聚羧酸系外加劑和自密實(shí)混凝土
掌握外加劑行業(yè)中發(fā)生的變化,一直是件令人倍感興趣的事。因?yàn)檫@些變化,不僅對混凝土的種種性能,而且對混凝土的澆筑和飾面作業(yè),都有巨大的影響。此外,外加劑對承包商的施工方式和盈虧,也會產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。 近年來,市場上推出了許多新型外加劑,其中最重要的新型外加劑是聚羧酸系高性能減水劑,或稱作超塑化劑。該產(chǎn)品大大改善了萘系和三聚氫胺系超塑化劑的性能。最近,市場上還推出了一種新型外加劑,即“流變調(diào)理劑”(RCA)。 在美國,自密實(shí)混凝土的推廣應(yīng)用僅十來年。就產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性而言,自密實(shí)混凝土已被證明是很有應(yīng)用前途的混凝土產(chǎn)品,同時(shí),在應(yīng)用時(shí),也產(chǎn)生過種種問題。但是,最新的開發(fā)研究,已使那些令人沮傷的問題大幅下降,自密實(shí)混凝已成為深受承包商青睞的產(chǎn)品。 以下介紹幾種最新開發(fā)成功,且已被承包商采用的外加劑: 用戶友好型聚羧酸系產(chǎn)品 有關(guān)聚羧酸系產(chǎn)品及其產(chǎn)品開發(fā)理念的變化,最值得一提的是,由產(chǎn)品開發(fā)科學(xué)家優(yōu)先決定超塑化劑所需的各種性能,然后再進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),獲得預(yù)期的效果。為了能及時(shí)取得新分子結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的預(yù)期性能,科學(xué)家需對材料進(jìn)行各種試驗(yàn),觀察材料可能產(chǎn)生的種種性能。然后,他們才會逐步弄清楚許多聚羧酸系產(chǎn)品,是如何影響混凝土的行為特性。外加劑生產(chǎn)公司一直致力于解決這些問題,公布了許多產(chǎn)品開發(fā)理念的變化。 有關(guān)產(chǎn)品開發(fā)理念的真正變化,是大家一致認(rèn)識到,美國各地所用的混凝土和水泥條件是有區(qū)別的,因此,所開發(fā)的聚羧酸系外加劑產(chǎn)品,必須切合當(dāng)?shù)貙?shí)際的使用條件,才能提供穩(wěn)定的產(chǎn)品性能,產(chǎn)品的開發(fā)研究,應(yīng)包含如下內(nèi)容: 在較長的使用時(shí)限內(nèi),保持混凝土的流動性 具有較長的坍落度保持性能 產(chǎn)品不會產(chǎn)生額外的引氣氣泡 產(chǎn)品在全美各地都具有相同的使用性能 所有聚羧酸系超塑化劑生產(chǎn)商都面臨相同的問題,因?yàn)閺谋举|(zhì)上,這類外加劑都會產(chǎn)生一定數(shù)量不希望出現(xiàn)的引氣氣泡,即非抗凍融所需的氣泡。解決辦法是,在允許使用引氣劑,形成適量氣孔結(jié)構(gòu)時(shí),限制聚羧酸系超塑化劑的引氣能力。目前市場上供應(yīng)的聚羧酸系超塑化劑,都具有這種限制引氣的性能。 流變調(diào)理劑(RCA) 流變調(diào)理劑是為低坍落度(25-75mm)混凝土(諸如應(yīng)用于:滲透性路面或滑模工藝)專門設(shè)計(jì)的新型外加劑。這類低坍落度混凝土,通常不能靠自重,從預(yù)拌混凝土運(yùn)輸車的卸料斜槽流出。摻加流變調(diào)理劑后,坍落度可達(dá)到100 mm?;炷辆湍茼樌鞒?,并使?jié)仓鳂I(yè)更方便。此外,流變調(diào)理劑還可以防止混凝土在澆筑作業(yè)完成后坍落度過大,是滑模和擠壓成型混凝土的理想外加劑。沒有特殊要求的混凝土拌合物,流變調(diào)理劑的摻量僅為混凝土成本的2%,對混凝土的結(jié)構(gòu)性能無影響,但是,具有使混凝土與鋼筋有更好的密實(shí)性,更好的飾面效果和無手工作業(yè)等優(yōu)點(diǎn)。 不斷變化的SCC領(lǐng)域 當(dāng)SCC首次推出時(shí),曾被認(rèn)為能以其自重,從澆筑點(diǎn)起,自由流動36m。但是,實(shí)際的流動距離約為18-24 m。流動度的測定是通過灌滿一個(gè)倒立的坍落度筒,然后提起坍落度筒,混凝土攤鋪開后形成的圓平面。測出該攤鋪面的直徑,就是該混凝土拌合物的擴(kuò)展度。目前,被定義成SCC的拌合物的初始擴(kuò)展度應(yīng)達(dá)到457 mm,然后進(jìn)一步擴(kuò)展到812.8 mm。超過該擴(kuò)展度時(shí),往往會產(chǎn)生很大的離析。設(shè)計(jì)SCC拌合物的挑戰(zhàn)是,既具有良好的可流動性,又不會使骨料產(chǎn)生離析。目前,要開發(fā)出能在施工現(xiàn)場使用的測定離析的試驗(yàn),尚有困難。離析檢測試驗(yàn)必須既科學(xué),又易于在現(xiàn)場操作,能滿足這些標(biāo)準(zhǔn)的離析檢測試驗(yàn),仍在開發(fā)研究中。 最初,有兩種基本的方法來配制SCC拌合物,其一是采用級配良好的骨料來配制混凝土拌合物。這樣的拌合物所產(chǎn)生的離析程度是最小的。通常也不需要另加價(jià)格昂貴的調(diào)凝劑—粘度調(diào)理劑(VMA)。而更常用的方法是采用標(biāo)準(zhǔn)間斷級配,即采用兩種大規(guī)格粗骨料級配和VMA來控制離析。采用間斷骨料級配,是成本較昂貴的一種選擇,但是也是較常用的方法。因?yàn)樵S多預(yù)拌混凝土的生產(chǎn)商,都不設(shè)用于良好骨料級配混凝土拌合物所需的附加骨料筒倉。 通常, SCC拌合物的設(shè)計(jì),都與一個(gè)具體工程的應(yīng)用要求更休戚相關(guān)。為了保持合理的成本價(jià)格,銷售SCC的依據(jù),就是一個(gè)工程所需的混凝土拌合物的流動度。如果承包商只需6m流動度的混凝土進(jìn)行澆筑作業(yè),或需在布筋密集的區(qū)域內(nèi)澆筑混凝土,那么只需配置滿足這樣應(yīng)用要求的SCC拌合物即可。在進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí),還需考慮下列事宜:骨料規(guī)格的要求,澆筑作業(yè)中面對的布筋量,模板中混凝土必須流動的距離,是否需要泵送及泵送速度,混凝土攪拌站離施工現(xiàn)場的距離。 有時(shí),我們可能都有這樣的觀念,即SCC的收縮,要大于其他常規(guī)坍落度的混凝土。但是,實(shí)際情況并非如此。任何一種高水泥用量混凝土的收縮,都要大于低水泥用量混凝土。因此,與是否是SCC是無關(guān)的。其中部分原因可能與配合比設(shè)計(jì)時(shí)所采用的最大規(guī)格骨料尺寸,以及骨料的級配有相關(guān)性。 當(dāng)SCC是在布筋密集的場合下澆筑,為了使混凝土能順利流過鋼筋之間的間隙,常用的最大骨料尺寸宜為9.5mm或12.7mm。通常,骨料尺寸教小的混凝土拌合物,所需的水泥用量較高些,因此,會成為增加收縮的一個(gè)更重要的因素。目前,最大骨料尺寸可達(dá)到25mm、37mm甚至75mm,水泥用量更低,因此,收縮也大幅下降。 過去,拌站之間和不同地區(qū)之間,SCC的常見問題是稠度。目前,已不存在稠度問題,這要?dú)w功于各種聚羧酸系超塑化劑的開發(fā)研究。 深遠(yuǎn)的意義 無疑,聚羧酸系超塑化劑的發(fā)明,是近年來混凝土外加劑領(lǐng)域最重要的發(fā)現(xiàn)之一。與現(xiàn)有的外加劑產(chǎn)品相比,具有巨大的應(yīng)用優(yōu)勢。但是,也會產(chǎn)生額外的應(yīng)用性能負(fù)擔(dān)。幸運(yùn)的是,在其推向市場的過程中,從沒停止過對其產(chǎn)品的不斷精細(xì)化。聚羧酸系超塑化劑產(chǎn)品的設(shè)計(jì)依據(jù)是其分子結(jié)構(gòu),產(chǎn)品的精細(xì)化包括:更長的工作性保持和更穩(wěn)定的全過程使用性能。這類外加劑產(chǎn)品的出現(xiàn),使SCC成為一種常規(guī)的應(yīng)用產(chǎn)品。 目前,流變調(diào)理劑已開始在市場上銷售,還很難預(yù)料將會產(chǎn)生怎樣的影響以及最佳的應(yīng)用領(lǐng)域。但是,對于坍落度很低的混凝土,具有使混凝土與鋼筋之間有很好的密實(shí)性和使用最少的手工作業(yè),取得較好的飾面效果等優(yōu)點(diǎn)。 (顧耀臣 譯自美國《CONCRETE CONSTRUCTION》雜志 July 2008) |
原作者: 上海市混凝土協(xié)會 |
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