质量至关重要。2.1. 水胶比与强度的关系在胶凝材料品种、质量和掺量确定不变的条件下，水胶比

4、的大小直接决定混凝土强度。一般来 说，混凝土强度随着水胶比的减小而变大，混凝土强度随着水胶比的增大而降低。但水胶比的变动 与混凝土强度的变化关系不是显简单的线性关系，在不同的水胶比范围内水胶比变化0.01对强度产 生的影响有很大区别，水胶比越小，同样的变化相同的水胶比对强度影响越大。换句话说，混凝土 强度等级越高，水胶比较小的波动都会对混凝土强度产生较大的影响，一般来说水胶比变化0.01, 抗压强度变化5%左右。在过去，混凝土只使用水泥一种胶凝材料，水泥的品种和质量一旦确定，水灰比的大小直接影 响混凝土强度。如今，胶凝材料不在是单一的水泥，还包括矿物掺合料，水胶比与强度的关系变得 相对复杂，相

5、同的水胶比，强度不一定相同，有时甚至有很大的差别。例如，水泥和粉煤灰品种和 质量不变，相同的水胶比0.5,粉煤灰掺量30%与粉煤灰掺量50%配制的混凝土 28d强度显然具有 很大的差别；再如，相同的水胶比0.5,粉煤灰掺量30%与矿粉掺量30%配制的混凝土 28d强度也 是不同的；再如，相同的水胶比0.5,掺量同为30%的I级粉煤灰n级粉煤灰配制的混凝土 28d强 度也不相同。等等以上都说明现在混凝土水胶比与强度的影响不在是单一的影响，两者关系十分复杂，受矿物掺 合料品种、质量、细度（比表面积）、活性、掺量等多种因素制约，甚至同种矿物掺合料，同样的质 量等级都会有很大的差别，但原材料和掺量一旦

6、确定后，仍然符合水胶比与强度反比关系，只是更 加不是线性关系。2. 2.水胶比对工作性的影响水胶比的大小对混凝土浆体稠度有直接的影响，水胶比越大，浆体稠度越低，浆体的抑制骨料 下沉的浮力越小，混凝土就越容易分层，反之浆体稠度越大，混凝土抗离析能力越强。水胶比较大 的低强度等级混凝土，浆体浓度低，混凝土粘聚性差，保水性不足，混凝土容易泌水、离析，宜使 用低外加剂掺量并适当提高砂率，改善保水性。而在低水胶比的高强混凝土中，浆体的浓度大，混 凝土粘聚性较好，保水性好，但粘度大，工作性差，再不增加用水量的情况下，应使用较高的外加 剂掺量提高混凝土工作性。2. 3.水胶比与矿物掺合料掺量在水胶比不变的情

7、况下，由于矿物掺合料的活性低于水泥的活性，随着矿物掺合料掺量的增第2页共8页 加，混凝土早期强度降低。为了获得满意的早期强度，在增加矿物掺合料掺量的同时，适当降低水 胶比，提高混凝土早期强度，使其满足施工的需要。矿物掺合料增加所需降低的水胶比的量与混凝 土水胶比有很大的关系，例如，当混凝土水胶比0.6左右时，粉煤灰掺量增加10%,水胶比要降低 0.04左右，才能保证混凝土28天强度不明显降低；在水胶比0.4左右时，粉煤灰掺量增加10%, 水胶比降低0.01可以保证混凝土28天强度不明显降低。此外，随着粉煤灰掺量的增加，水胶比降 低的幅度逐渐增加。外加剂的使用可以实现低水胶比配制混凝土已经不是什

8、么难事，但混凝土水胶 比并不是越低越好，过低的水胶比使外加剂用量增加，用水量敏感性增加，给混凝土质量控制带来 困难。因此，不应一味追求矿物掺合料大掺量，低水胶比，应根据工程实践需要选择合适矿物掺合 料掺量和适宜的水胶比。2. 4.怎么考虑骨料中的细颗粒对水胶比的影响骨料不可避免地混入粒径小于0.075mm的细粉颗粒，尤其是当前普遍使用机制砂的情况下， 石粉的含量更加不可忽视，这些颗粒有时虽然不具有活性，仅仅在混凝土中起填充作用。在水胶比 计算时，需不需要考虑这些颗粒，也就是说，这些颗粒的增加会不会影响实际水胶比的大小，应不 应该计入胶凝材料，控制有效水胶比，要具体问题具体分析。骨料混入的细粉颗

9、粒成分很复杂，一 部分是石粉或砂粉，可以起到填充作用。但也有一部分细的泥粉颗粒，这些泥粉颗粒吸附水和外加 剂，阻碍水泥与骨料的粘结，降低混凝土强度。要不要作为胶凝材料的一部分，应区别对待。2. 5.水胶比的确定(1)利用规范确定水(胶)比根据普通配合比设计规程(JGJ55-2011)所给出的水胶比计算公式，在结合规范中关于水胶 比公式中各参数确定的方法，逐步确定各参数，就可以计算出混凝土配制强度对应的水胶比。虽然 很多专家认为混凝土水胶比不是算出来的，而是试验出来的，但规范给定的公式可以计算出所配制 混凝土的大致水胶比，便于初学者试验。在原材料复杂情况下，完全依据规范计算的水胶比可能不 满足实

10、际生产的需要，需要试验进行调整，最终确定合理的水胶比。(2)建立水(胶)比的一元回归方程在混凝土的生产过程中，根据所使用的原材料，根据预拌混凝土生产实际，建立“胶水比一一 混凝土强度”的回归方程。在选定混凝土的水胶比时，不是选定某一个确定的数值，而是选定一个 水胶比区间。矿物掺合料掺量的选择应根据工程部位的强度、耐久性以及工作性确定矿物掺合料的 掺量范围，见表1。表1各强度等级矿物掺合料掺量与水胶比推荐选用表第3页共8页强收等级粉煤灰中掺水胶比C100.700.66Ci 50.660.63CIO0.68 0.6-1IO%X5O%C150.630.60C200.62、0, 5720%x30%C2

11、50560.52C200.59 0.5430T40%(250.530.50C200.5r05339V-I5%C250.5i 0. 18C300. 19 0. 1620%30%C350. 440. 11C300. 1F0.4I30%10%C350.42*0.39GIO1S%25%C450.380.36CIO0. 40 0.3720T30%G50.36 0.34C500. M0. 32C550.320.3015%C600.3广0.29C50C5519%25%C60CBO. VC8OX80, C10 0C100水股比物嫌改、，汾双掺0. 68 0.610.63 0. 600.66 0.620.61

12、0.580.60 0. 580.55 0.520. 57 0.530.51 0. 490.55 0.520. 19 0. 170. 180. 150. 13 0.400Mo.430.42 0.380. 10 0.370.39 0.360.350.330.310. 320.32 0. 300.310.290.33 0.310.32 0,290.31 0.28注:搂吊.10% 50%50% 60%30% 10%10% 50%15 厂 55、30% 10%35% 15%20% 30%30% 10%山所用水泥为P6I2.5长削统计28d抗1R丸沙平均值为47.OMP&，物播公料为II级构处.S95级犷

13、渣榆她物援介料的授/根据气温殳化,可以谓整怖度5%左力即夏争比春秋队 比冬物搂合逐步增力单授要比立搂的掺M低10% A：(：ft强混震匕可使刖匕052.5水泥,S1O5级犷粉.适当加入H妃.(3)根据混凝土耐久性确定水胶比在混凝土配合比设计工作中，混凝土耐久性是根据工程环境的特点，在满足混凝土强度的基础上，必须满足的技术指标。混凝土强度是各项指标中最容易检测的，在某种程度上混凝土强度可以反映混凝土的耐久性指标。但为了满足工程实际对耐久性的需求，应有一个最大水胶比和最小胶凝材料总量的限制。水胶比：(W/B)W(W/B0)max=0.75 0.05Hl第4页共8页胶凝材料总量：CO2cmin =

14、275 + 25（H + l）式中：H耐久性环境作用等级；I配筋情况。根据混凝土结构耐久性设计规范（GB/T50746-2008）标准，把耐久性所要求的环境类别分 为：一般环境、冻融环境、海洋氯化物环境、除冰盐等其他氯化物环境、化学腐蚀环境，并把这些 环境类别等级分为A（轻微）、B（轻度）、C（中度）、D（严重）、E（非常严重卜F（极端严重）六个等级， 其H分别取1、2、3、4、5、6；对于I的取值，有配筋要求取1 = 1,无配筋取1 = 0。当耐久性确定的最大水胶比，小于依据强度确立的水胶比时，取依耐久性确定的水胶比进行试 配。如果强度超出配制强度的要求，调整矿物掺合料掺量，对混凝土强度进行

15、调整。最终找到一个 既满足混凝土耐久性要求，有符合混凝土强度要求，经济合理的水胶比。3 .聚粉酸减水剂与混凝土用水量的关系聚竣酸减水剂是具有梳形分子结构的接枝共聚物，主链为含有竣基官能团的烷基碳链，侧链为 不同长度的聚氧乙烯（和/或聚氧丙烯）结构单元。聚竣酸减水剂主链中的竣基基团通过静电吸引力与 水泥颗粒吸附，侧链中不同长度的聚氧乙烯单元通过空间位阻效应阻止其它水泥颗粒靠近，实现其 对水泥的分散作用。与蔡系减水剂相比，聚竣酸减水剂对水泥的分散能力更强，展现了更高的混凝 土减水率，其减水率高达40%以上，可以显著减少混凝土拌合水的用量。混凝土的用水量可以决定水胶比（水灰比），水胶比（水灰比）直接

16、影响混凝土的力学性能。水灰 比法则认为，混凝土的28d抗压强度和水灰比的倒数成正比。为保证混凝土的抗压强度，生产技术 人员通常采用较小的水胶比。为提高混凝土的经济性，减小混凝土用水量是降低混凝土水胶比最有 效的方式。混凝土拌合水的减少将影响新拌混凝土的工作性，而聚竣酸减水剂对水泥较强的分散能 力可以更有效保证混凝土拌合物的工作性，进而实现聚竣酸减水剂和混凝土用水量的有机统一。混凝土用水量的变化不仅决定混凝土水胶比，而且影响混凝土的浆骨比。廉慧珍指出，与水胶 比一样，浆骨比也是混凝土配合比设计必须考虑的重要因素。浆骨比是混凝土拌合物浓度，是拌合 水和胶凝材料总量与骨料总量体积的比例，浆骨比的变化

17、影响混凝土的工作性和体积稳定性。与胶 凝材料的密度相比（水泥：约为3.0g/cm3；粉煤灰：1.92.4g/cm3；矿粉：约为2.6g/cm3）,水的 密度（1.0g/cm3）小很多，在相同质量的情况下，用水量的变化对拌合物浆体体积总量影响最大。在 保持胶材总量不变的情况下，用水量的减小必将导致拌合物浆体的体积减少，影响新拌混凝土的工 作性。因此，在通过减少混凝土用水量以降低水胶比时，应同时调整胶材总量以保证混凝土的浆骨 比不变。但混凝土生产人员经常忽略用水量变化对浆骨比的影响，导致拌合物浆体的体积随用水量第5页共8页的变化而大幅度变化，从表1可以看到，用水量减少时，(W/B)2和(W/B)3中浆体数量均减小，这 将影响混凝土的工作性。Eft* m UEWi/二言ft M)w wn/阳Ht* un “取j in巧。贬1?4000.14M4(* Q |4H 枇 0. l$l& HH 小 (L15iinq, mdIT2 0.173|CO CHIHO-HL 刀ch2ch2-brer(CH3b图2两性聚痰酸减水剂的分子结构血后5.结论本文通过对聚竣酸减水剂与混凝土用水量关系的分析，提出了聚竣酸减水剂与混凝土用水量敏 感性的评价方法，并分析了各种降低聚竣酸减水剂敏感性措施的优劣，最终提出了降低聚竣酸减水 剂对混凝土用水量敏感度的研究方向。第8页共8页