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新拌混凝土工作性差的问题

更新时间:2020-12-03 15:06:02点击次数:357次

新拌混凝土的工作性能包括流动性、粘聚性和保水性。流动性是指混凝土拌合物在自重或机械振捣作用下能产生流动并均匀密实地填满模板的能力。粘聚性是指混凝土拌合物各组成材料之间具有一定的粘聚力,可避免在施工过程中产生分层和离析的现象。而保水性则是指混凝土拌合物具有一定的保水能力,可避免在施工过程中出现泌水现象。在混凝土实际配制过程中,一方面,对于低强度等级的混凝土,其胶凝材料用量不高且水胶比较大,此外,该类混凝土的骨料级配通常不佳,利用高减水率的PCE进行此类混凝土的配制,易发生拌合物离析泌水现象;另一方面,通过采用较低强度等级水泥、提高胶凝材料用量及降低水胶比等方法来制备的高强混凝土,易出现混凝土粘度高,拌合物流动性差,流动速度慢的现象。因此,混凝土拌合物粘度过低或过高都会致使混凝土工作性能不佳,降低施工质量,对混凝土力学性能及耐久性能极为不利。
(一)提高混凝土拌合物粘度
粘度改性剂(Viscosity Modifying Agent,简称VMA)是一种用来提高混凝土拌合物粘度的外加剂,它可以显著改善水泥基胶凝材料体系的粘聚性和稳定性。K.H. Khayat将常用的粘度改性剂分为如下几类。
(1)水溶性的合成及天然有机高分子
这类粘度改性剂主要包括黄原胶、温轮胶、纤维素醚、聚氧乙烯类、聚丙烯酞胺和聚乙烯醇等,它们能够增加拌合水的粘度。
(2)水溶性有机絮凝剂
这类粘度改性剂主要包括含有羧基的苯乙烯共聚物、聚合高分子电解质和天然树胶等,它们吸附在水泥颗粒表面上,通过增强水泥颗粒之间的相互作用力而使浆体粘度增大。
(3)有机乳胶材料
这类粘度改性剂主要包括丙烯酸类乳液和水溶性粘土分散剂。它们能够增强水泥颗粒间的相互作用,为水泥浆体体系提供额外的超细乳胶颗粒。
(4)吸水膨胀性无机材料
这类粘度改性剂主要包括膨润土、硅灰及磨碎石棉等。这类粘度改性剂具有超大的比表面积,大大地增强了浆体的保水能力。
(5)非吸水膨胀性无机材料
这类粘度改性剂主要包括飞灰、石灰粉、偏高岭土、石灰石粉和硅藻土等。这类粘度改性剂同样具有很高的比表面积,能够增加浆体中细颗粒的含量。
关于粘度改性剂的作用机理,已有众多学者进行过研究分析。很多研究认为粘度改性剂是通过多种作用机理的组合来改善混凝土的稳定性(防泌水、防离析),同时会减小其流动性(增加了剪切应力和塑性粘度)。粘度改性剂主要的作用机理可以总结为以下3个方面:
一是保水作用。粘度改性剂分子结构中的亲水长侧链吸附和固定自由水分子,溶胀作用使其表观体积增大,拌合水的粘度就随之增加。
二是聚合物之间的相互作用和缠结。相邻的粘度改性剂分子侧链会相互吸引,导致凝胶网状结构的形成和缠结,从而阻止自由水的迁移,增加了整个系统的粘度。
三是聚合物和水泥颗粒之间的相互作用。聚合物在浆体溶液中会吸附于水泥颗粒表面,导致颗粒粒径的增加和聚合物链移动受到的阻力增加。另外,更高的浓度会导致水泥颗粒之间的桥接,形成刚性网络结构。
(二)降低混凝土拌合物粘度
高强混凝土在其工作性方面的最大弊端是其拌合物粘度往往偏大,这很不利于高强混凝土的施工。实际工程中常采取的降粘措施包括如下几种。
(1)使用优质粉煤灰
优质粉煤灰中含有大量细小的球形玻璃体物质,这些球形玻璃体物质能够起到良好的滚珠效应,从而降低拌合物的粘度。超细粉煤灰的颗粒直径在2μm左右,与硅灰(颗粒直径0.2μm左右)和水泥、普通粒度粉煤灰、矿渣粉等配合,是配制高强混凝土、超高强混凝土时降低混凝土拌合物粘度较好的措施。
(2)适量使用引气剂
引气剂能够显著提高混凝土拌合物中微小气泡的含量,这些微小气泡会占据浆体中自由水的存在空间,从而使更多的自由水存在与颗粒间隙间,提高了水的润滑作用。同时,引入的微小气泡还能起到良好的滚珠效应,从而降低拌合物粘度。
(3)降粘型PCE的开发
目前,关于降粘型PCE的作用机理并不明确,大部分的说明在于此类PCE能够减少其亲水基团对浆体中自由水的束缚,使更多的自由水参与到颗粒间的润滑作用中,从而起到降粘的效果。但也有不少研究人员对其提出了质疑,认为可能是此类PCE提高了浆体中有益气泡的含量,从而降低了拌合物的粘度。A.Lange等认为,PCE分子的亲水亲油平衡(HLB)值决定了PCE的降粘效果,具有较高HLB值的PCE具有更高的亲水性,由其拌制的混凝土拌合物具有较低的粘度。同时,A. Lange等还指出,APEG类PCE具有最好的降粘效果,而IPEG类PCE与MPEG类PCE的降粘效果依次减弱。
(4)其他措施
在“第六届全国聚羧酸系高性能减水剂及其应用技术交流会”上,Plank教授课题组的研究成果指出,非离子型聚合物小分子虽然不具有吸附性能,但却在较低水灰比(<0.30)条件下提高了PCE的分散效果。即非离子型小分子可作为共分散剂与PCE共同发挥分散作用,这些小分子溶解于水泥孔隙液中,作为润滑剂提供了隔离效果,使水泥颗粒分开,防止了颗粒间的絮凝。此类小分子聚合物为高强混凝土的降粘提供了一种可能,但其作用效果还有待进一步的试验验证。