降粘型減水劑在C60高拋?zhàn)悦軐?shí)混凝土中的應(yīng)用技術(shù)

王海濤，徐錦富，李微，王健，周曉明

（1. 天津市飛龍砼外加劑有限公司，天津 300405；2. 北京建工新型材料有限公司，天津 300400）

降粘型減水劑在C60高拋?zhàn)悦軐?shí)混凝土中的應(yīng)用技術(shù)

王海濤1，徐錦富1，李微1，王健1，周曉明2

（1. 天津市飛龍砼外加劑有限公司，天津 300405；2. 北京建工新型材料有限公司，天津 300400）

本文采用降粘型聚羧酸系減水劑，并通過對混凝土配合比的合理優(yōu)化設(shè)計(jì)配制出 C60 高拋?zhàn)悦軐?shí)混凝土，以解決其存在的高填充性與高黏性，高流動(dòng)性與抗離析性之間的矛盾。實(shí)踐證明，優(yōu)化后的配合比所制備的混凝土現(xiàn)場和易性良好，能達(dá)到自密實(shí)混凝土填充效果，抗離析性好，結(jié)構(gòu)實(shí)體表觀質(zhì)量好。

降粘型聚羧酸；敏感度低；自密實(shí)；工作性能

0 引言

隨著低水膠比混凝土應(yīng)用的普及和細(xì)度模數(shù)小或石粉含量高的細(xì)骨料應(yīng)用，混凝土的粘度越來越大，問題日益突出。在原材料品質(zhì)下降越來越難控制的同時(shí)，卻對混凝土的工作性能要求越來越高。近些年，建筑工程發(fā)展迅速，許多異形結(jié)構(gòu)、復(fù)雜工法應(yīng)運(yùn)而生，給混凝土提出了更高的要求來適應(yīng)和配合這些特殊的結(jié)構(gòu)和工法。對于一般的泵送混凝土來說，現(xiàn)代的技術(shù)已經(jīng)做得很成熟，但對一些為了滿足施工技術(shù)要求，簡便施工工法并且達(dá)到施工質(zhì)量的特殊混凝土來說，已經(jīng)不是僅僅達(dá)到“泵送”這個(gè)最基礎(chǔ)的要求就可以的了，例如超高層泵送混凝土、頂升混凝土、自密實(shí)混凝土等等對于混凝土的可泵性和和易性要求非常苛刻。

高拋?zhàn)悦軐?shí)混凝土就是其中的一種，高拋免振搗混凝土被定義為高流動(dòng)性、穩(wěn)定性、抗離析性，利用混凝土從高處拋落產(chǎn)生的動(dòng)能來實(shí)現(xiàn)流動(dòng)和密實(shí)的混凝土。高拋免振搗混凝土是在自密實(shí)混凝土的基礎(chǔ)上發(fā)展衍生的，不需要利用外界的技術(shù)措施就可以達(dá)到流動(dòng)密實(shí)的特殊混凝土，而且在拋落時(shí)混凝土需要有優(yōu)秀的抗離析性，所以必須要在原材、配合比及混凝土性能方面做出更高的要求和控制。

1 工程應(yīng)用實(shí)例

天津某工程，C60 混凝土柱，柱子為 60cm×60cm的方形柱，柱高度為 12～14m，施工時(shí)從柱子頂端進(jìn)行高拋澆筑，一次性澆筑成型且完全免振搗。應(yīng)工程的特殊性要求，混凝土必須具備優(yōu)良的和易性，特別是流動(dòng)性和抗離析性能。

1.1 混凝土原材料

（1）水泥使用金隅振興 P·O42.5 普通水泥，28d 抗折強(qiáng)度為 8.3MPa，28d 抗壓強(qiáng)度為 51.0MPa。

（2）粉煤灰使用軍糧城Ⅰ級粉煤灰，細(xì)度 8.4%，需水量比 92.0%。

（3）砂使用河北遵化 Ⅱ 區(qū)中砂，含泥量 0.8%，泥塊含量 0.2%，細(xì)度模數(shù) 2.7。

（4）石子使用河北產(chǎn)碎石，粒徑為 5～20mm 連續(xù)級配，壓碎指標(biāo)值 6.1%，含泥量 0.3%，針片狀含量5.2%。

（5）外加劑使用天津市飛龍砼外加劑有限公司樣品 ① JFL-2C 聚羧酸高性能減水劑（緩凝型），樣品 ②聚羧酸減水劑 JFL-F105型（降粘 I 型），樣品 ③ 降粘專用聚羧酸減水劑 JFL-F106 型（降粘 II 型）。

1.2 高拋?zhàn)悦軐?shí)混凝土外加劑的選擇及配合比設(shè)計(jì)和選用

1.2.1 混凝土應(yīng)用性能

按照 JGJ 281－2012《高強(qiáng)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》進(jìn)行混凝土拌合物性能測試，按 GB/T 50080－2011《普通混凝土拌合物性能測試方法》和 GB/T 50081－2002《普通混凝土力學(xué)性能測試方法》測定混凝土性能。

1.2.2 不同類型的減水劑對混凝土工作性和力學(xué)性能的影響

C60 高拋?zhàn)悦軐?shí)混凝土配合比見表 1。分別通過擴(kuò)展度、U 型箱填充高度、V 漏斗通過時(shí)間以及混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù) 28d 抗壓強(qiáng)度四個(gè)指標(biāo)對編號為 1、2、3 的三組試配的外加劑進(jìn)行評價(jià)，見表 2。

表 1 C60 高拋?zhàn)悦軐?shí)混凝土配合比 kg/m3

表 2 C60 高拋?zhàn)悦軐?shí)混凝土工作性能及力學(xué)性能測試結(jié)果

從配合比 1～3 的試拌情況來看，三種不同類型的減水劑 V 漏斗通過時(shí)間從 15s 到 10s 最后降低到 8s。但是 1 號配合比的包裹性較差，黏度較高，同時(shí) U 型箱填充高度僅為 300mm，填充性能還無法滿足高拋?zhàn)悦軐?shí)混凝土的工作性要求，2、3 號各項(xiàng)性能均不錯(cuò)，可以滿足自密實(shí)混凝土的工作性能要求，相比于 2 號來說，3 號樣品結(jié)合攪拌站的原材料實(shí)際情況，通過對外加劑母體比例進(jìn)行優(yōu)化，再輔助于一些對黏度有調(diào)節(jié)作用的緩凝組分和保水增稠及引氣組分的疊加搭配，從整個(gè)工作性能來看，其填充性、間隙通過性和抗離析性更為明顯，所以優(yōu)先選用樣品 3 號外加劑作為本次配合比設(shè)計(jì)優(yōu)化的基準(zhǔn)樣品。

1.2.3 配合比的進(jìn)一步優(yōu)化,砂率對混凝土性能的影響

根據(jù)使用原材的情況選擇合適的砂率對混凝土尤為重要，砂率過小新拌混凝土工作性能差，過大的砂率雖然可以增加混凝土工作性能，但是一方面會(huì)影響混凝土的強(qiáng)度，同時(shí)增大混凝土收縮極易產(chǎn)生裂縫，不利于混凝土耐久性能的控制。另一方面對于大規(guī)模生產(chǎn)混凝土的商品混凝土攪拌站來說，混凝土漿體的增加會(huì)導(dǎo)致混凝土工作性對聚羧酸減水劑的敏感度大幅提升，增加了混凝土生產(chǎn)控制難度和質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。

在試驗(yàn)基準(zhǔn)配合比基礎(chǔ)上進(jìn)行砂率的選擇，找出最佳砂率。具體配合比及性能測試結(jié)果見表 3、4。

表 3 調(diào)整砂率混凝土配合比 kg/m3

表 4 調(diào)整砂率自密實(shí)混凝土性能

對編號為 4、5、6、7 的配合比進(jìn)行性能測試，以擴(kuò)展度、U 型箱填充高度、V 漏斗通過時(shí)間以及混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù) 28d 抗壓強(qiáng)度和單位面積上總開裂面積的指標(biāo)對其進(jìn)行評價(jià)。

4 號配合比相比于其他三個(gè)配合比在工作性能方面較差，37% 的砂率對于有較高自密實(shí)要求的混凝土難以滿足工作性能的要求。隨著砂率的逐漸增加混凝土的各項(xiàng)工作性能都得到了提高，28d 標(biāo)養(yǎng)試件抗壓強(qiáng)度在 72～74MPa 小范圍的波動(dòng)。在圖 1 中可以明顯的看出，對于 C60 高強(qiáng)混凝土，隨著混凝土砂率的提高，混凝土單位面積上總開裂面積也隨之提高，砂率在 41%以下單位面積開裂面增長的不是很快，但是當(dāng)砂率提高到 43% 左右的時(shí)候，單位面積總開裂面積比砂率為41% 的混凝土增長了 33%，所以對于膠凝材料用量較多的混凝土來說，砂率的增加會(huì)改善混凝土工作性，但同時(shí)也加大了混凝土出現(xiàn)裂縫的風(fēng)險(xiǎn)。所以編號 5、6的配合比可以優(yōu)先選用。

圖 1 砂率-單位面積上總開裂面積圖示

1.2.4 混凝土抗離析性

用編號為 5、6 的配合比進(jìn)行拌合物離析率試驗(yàn)。圖 2 是穩(wěn)定性檢測筒。

圖 2 穩(wěn)定性檢測筒

將新拌混凝土裝入穩(wěn)定性檢測筒，然后平移到跳桌上，每秒轉(zhuǎn)動(dòng)一次搖柄，使跳桌跳動(dòng) 25 次。分節(jié)拆除穩(wěn)定性檢測筒，并將每節(jié)筒內(nèi)拌合物裝入孔徑為 5mm的圓孔篩中，用清水沖洗拌合物，篩除漿體和細(xì)骨料，將剩余的粗骨料用海綿拭干表面水分，用天平稱其質(zhì)量。

表 5 中的數(shù)據(jù)可見編號 5、6 的配合比都具有較好的抗離析性，砂率較高的 6 號配合比離析率較低，更有利于實(shí)現(xiàn)高拋過程中混凝土保持勻質(zhì)性，避免高度差帶來的漿骨分離。所以在實(shí)際生產(chǎn)中選用 6 號配合比。

表 5 混凝土離析率

2 實(shí)際施工過程中混凝土性能

為了更好的檢驗(yàn) 6 號配合比在現(xiàn)場實(shí)際澆筑過程中工作性能，現(xiàn)場對混凝土進(jìn)行取樣檢測。

表 5 現(xiàn)場混凝土實(shí)測性能

現(xiàn)場取樣的混凝土從表觀看，流動(dòng)性、包裹性和黏聚性均保持良好。表 5 中數(shù)據(jù)更說明 6 號配合比在實(shí)際應(yīng)用過程是成功的。

現(xiàn)場混凝土澆筑順利，未采用任何形式的振搗，一次性澆筑成型，拆模后表觀質(zhì)量良好（見圖 3）。

圖 3 現(xiàn)場 C60 高拋混凝土柱拆模后表觀情況

3 結(jié)語

基于對影響混凝土黏度因素的分析，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制備出的降粘型減水劑，按照高拋?zhàn)悦軐?shí)混凝土性能指標(biāo)以及與現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行結(jié)合，對配合比各項(xiàng)性能進(jìn)行嚴(yán)格的篩選，研制出性能優(yōu)越的配合比，并在現(xiàn)場順利完成澆筑，拆模后混凝土表觀良好。

[1] 符惠玲，仲以林，張健，等．一種降粘型聚羧酸系高性能減水劑的合成及性能研究[A]．混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)專業(yè)委員會(huì)論文集[C]，2017∶ 225-226．

[2] 王燦輝．聚羧酸在自密實(shí)混凝土中的應(yīng)用[J]．商品混凝土，2012(3)∶ 48-49．

[3] 王子明．聚羧酸系高性能減水劑——制備、性能與應(yīng)用[M]，北京：中國建材出版社，2009．

王海濤（1977—），高級工程師，畢業(yè)于長沙理工大學(xué)，參與京滬高鐵、京石客專、蘭渝客專、二灘水電等多項(xiàng)國家重點(diǎn)工程高性能混凝土技術(shù)咨詢及外加劑應(yīng)用技術(shù)方面研究。

［通訊地址］天津市飛龍砼外加劑有限公司（271000）