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混凝土减胶剂

混凝土用水泥降材外加剂,又称混凝土增效剂,是指在不降低混凝土坍落度和28d抗压强度的情况下,能有效降低胶凝材料用量的化学添加剂。胡玮炜等人[4]认为混凝土增效剂是一种高聚...

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自20世纪90年代以来,由于生态文明建设对环境保护的高标准和对混凝土质量控制的严格要求,商品混凝土开始在各种建筑中大规模取代现场搅拌混凝土。为了满足混凝土高和易性的需要,商品混凝土中胶凝材料的用量一般较高,一般在每吨350Kg/m3以上[1]。混凝土中胶凝材料的含量高,使混凝土更容易开裂,尤其是在水胶比较低的情况下。混凝土中大量的胶凝材料也会浪费大量的资源,对环境造成极大的破坏。为了保证建筑制造业的持续健康发展,需要在保证混凝土结构力学性能和耐久性的前提下,通过各种方法有效降低混凝土中胶凝材料的用量。混凝土减胶剂就是在这样的需求背景下产生的。近年来,水泥减水剂的生产和应用技术逐渐成熟,《混凝土水泥减水剂》标准已进入专家评审阶段。作为本标准的编写单位之一,本文是专门为读者对混凝土水泥减水剂进行简单介绍而写的。
1.2混凝土减水剂及其作用原理
混凝土用水泥降材外加剂,又称混凝土增效剂,是指在不降低混凝土坍落度和28d抗压强度的情况下,能有效降低胶凝材料用量的化学添加剂。混凝土减水剂是一种不同于混凝土减水剂的新型混凝土外加剂。其形态多为无色、淡黄色或浅棕色半透明液体,一般无氯、无碱[2]。其主要特点是在保证混凝土强度等级不变的情况下,可减少水泥用量5%-10%,并保证混凝土的机械强度不降低。同时,混凝土的和易性和体积稳定性都有不同程度的提高。它具有价格适宜、含量低、与其他外加剂相容性好的特点,因此具有明显的性价比优势。
混凝土减胶剂的成分和性能并不完全相同[3]。胡玮炜等人[4]认为混凝土增效剂是一种高聚物,其化学结构与其他混凝土外加剂相似。刘斌[5]以三乙醇胺、酒石酸和马来酸酐为主要原料,加入苯酚等添加剂制备混凝土增效剂。王强[6]用三异丙醇胺、多元醇胺、改性聚羧酸减水剂、纸浆黑液提取物和水制备了混凝土增效剂。王镇[7]公开的混凝土增效剂专利含有三异丙醇胺、多元醇胺和脂肪酸酯。
现在水泥颗粒细。当水泥颗粒遇到混合水时,水泥颗粒在静电引力的作用下相互吸引,进而形成三维絮凝结构。约10%-30%的混合水包裹在絮凝结构中,不能自由流动,从而失去润滑作用,大大降低了混合物的流动性[8]。普通减水剂不能有效分散超细颗粒的絮凝结构,但据研究,混凝土降胶剂可以分散这些絮凝结构,从而使水泥颗粒与水接触更充分,提高其反应活性。混凝土降胶剂还可以充分活化具有潜在活性的矿物掺合料,从而提高胶凝材料的水化程度,达到提高混凝土强度或降低水泥用量的目的[9]。
混凝土降粘剂的研究现状
2.1减粘剂对混凝土和易性的影响
潘亚波等[10]的研究表明,在混凝土中加入CTF增效剂,可显著改善混凝土的流动性、包裹性和保水性。郭显昭[1]通过实验发现,通过加减粘结剂,使混凝土的含气量和坍落度发生较大变化,可以明显提高混凝土的含气量和坍落度,从而改善混凝土拌合物的流动性,改善混凝土的和易性。郑平[11]研究了LBD增效剂在杭州萧山区混凝土企业中的应用。在保持混凝土水胶比不变的情况下,水泥用量减少10%。结果表明,与基准组相比,混凝土坍落度增加,膨胀率与基准组一致。增效剂的加入对混凝土的凝结时间没有明显影响。刘辉[12]研究了增效剂对不同强度等级混凝土和易性的影响,发现增效剂能有效改善混凝土的和易性,特别是减少较高强度等级混凝土中常见的粘结和抓底现象,降低水泥用量,节约经济成本。赵家生[13]发现,增效剂与聚羧酸盐和萘系高效减水剂有很好的相容性,能降低混凝土的泌水率,增强水泥浆对骨料的包裹性,膨胀明显增加。混凝土增效剂对混凝土工作性的影响与其含量有关。
2.2粘结剂还原剂对混凝土强度的影响
添加混凝土降胶剂改善了混凝土的和易性,使混凝土拌合物更加均匀,提高了流动性。一般认为加减胶粘剂对混凝土强度没有不利影响,但不同研究者的试验结论略有不同。潘亚波等[10]测试了增效剂掺量为0.6%,水泥掺量减少15%时C30和C50混凝土的强度。发现掺有CTF增效剂的混凝土3d和7d的强度高于基准混凝土,28d的强度略低于基准混凝土。彭春元[14]研究了混凝土增效剂对C60以上混凝土强度的影响。增效剂用量为胶凝材料质量的0.6%,水泥用量减少10%。实测混凝土强度与参考混凝土相当。刘辉[12]将C30、C40、C50混凝土与质量分数为0.6%的水泥减水剂进行对比,发现当水泥用量减少10%时,混凝土强度没有明显变化,甚至加入一些增效剂的混凝土强度也高于参考混凝土。在保证强度的基础上,添加0.6%的胶凝材料增效剂,可节约水泥10%甚至更多,如图1、2所示。胡玮炜等人[4]通过添加增效剂研究了增效剂对矿物掺合料和山砂混凝土强度的影响,发现增效剂能激发矿物掺合料的活性,同时对山砂混凝土表现出良好的适应性,强度明显提高。
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