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            聚羧酸減水劑先加消泡劑后加引氣劑的復配工藝對混凝土外觀的影響

            采用先加消泡劑、再加引氣劑的“先消后引”工藝將消泡劑、引氣劑與聚羧酸減水劑復配,研究了該復配減水劑在水溶液中的起泡性能及其在混凝土中的應用性能。結果顯示,與未復配減水劑相比,“先消后引”工藝可以明顯細化減水劑水溶液的氣泡尺寸,并使氣泡更加均勻,摻該復配聚羧酸減水劑的混凝土流動性和后期強度略有提高,而外觀性能大幅度改善,孔徑為1~2mm的大孔數量明顯減少,并基本消除了孔徑大于2mm的超大氣孔。
            0 引言
            聚羧酸減水劑已經廣泛應用于清水混凝土預制構件的生產,由于其母液通常具有引氣性或在復配過程中加入引氣劑以提高減水率,使得混凝土預制構件需要克服的表面蜂窩、麻面等問題更加嚴重。有研究認為,在聚羧酸減水劑中先摻入消泡劑,再摻引氣劑,可獲得尺寸均勻的微小氣孔,即在保持較高減水率的同時,又能克服單純使用引氣劑容易產生的外觀缺陷。本文通過實驗研究了這種“先消后引”的聚羧酸減水劑復配工藝對混凝土表觀性能的改善作用。
            1 原材料與試驗方法
            1.1 原材料
            水泥:海螺P?II52.5水泥,其比表面積為378㎡/kg,細度為0.5%,安定性(沸煮法)合格,其它性能指標見表1。
            表1 水泥的基本性能
            粉煤灰:江蘇太倉F類Ⅰ級粉煤灰,其性能指標見表2。
            表2 粉煤灰的基本性能指標
            礦粉:S95級,上海寶田新型建材有限公司,其性能指標見表3。
            表3 礦粉的基本性能指標
            石子:湖州地區的碎石,5~20mm連續級配。砂:產自無錫的河砂,細度模數為2.8。水:自來水。
            減水劑:廈門科之杰公司生產的PCA-05型聚羧酸高效減水劑,固含量17.5%,減水率28.0%。
            消泡劑:AF-30有機硅消泡劑,贏創特種化學(上海)有限公司。
            引氣劑:AE-35高效引氣劑,贏創特種化學(上海)有限公司。
            1.2 試驗方法
            1.2.1 減水劑起泡狀況與表征
            采用震蕩法觀察聚羧酸高效減水劑(PCE)溶液中的氣孔結構,具體試驗步驟為:
            (1)準備2個相同的250ml具塞量筒A和B。
            (2)將配制好的固含量為5%的PCE稀釋液分別注入2個具塞量筒中至50ml。
            (3)向B量筒中加入0.05%有機硅消泡劑,稍微震蕩后再加入0.1%的引氣劑,靜停30min。
            (4)同時將2組試樣以相同的力度在10s內連續震蕩30次,然后觀察量筒內的起泡狀態,并用數碼相機拍照。
            1.2.2 混凝土試樣制備
            選用某市政工程(對外觀要求較高)構件用C50混凝土配合比,見表4。
            表4 混凝土的配合比kg/m3
            成型100mm×100mm×100mm立方體試樣,用于測試混凝土抗壓強度。成型150mm×150mm×550mm混凝土試樣,硬化28d后,通過數碼相機獲得試樣側面圖像,隨機選取中間100mm×100mm的區域,根據其中的氣孔數量和大小來評價混凝土的外觀情況。
            2 試驗結果與分析
            2.1 減水劑的起泡狀況
            對于固含量為5%的聚羧酸減水劑,采用“先消后引”優化工藝前后的水溶液起泡情況如圖1。
            圖1 優化前后減水劑的泡沫形態比對
            對比圖1中2個量筒的上端部,可以看到單純減水劑試樣在接近筒口的部分泡沫比較稀疏,從上到下泡沫逐漸增多;而采用“先消后引”優化的減水劑試樣的泡沫充滿了量筒,上下泡沫分布均勻。將2個量筒相同高度的局部分別放大,能夠清楚地看到優化后的試樣中氣泡大小更加均勻,大多數氣泡直徑都小于優化前的試樣,說明這種工藝可以細化減水劑的氣泡分布。
            2.2 混凝土的性能
            采用“先消后引”工藝前后,新拌混凝土的性能及硬化后的抗壓強度測試結果見表5。
            表5 新拌混凝土性能及硬化后的抗壓強度
            從表5可以看出,采用“先消后引”工藝前后,2種新拌混凝土的流動性、含氣量、密度等指標以及硬化后的7d、28d抗壓強度都很接近。相對來說,采用該工藝后的試樣M-2,其各項指標除了含氣量略高(與之對應的密度略低)外,其它指標都略優于對照組試樣M-1,不過所有指標值的相對差異均不超過5%??梢哉f明這種工藝在本實驗所選的材料配比條件下基本不影響混凝土的常規使用性能,既沒有降低減水劑的流動性,也沒有影響混凝土的力學性能。
            2種試樣的外觀如圖2。統計圖2中視域范圍(100mm×100mm)內能夠被肉眼觀察到(尺寸大于0.5mm)的氣孔數量及氣孔尺寸,結果見表6。
            從圖2中2組試樣的外觀照片比對可以看出,直接采用這種減水劑的試樣M-1表面出現很多較大氣孔;而采用“先消后引”工藝優化減水劑的組成后,混凝土的表觀狀態明顯改善,可見氣孔的尺寸大幅度減小。從表6中不同粒徑氣孔數量來看,“先消后引”工藝對混凝土表面氣孔的優化作用更加直觀:2組試樣中小于1mm的小氣泡數量接近,而優化工藝使直徑大于1mm的大孔數量明顯減少,特別是幾乎消除了直徑大于2mm的超大孔氣泡。
            圖2與表6的結果與減水劑的起泡實驗結果基本吻合,無論是通過對減水劑的基本性能測試,還是根據減水劑的使用性能,都能驗證“先消后引”工藝對氣泡或氣孔的細化作用。
            圖2 2種試樣的外觀
            表6 試樣M-1和M-2的氣孔尺寸分布
            3 結論
            (1)采用“先消后引”工藝復配聚羧酸減水劑,可以明顯細化減水劑的氣泡尺寸,并使氣泡更加均勻。
            (2)利用“先消后引”復配工藝優化后的聚羧酸減水劑,所配制的混凝土可略提高流動性和后期強度,而外觀性能大幅度改善,孔徑為1~2mm的大孔數量明顯減少,基本消除了孔徑大于2mm的超大氣孔。
            作者:同昆朋,朱洪波,如涉及作品內容、版權和其它問題,請及時聯系,我們將盡快處理。
             
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