含泥量对掺聚羧酸混凝土性能的影响

第３７卷第３３期　．１１４．　２　０　１　１年１　１月　山　西　建　筑　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨｎ＇ＥＣＴＵＲＥ　Ｖｏ１．３７　Ｎｏ．３３　ＮＯ＇Ｖ．　２０１１　文章编号：１００９．６８２５（２０１　１）３３－０１　１４－０３　含泥量对掺聚羧酸混凝土性能的影响　苗翠珍张民宝　摘要：通过剖析聚羧酸减水剂的分子结构，研究了聚羧酸在混凝土中的作用机理，针对混凝土中细骨料的含泥量对掺　用聚羧酸高性能减水剂混凝土性能的影响进行了详细的分析，得出了相应的影响变化规律。　关键词：聚羧酸高性能减水剂，含泥量，工作性能，力学性能　中图分类号：ＴＵ５２８．０４１　文献标识码：Ａ　０引言　作为混凝土很重要组成部分的细骨料占混凝土体积的３０％　左右，其各项性能的好坏直接影响到混凝土的早期工作性能及硬　化后的力学性能乃至混凝土的耐久性。　聚羧酸减水剂是一种高性能混凝土外加剂，具有低掺量、低　碱含量、低氯离子含量、高减水率、水泥适应性好、绿色环保等许　多优点，掺用该外加剂的混凝土具有良好的和易性和保坍性，使　｛昆凝土的减缩效果显著增强，大大提高了混凝土的综合性能，同　时能够减少水泥用量，是配置高性能混凝土不可缺少的重要组成　部分。聚羧酸减水剂是一类表面活性剂，其分子结构一般含有亲　水主链和疏水的聚氧乙烯侧链，因此可以通过表面活性剂的分子　设计和分子剪裁技术，设计相应的分子结构，选择合适的反应单　体，通过化学反应得到具有预期性能的产品，应用在不同需求和　领域的工程上。　聚羧酸减水剂对混凝土中砂子含泥量十分敏感，砂子中的含　泥量对混凝土的影响很大，从混凝土工作性能来讲，它严重影响　聚羧酸减水剂对混凝土的坍落度及坍落度损失，从混凝土的力学　性能来说，当砂子含泥量超过３％就会对混凝土强度有很大影响　（砂子含泥量超过３％对混凝土的耐久性不做讨论）。　１　聚羧酸分子结构　聚羧酸减水剂的分子是梳状结构，在分子主链上接有许多个　有一定长度和刚度的侧链。在主链上有能使水泥颗粒带电的极　性基团，可以起到水泥颗粒作用，有一定的电荷排斥作用；侧链为　聚氧乙烯长链，能阻碍水泥颗粒相互接近，有空间位阻作用，起减　水的功能。　聚羧酸减水剂其在分子结构上有两个层次：１）线性主链：以　非极性基相互连接为主，主链上含有亲水的极性基团如羧基、磺　酸基等。影响聚羧酸减水剂性能的因素为分子量、分子量分布、　主链电荷密度。２）溶剂化侧链：一般为聚氧乙烯长链，增加空间　位阻，降低水分子渗透作用，同时起调节表面活性，影响分散性、　分散保持性和引气性。影响聚羧酸头号水剂性能的因素为聚氧　乙烯长链的数量、相对位置及组合。　聚羧酸减水剂通常由两种以上的不饱和单体，通过活性可控　自由基聚合反应（ＡＣＦＲＰＲ）合成。聚羧酸减水剂的分子结构过程　中，不同单体随机或有规律地聚合在一起。　２聚羧酸在混凝土中的作用机理　水泥浆体是一种粗分散体系的悬浮体，水泥颗粒的尺寸约在　１　ｍ一５０　ｍ，具有很高的比表面能，在热力学上不稳定，在水泥　浆体中，由于粒子之间的距离小，相互作用强，容易发生团聚现　象。水泥颗粒的絮凝是由于范德华力或静电作用产生的颗粒问　的相互吸引力所导致的。具有良好工作性的混凝土，水泥颗粒的　悬浮体必须具有很好的分散稳定性。静电作用和空间位阻作用　是减水剂分散的主要机理，而聚羧酸减水剂的分散机理普遍认为　是空间位阻作用起主要作用。这是因为聚羧酸减水剂虽然本身　是呈电负性的　吸附后能降低水泥颗粒表面的∈电位，由于吸附　率较小和本身所带电量比较低，所以没有达到改变水泥颗粒表面　的电性，因此静电作用对水泥浆体分散影响小。　‘　水泥浆体分散中聚羧酸减水剂的梳型侧链起了重要作用。　含有聚氧乙烯链的聚羧酸减水剂吸附在水泥颗粒表面后，在水泥　颗粒表面定向吸附，形成溶剂化水膜，阻止水泥颗粒间直接接触。　当水泥颗粒相互靠近时，已吸附聚羧酸减水剂的水泥颗粒，会因　为空间位阻作用使水泥颗粒相互排斥面而分开，阻止了水泥颗粒　的聚集和凝聚，可以使水泥团聚的有效尺寸降低，降低了水泥浆体　中悬浮固体的有效体积，从而增大流动性，形成良好的分散体系。　３砂子含泥量对聚羧酸减水剂效用的影响　砂子中的泥由于其具有较水泥良好的吸附作用，因此它对聚　羧酸减水剂有很强的吸附作用，消耗掉了相应减水剂用量的效能。　在山西侯马２×３００　ＭＷ热电联产工程建设中我们对采用了　山西康特尔精细化有限责任公司生产的聚羧酸（ＫＴＰＣＡ）高性能　减水剂的混凝土进行了研究分析，取得了很好的经济效益，每立　方米混凝土可节省费用约２０元。　３．１试验原材料　１）水泥采用山西闻喜产的冀东普通硅酸盐４２．５水泥；　２）粉煤灰采用河津电厂产的Ⅱ级粉煤灰；　３）砂子采用新绛三家店山砂（选用含泥量低于３％的砂子）；　４）石子采用侯马花岗岩石（５　ｍｍ～３１．５　ｍｍ连续级配）；　５）外加剂采用山西康特尔精细化有限责任公司聚羧酸ＫＴＰ—　ＣＡ高性能减水剂；　６）泥为从砂子里边洗出来烘干后又磨成细粉。　３．２水泥净浆试验　分别按水泥用量的０％，５％，１０％掺入泥（内掺法），水泥净浆　试验按照ＧＢ／Ｔ　８０７７—２０００混凝土￣＇ｌ，ＪＪｎ剂匀质性试验方法进行。　试验配合比及试验结果见表１。　从表１分析看出，与纯水泥比，内掺５％泥后减水剂的掺量提　高１５０％后其效果仍不能达到原来的要求，且净浆流动度损失仍　偏大。内掺１０％泥后减水剂的掺量提高４００％其效果仍不能满足　要求，且净浆流动度损失较５％还严重。　收稿日期：２０１１一ｏ９・１５　作者简介：苗翠珍（１９７１一），女，工程师，山西电建四公司，山西太原０３０００１　张民宝（１９７３一），男，高级工程师，山西电建四公司，山西太原０３０００１

　孝ｌ　膂　苗翠珍等：含泥量对掺聚羧酸混凝土性能的影响　・１１５・　表１　试验配合比及试验结果　泥掺量　减水剂掺量　净浆流动度／ｍｍ　编号　％　％　０　ｒａｉｎ　３０ｍｉｎ　６０　ｒａｉｎ　ｌ　Ｏ　ｌ　２６０　２６０　２４５　２　５　１　ｌ０ｏ　０　０　３　５　・１．５　ｌ６０　ｌ２Ｏ　８０　４　５　２．５　２２０　２００　１５０　５　１０　２　８０　Ｏ　０　６　１０　３　１２０　８０　６５　７　１０　５　２ｏ０　ｌ８０　１５５　３．３混凝土试验　对同一水胶比，外加剂掺量固定，预先通过空白（掺泥）试配　确定外加剂的掺量，坍落度控制在１８０　ｍｍ，含泥量从３％～９％按　２％递增。试验混凝土配合比见表２。　表２试验混凝土配合比　ｗ／ｃ　Ｃ　ＦＭＨ　Ｓ　Ｃ　外加荆　含泥量　缟号　ｋｅ，／ｍ３　ｋｇ／ｍ３　ｋｇ／ｍ３　ｋｓ／ｍ３　ｋ　ｍ３　ｋｇ／ｍ　％　％　ｌ　０．３５　３８６　１０ｏ　６７４　ｌ　１０ｏ　１７０　２．Ｏ　０　２　Ｏ．３５　３８６　ｌ００　６７４　１　ｌ００　ｌ７０　２．０　３　３　０．３５　３８６　１００　６７４　ｌ　ｌ００　１７０　２．Ｏ　５　４　０．３５　３８６　ｌ００　６７４　ｌ　１ｏ０　１７０　２．０　７　５　０．３５　３８６　１００　６７４　ｌ　ｌ００　１７０　２．Ｏ　９　６　０．４５　２７８　１００　７８２　ｌ　１００　１７０　２．０　Ｏ　７　０．４５　２７８　１００　７８２　ｌ　１ｏ０　１７Ｏ　２．Ｏ　３　８　０．４５　２７８　１０ｏ　７８２　１　１００　１７０　２．０　５　９　０．４５　２７８　１００　７８２　ｌ　ｌ００　ｌ７０　２．Ｏ　７　１０　Ｏ．４５　２７８　１０ｏ　７８２　１　１００　１７０　２．Ｏ　９　ｌ１　０．５５　２０９　ｌ００　８５ｌ　ｌ　ｌ０ｏ　１７０　２．Ｏ　０　１２　０．５５　２０９　ｌ０ｏ　８５１　１　１００　１７０　２．０　３　ｌ３　０．５５　２０９　ｌｏ０　８５１　ｌ　１０ｏ　１７０　２．Ｏ　５　１４　Ｏ．５５　２０９　１０ｏ　８５１　１　１００　ｌ７Ｏ　２．Ｏ　７　ｌ５　０．５５　２０９　ｌ００　８５ｌ　ｌ　１ｏｏ　１７０　２．Ｏ　９　为了使试验更贴近实际，我们采用含泥量低于３％的砂子，对　于砂中的含泥量的控制是先把砂子和泥按要求的含泥量均匀地　混合好，再在它们表面洒一些水，使它们能充分的湿润，这样泥就　能更好地粘在砂子表面，然后再自然晒干进行试验。这样就保证　了试验中的砂子的状态和现实中的状态相接近。　３．３．１　砂子含泥量对掺聚羧酸高效减水剂混凝土拌合物的影响　根据表２我们按照ＧＢ／Ｔ　５００８０－２００２普通混凝土拌合物性能　试验标准进行试验。经过多次试拌，测定混凝土拌合物的各项试　验数据见表３。　表３测定混凝土拌合物的各项试验数据　坍落　变／ｌｌｌｍ　编号　粘聚性　保水性　０　ｒａｉｎ　３０ｍｉｎ　３０　ｒａｉｎ　ｌ　一般　不好、有泌水　２４ｏ　２４０　２２５　２　一般　稍有泌水　２００　１９５　１９０　３　良好　良好　１７０　１６ｏ　１４５　４　良好　良好　１４ｏ　１２Ｏ　ｌ００　５　良好　良好　８０　５０　３５　６　一般　不好、有泌水　２２０　２２０　２２０　７　一般　稍有泌水　２００　１９０　１９Ｏ　８　良好　良好　１５５　１３５　１２０　９　良好　良好　１２０　９０　６５　１０　良好　良好　６０　３０　Ｏ　１ｌ　一般　一般　１８０　１７５　１７５　１２　一般　良好　１７０　１５５　１４０　１３　良好　良好　ｌ加　１２０　９５　１４　良好　良好　１ｌ０　８５　４０　ｌ５　良好　良好　７０　０　Ｏ　从表３可以看出，当砂子含泥量在３％以下时对混凝土流动　度影响基本不大，当超过３％时，随着含泥量的增大，其混凝土的　流动度减少和坍落度的损失都大大增加，严重影响混凝土拌合物　的各项性能。　３．３．２　砂子含泥量对掺聚羧酸高效减水剂混凝土强度的影响　按表２混凝土配合比设计，将混凝土制成试块进行抗压试　验，我们按照ＧＢ／Ｔ　５００８１－２００２普通混凝土力学性能试验标准进　行制作、养护、抗压等试验，具体数据及曲线图见表４和图１～图３。　表４各种配合比在三个龄期阶段的抗压强度值对比　抗压强度／ＭＰａ　，　编号　３　ｄ　７　ｄ　２８　ｄ　ｌ　２０．４　３９．６　６２．８　２　１９．３　３６．９　５８．３　３　１６．７　３１．８　４７．５　４　１２．８　２６，５　３９．６　５　１Ｏ．８　１９．９　３２．３　６　１７．９　３４．２　４９．２　７　１７．０　３３．２　４７．８　８　１４．５　２９．７　４０．６　９　１０．４　２２．３　３３．２　１０　８．４　１４．６　２７．８　１ｌ　ｌ２．２　２７．５　３８．３　１２　ｌ１．７　２６．６　３７．９　ｌ３　８．４　２２．２　３０．６　１４　６．２　ｌ７．４　２３．９　ｌ５　４．６　ｌＯ．７　ｌ６．８　十水灰比为０．３５　一・一一水灰比为ＯＩ４５　…・…水灰比为０．５５　强度曲线　＋水灰比为Ｏ．３５　一・一．水灰比为０．４５　▲…水灰比为　５５　强度曲线　十水灰比为Ｏ＿３５　一・一．水灰比为０．４５　▲…水灰比为０．５５　含泥量／％　图３各种水灰比２８　ｄ的强度曲线　由图１一图３可以看出，当砂子含泥量在３％以下时，对混凝　土强度基本影响不大，当大于３％时对混凝土的强度影响较大，砂　子中的含泥量每增加２％，其强度降低均超过１０％。　４结语　通过对比试验分析得出，当砂子含泥量在３％以下时，对混凝　土强度没有太大影响，且坍落度损失也较小。当砂子含泥量超过　３％及以上时，在此基础上每超２％，强度降低超过１０％，且坍落度　降低幅度较大和坍落度损失较快。因此，在使用聚羧酸高性能减　水剂生产混凝土时，一定要控制住砂石中的含泥量，才能确保混凝　苫审　暾