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-弓I言12 .聚竣酸减水剂种高性能减水剂13 .原材料及试验方法33.1.原材料33. 2.试验方法44 .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. 2.保坍剂对混凝土工作性能的影响54.3. 聚竣酸减水剂在机制砂混凝土工程中的应用55 .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，易于离析泌水

2、，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。聚叛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，本研究通过对聚较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 .聚竣酸减水剂种高性能减水剂聚按酸减水剂(Po1yCarbOXyIateSUPerP1aStiCiZer)是一种高性能减水剂，是水泥混凝土运用中的一种水泥

3、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醛。另一类是以马来酸酢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。在聚拔酸外加剂出现之前，有木质素磺酸盐类外加剂，蔡系磺酸盐甲醛缩合物，三聚鼠胺甲醛缩聚物，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。新一代聚竣酸系高效减水剂克服了传统减水剂一些弊端，具有掺量低、保坍性能好、混凝土

4、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，聚竣酸系高性能减水剂，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、优良的耐久性、聚陵酸系高性能减水剂具有良好的综合

5、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，聚较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，日本聚较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远；3 .功能性产品较少，很难满足超高、超长距离混凝土泵送、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

6、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(I)水泥(C)：海螺P-042.5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/MPa3d28d抗压强度1Ag-凝结时间/MPa标野度mm3d28d用初凝终凝安定细度性/%7.110.330.354.028.8141194合格在后(2)粉煤灰(FA)：城隍II级粉煤灰，主要性能指标见表2所示。表2粉煤灰主要性能指标细度/%烧失重需水比SO3含重含水重/%/%/%/%放射性904.02940.44041合格-(

7、3)矿粉(S1)：日照S95级矿粉，主要性能指标见表3所示。表3S95级矿粉主要性能指标密度/(gcm3活性指数/%流动度比烧失重/%含水重氯离子比表面积/7d28d1%/%/%(jm22.91102950.190.1-420:左身(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1020mm碎石。(8)水(W)：自来水，符合混凝土用水标准JGJ632006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

8、2、BT-3:保坍剂母液(含固量为40%)；X1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GBT500802016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。表4混凝土配合比kgm3CFS1S1S2G1G2W21590653004851508601704.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，

9、对比研究3种聚较酸减水剂母液MS1、MS2、MS3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减水剂复配配方样品编号MSMS-2MS-3BT-1X1Y1H1W1160-400.53207802-160-400.53207803-160400.5320780巴r表6海登土拌合物性悠9SJfma4rB7%-工作状态i20tm3dTdZSdIUQ220SSO19(X470420.67273435.7和F!fr2M522560180/4904.51939276634.9H1雇由3UO230S40194903J21.0128.4836.6和BfI好从表6的试验结果可以

10、看出，采用样品1的初始减水率略大，但是保坍性能略差，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，保持聚皎酸减水剂母液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

11、-2MS-3BT-1X1Y1H1W416040-0.53207805160-40-0.53207806160-400.532078G.哀8温盘土井会W愫曲落度，扩展度，IMn含气-37d2Sd-工作状专初培I2tern41.50220540201X4901821275436.8和三性耳51.50220545I9W4754.01846M77r.和4,比:61SO231b21aSIQ1520.112S.54rf/f和易性好从表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

12、，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。5. 3.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

13、土保坍性能的要求。无缓凝现象。在保证2h扩展度经时损失30mm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IO试验结果。表9减水剂复配配方样品编号MS-3BT-3X1Y1H1W7140600.53307709io近量士试蛇果第落度/扩网TS-挤压强.宜/MFa口口9iMt

14、初岫12Ctnm367d28d1.60220/540”20.3211633.7和B他灯从表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22Omm和560mm,符合工程的技术要求，18Omin的坍落度和扩展度为22Omm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。5.结论通过以上试验结果分析，可以得出：(I)MS3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)BT3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、引气齐IJY1和缓凝齐UH1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。