不同防凍泵送劑對混凝土性能的影響

杭美艷，馬 剛

(內蒙古科技大學,內蒙古 包頭 014010)

0 引言

建筑工程經常需要在負溫條件下施工,防凍泵送劑的出現為混凝土負溫泵送施工提供了技術上和物質上的可靠保證 , 不僅解決了混凝土坍落度小、流動性差等和易性問題而且還可在氣溫較低的情況下施工,且保證混凝土質量；因此對防凍泵送混凝土性能的研發有很重要的意義。文中著重研究了三種復配防凍泵送劑混凝土在不同養護條件下的性能。

1 試驗

1.1 原材料

水泥：蒙西 P·O 42.5 ,細度( 45μm 方孔篩) 為4.5% ,標準稠度為 26.6% ,28 d抗壓強度為 52.1 MPa,水泥化學成分見表 1 所示。

表1 水泥化學成分/%

石子：5mm～25mm連續級配的碎石,石子的物理性能見表2所示。

砂子：河沙,Mx=2.7的中砂,砂子的物理性能見表 3所示；

水：自來水,符合 JGJ63-2006 要求；

外加劑:GL-JD1、GL-JD2聚羧酸型防凍泵送劑、GL-A3萘系防凍泵送劑,由包頭市安順新型建材生產。

1.2 主要儀器設備

壓力機：YAW-2000D壓力試驗機；

冰箱：UW-40型立體式冰箱,最低溫度-35℃；

攪拌機：HJW-60型單臥軸試驗室砼攪拌機。

1.3 試驗方法

混凝土配合比采用JGJ55-2011《普通混凝土配合比設計規程》有關規定進行設計；混凝土配合比見表4所示；J為基準混凝土,C-1為摻GL-JD1聚羧酸型防凍泵送劑混凝土,摻量為2.3%；C-2為摻GL-JD2聚羧酸型防凍泵送劑混凝土,摻量為2.3%；C-3為摻GL-A3萘系防凍泵送劑混凝土,摻量為4.5%;砂率為46%。

表4 混凝土配合比

按照表4配合比依次制作混凝土試塊,每組混凝土制作間隔30min,在攪拌機中拌制混凝土后,放置在鐵板上對混凝土坍落度、擴展度、含氣量進行測量,并記錄數據于表5；后成型于100mm×100mm×100mm的混凝土試模中,每個編號成型5組試塊,每組3塊；將各個編號的5組混凝土試塊在20±3℃室內預養6h、后各取3組進行標準養護,進行7d、28d、35d抗壓強度試驗；將剩余2組移入冰箱并用塑料覆蓋,將冰箱3小時均勻地將至-15℃,養護7天后脫模,放置在室內解凍,解凍6小時。解凍后各取1組進行-7d抗壓強度試驗,剩余1組轉標準養護,進行-7d+28d抗壓強度試驗；混凝土抗壓強度見表6所示。

表5 混凝土拌合物性能

表6 混凝土力學性能

注1:“-”號表示負溫(-15℃)養護,“+”號表示標準養護。

注2:“-7+28d”表示負溫(-15℃)養護7d再轉標準養護28d。

混凝土坍落度、擴展度、含氣量采用GB/T50080—2016《普通混凝土拌合物性能實驗方法標準》有關規定進行測量。

混凝土抗壓強度采用GB/T50081—2002《普通混凝土力學性能實驗方法標準》有關規定進行測量。

2 實驗結果及分析

不同混凝土抗壓強度隨養護時間的變化的關系曲線見圖1所示。由圖1和表6可知,與標準養護下混凝土抗壓強度相比,經過負溫(-15℃)養護后,各組混凝土抗壓強度均有所降低。

摻聚羧酸型防凍泵送劑混凝土與摻萘系防凍混凝土對比；由圖1可知,混凝土抗壓強度曲線C-3介于C-1與C-1之間,說明摻萘系防凍混凝土強度趨于2種摻聚羧酸型防凍泵送劑混凝土之間。C-2、C-1的坍落度損失與擴展度損失均小于C-3,表明聚羧酸型防凍泵送劑混凝土的和易性較好,是由于聚羧酸系減水劑以空間位阻斥力作用( 立體排斥) 為主,這是聚羧酸系減水劑具有比其他體系更強的分散能力的一個重要原因；而萘系減水劑主要以靜電斥力為主,其它幾種作用均較小,固其減水率小,坍落度損失大、增強效果一般[5]。聚羧酸減水劑所帶的極性陰離子活性基團如羧酸鹽基(-COONa)、磺酸鹽基(-SO3Na)等通過離子鍵 、共價鍵 、氫鍵等相互作用緊緊地吸附在強極性的水泥顆粒表面,從而使水泥顆粒帶電,根據同性電荷相斥原理,阻止了相鄰水泥顆粒的相互接近,增大了水泥和水的接觸面積,使水泥充分水化,并且在水泥顆粒擴散的過程中,釋放出凝聚體所包含的游離水,改善了和易性,減少拌水量。 受親水基對水泥顆粒間凝聚的阻礙作用,使混凝土的坍落度保持良好[6]

由表5及圖1可知,C-1與C-3含氣量相同,C-1在-7d、+7d抗壓強度大于C-3,其+28d、+35d、-7+28d抗壓強度小于C-3；表明GL-JD1型聚羧酸型防凍泵送劑混凝土有較好的早期強度；C-3坍落度損失與擴展度損失大于C-1,且外加劑摻量小于C-1,說明GL-JD1型聚羧酸型防凍泵送劑摻量小,減水率大、保坍性能好、增強效果顯著。

對比2種聚羧酸型防凍泵送劑,C-2各齡期抗壓強度都大于編號C-1,這是由于C-1中含氣量過大造成的,含氣量的太大降低了混凝土的密實性,使混凝土抗凍性能和強度降低。

由圖1及圖2可知,C-2的抗壓強度、抗壓強度比都高于C-1、C-3,且C-2的坍落度經時損失、擴展度經時損失均小于C-1、C-3,表明GL-JD2聚羧酸型防凍泵送劑對蒙西 P·O 42.5 適應性最好。

圖1 不同混凝土抗壓強度隨養護時間的變化曲線

圖2 不同混凝土抗壓強度比/%

依據表6計算不同防凍泵送劑同一齡期抗壓強度比,如表7所示；

表7 不同混凝土同一齡期抗壓強度比/%

基準混凝土各個齡期的同一齡期抗壓強度比均大于摻防凍泵送劑混凝土,這是由于由于每組混凝土制作間隔約30min,且基準混凝土最后放入冰箱,即基準混凝土試塊預養時間較長于其他混凝土試塊,混凝土中早期水泥水化程度較大；體現了混凝土早期養護的重要性。

由表7可知,在經過負溫(-15℃)養護的混凝土同一齡期抗壓強度比均小于1,表明負溫(-15℃)對混凝土有較大的危害；7天同一齡期抗壓強度比均小于35天同一齡期抗壓強度比,,表明負溫(-15℃)養護7天時,抗壓強度損失較大；這是由于混凝土中水泥在負溫(-15℃)情況下水化慢,混凝土不能很好的凝結硬化,后期轉為標養,混凝土中水泥完成大部分水化,抗壓強度隨之提高。

3 結論

(1)早期養護能有效的預防混凝土凍損。

(2)GL-JD1、GL-JD2聚羧酸型防凍泵送劑較GL-A3萘系防凍泵送劑摻量少、減水率大、保坍性能好,且對有利于混凝土早期強度的提高。

(3)含氣量適中可提高混凝土的抗凍性能,但含氣量過高會降低混凝土的密實性,致使混凝土抗壓強度低。

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