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摘要:萘系高效减水剂与聚羧酸高性能减水剂作为减水剂市场上的主要产品,在现代混凝土工程中应用十分广泛,本文简要介绍了这两种减水剂的性能特点,使用中的优缺点以及在工程应用的实例。
关键词:萘系;聚羧酸;外加剂;混凝土
引言:
随着中国经济建设的不断发展,基础工程建设规模不断扩大。在水利水电、高速铁路,桥梁、港口、隧道、地铁、核电等工程中,混凝土的比例较大,添加外加剂直接影响外观质量,抗压强度,抗渗性和抗冻性和使用寿命。以下系统描述了萘系超塑化剂和聚羧酸系高效减水剂的性能以及其在项目中的应用实例。
1混凝土外加剂的品种
混凝土减水剂品种:按GB8076-2008“混凝土外加剂”标准,混凝土减水剂分为普通减水剂,高效减水剂和高效减水剂。普通减水剂是指减水率为8%-14%的减水剂,主要是指木质素磺酸盐类减水剂,它是减水剂的早期产品;高效减水剂是指减水率大于14%且小于25%的减水剂,包括萘系减水剂,肼基减水剂,清洗油基减水剂,脂肪族减水剂,三聚氰胺基减水剂,氨基磺酸盐减水剂,萘减水剂一直占据市场的80%左右。在超高强度坩埚中,它们与其他外加剂混合使用。高性能减水剂其减水率超过25%。聚羧酸减水剂是目前减水剂产品中的高端产品。
2萘系高效减水剂的特点
2.1萘系高效减水剂的分类
萘磺酸盐甲醛缩合物或简称萘缩水剂,可根据产品中Na2SO4的含量分为高浓度产品。Na2SO4含量小于3%,Natron产品Na2SO4含量为3%至10%,低浓度产品Na2SO4含量>10%。目前,大多数萘系超塑化剂能够控制Na2SO4的含量低于3%,一些先进的公司甚至可以控制它们低于0.4%。这种高效减水剂的减水率很高(15%-25%),对混凝土凝结时间影响不大,进气量低(<2%),并且增加混凝土强度的效果是显而易见的。
2.2萘系高效减水剂的临界掺量
萘减水剂的优点之一是掺入高量程减水剂的水泥浆。当超过这个量时,水泥浆的流动性和混凝土的初始坍落度不是加成的,这一点被称为饱和点。此时,混合物的量被称为饱和含量。在混合物和水泥具有良好的适应性的情况下,可以在饱和点添加超塑化剂很长一段时间。2.3萘系高效减水剂的缺点
萘系减水剂优点之一是掺入高效减水剂的水泥浆体,有一个临界掺量,超过这一掺量继续掺加时,水泥浆体的流动性和混凝土的初始坍落度不再增加,这一点称为饱和点,此时外加剂掺量称为饱和掺量,在外加剂和水泥适应性很好的情况下,在饱和点上增加减水剂掺量,可以在长时间内保持大坍落度。
3聚羧酸高性能减水剂的特点
3.1化学组成决定了良好的性质
聚羧酸减水剂的减水性能与所选聚合单体的种类及个嵌段链节的组成有关,这种用自由基溶液聚合制备的聚合物电解质,在掺量很小(0.1%―0.2%)的条件下就可产生较大的分散效果,并具有优良的缓凝、早强或保坍作用。聚合物侧链上的乙氧基链节有时也被称为接投链,这种结构特征,不仅对减水剂由影响,而且对抑制坍落度损失也有重要作用。
聚羧酸系减水剂在水泥颗粒表面的吸附量较小,但由于其带有许多支链,可以产生共间位阻效应,因而掺量很低时就可实现较好的阻化效果、支链的存在以齿形的吸附方式,使得初始的水泥水化产物较难将减水剂分子吸附层覆盖,因而,该减水剂在水泥颗粒表面有效作用时间具有掺量低、坍落度保持性好、与水泥适应性较好的特点,是配制低水较比、高强、高耐久性混凝土的首选。
3.2高减水性、高保塑性
聚羧酸系高性能减水剂是无振动,自密实高性能混凝土和高强高性能混凝土的首选添加剂。混凝土拌合物的设计参数变化很大,性能明显提高。在保持混凝土的易加工性和高流动性的情况下,混凝土的水灰比可以最小化。在与减水剂相同的水灰比下,聚羧酸减水剂比萘减水剂具有更好的水泥分散性。它可以显着改善水泥浆的流动性。聚羧酸系高效减水剂之间的有效用量,1小时后水泥浆的流动度大于250mm,1小时流动性损失约10%,塑性优良。
3.3聚羧酸高性能减水剂超掺量的问题
由于聚羧酸系高性能减水剂具有减水率高,用量少的特点,因此在配制聚羧酸系高性能减水剂混凝土时,应严格按最小用量进行计算。并要求测量设备和测量精度必须准确和灵敏。否则,当聚羧酸类超塑化剂超剂量时,会引起偏析,渗色或气体含量过高等不良现象。当聚羧酸盐基高性能减水剂有一定量时,水泥浆的流动性下降,表明减水效果具有极限值。超过极限值时,水泥的流动性下降,减水效果变差。
4萘系高效减水剂的应用。
4.1萘系减水剂的工程实例
由于萘系减水剂工艺成熟,且生产成本、价格较低,所以应用很广泛。在商品混凝土拌和站中,多采用萘系减水剂母液直接加入骨料中拌合混凝土。举世瞩目的三峡工程、黄河万家寨水电站、华能德州火力电厂、南水北调工程、龙羊峡水电站等大型水利电力工程,大部分采用萘系减水剂。
混凝土各个组分之间存在着相容性(适应性)好坏的差异,应用场合也在很大程度上影响外加剂的适用性。配制不需要经过泵送,坍落度30-50cm的路面板、水工大坝等工程用混凝土,萘系高效减水剂优于聚羧酸系减水剂。
4.2萘系高效减水剂的掺加方法
在混凝土的混合过程中,掺合料的掺合对掺合料的使用有很大的影响。减水剂混合法一般分为第一次混合法(混合水前混合),混合法(混合水同时混合),保水法或后掺杂法(后掺入法混合后经过一定时间后,加入一定量或更多次的混凝土混合物中,然后搅拌2次或更多次)。对于萘系减水剂,为了避开水泥的C3A、C4A矿物成分的选择性吸附,以后掺法为好。
5聚羧酸高性能减水剂的应用
5.1重点工程中的应用
客运高铁项目几乎全部使用聚羧酸减水剂,其中包括武广,京津,郑州,实达,合武等11条客运专线。累计里程约为3000公里;上海,太中银,广珠,海达共有四条客运专线,总里程约3000公里。快速客运专线的设计使用寿命应达到100年。实践证明,聚羧酸减水剂对保证铁路工程建设进度和质量起着重要作用。
主要的海洋工程对混凝土的耐久性有很高的要求。东海大桥,杭州湾跨海大桥等近海工程明确提出了百年耐久概念。在施工过程中使用聚氨酯高性能减水剂,通过实践检验验证,使用效果良好。南水北调工程是一项大规模,长距离,跨流域的系统工程。区域地质环境复杂多变。该项目需要混凝土具有高抗渗性,高抗冻性和高耐久性。该项目建设还使用了聚羧酸减水剂。
5.2水泥适应性问题
由于我国水泥的品种和质量普遍较为复杂多变,特别是遇到适应性差的水泥时,聚羧酸减水剂混凝土仍存在流动性差,混合物坍落度损失大的现象,仍然存在存适应性方面的问题。
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