关键词：
降粘型外加剂
高强混凝土
净浆粘度
工作性能
力学性能
摘要：
高强度混凝土目前已广泛应用在桥梁、隧道及超高层建筑中,逐渐成为建筑行业重点发展的方向之一。为了满足高强度混凝土较高强度的要求,在配合比设计中通常会使用大量胶凝材料,水胶比较低,这会导致新拌混凝土浆体出现粘度增大及流动速度降低的问题,进而使混凝土拌合物的施工难度增大,施工效率降低,且施工质量得不到保障。本文的研究目的为复配出一种既能够有效降低高强混凝土拌合物粘度,提高其施工性能,同时又不会对硬化混凝土强度和耐久性产生不利影响的降粘型外加剂,并研究其对混凝土力学性能、耐久性能及微观结构的影响规律。
以聚羧酸减水剂母液为降粘型外加剂复配过程中的主要成分,通过单组分试验和正交试验复配了降低高强混凝土浆体粘度的降粘型外加剂。单组分试验结果表明,消泡组分与引气组分为重要降粘组分,能够显著降低拌合物粘度;消泡、引气组分正交试验结果表明,聚醚消泡剂为主要的强度增强组分,三萜皂甙为主要的降粘组分,且消泡剂、AE-Ⅱ型引气剂、三萜皂甙三种因素对水泥净浆粘度、流动度显著性影响的主次关系均为:三萜皂甙>聚醚消泡剂>AE-Ⅱ型引气剂;缓凝组分正交试验结果表明,三聚磷酸钠为主要的降粘组分,三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、葡萄糖酸钠和柠檬酸四种因素对水泥净浆粘度、流动度显著性影响的主次关系均为:三聚磷酸钠>六偏磷酸钠>柠檬酸>葡萄糖酸钠。所复配的降粘型外加剂中各组分按照质量百分比进行配比,各组分的比例为:聚羧酸减水剂母液:聚醚消泡剂:AE-Ⅱ型聚醚引气剂:三萜皂甙:流变剂:三聚磷酸钠:六偏磷酸钠:葡萄糖酸钠:柠檬酸:硫代硫酸钠:硫酸钠:去离子水=1000:3.5:0.5:1.5:4:10:5:15:5:15:10。当降粘型外加剂掺量为0.5%时,水泥净浆粘度为1939.5 mPa·s,粘度降低率达到97.03%,较对照组的粘度降低率多12.04%;流动度为252mm,流动度增加率为286.92%,比对照组流动度增加率多35.31%。
探究了降粘型外加剂与水泥、矿物掺合料及细骨料之间的适应性,研究了影响降粘型外加剂作用效果的因素。研究结果表明降粘型外加剂与水泥、矿物掺合料及细骨料之间的适应性良好。当水泥品牌不同或矿物掺合料种类及掺量不同时,水泥净浆粘度、流动度和胶砂强度有所区别;当掺入粉煤灰和矿渣粉时,水泥浆体粘度降低,后期强度得到提高;硅灰对水泥浆体粘度不利,使水泥浆体粘度增大,但能明显提高水泥胶砂的抗压、抗折强度;相较于标准砂,采用天然河砂、石灰岩机制砂和花岗岩机制砂制备的胶砂扩展度均有不同程度地降低;抗压、抗折强度均有不同程度地增加。当拌合物浆体水胶比不同时,降粘型外加剂的最佳掺量范围不同;温度对其作用效果有一定程度不利影响,随着温度的升高,降粘型外加剂的作用效果逐渐减弱,相较于温度在5℃的条件下,温度为20℃时净浆粘度达到2029.9 mPa·s,增加了4.66%;净浆流动度达到242 mm,减小了4.55%。
探究了降粘型外加剂对新拌混凝土浆体性能和硬化混凝土力学性能和耐久性能的影响。降粘型外加剂可显著增强混凝土拌合物的工作性能,并降低新拌混凝土浆体的含气量,较只掺入相同掺量的减水剂母液,掺入降粘型外加剂的混凝土浆体坍落度、扩展度分别提高了5.1%、3.5%,倒置坍落度筒排空时间减少了12.5%;与某国产降粘剂相比,研发的降粘型外加剂对于硬化混凝土前期抗压强度的影响较小,未出现硬化混凝土早期强度明显降低的情况;相较于空白组和对照组,掺入降粘型外加剂的混凝土试块抗氯离子渗透能力、抗碳化能力较强,干燥收缩较小,随着冻融次数的增加,混凝土试块相对动弹性模量损失和质量损失率也有所降低。
通过水化热、XRD分析、压汞测试、氮吸附测试、SEM分析等微观测试手段,研究了不同掺量降粘型外加剂对不同水化龄期下水泥的水化进程、水泥石孔结构及水泥水化产物微观形貌的影响。降粘型外加剂的掺入在一定程度上抑制了水泥颗粒的水化反应,延长了水泥水化放热反应的第一、第二水化放热峰,降低了水化放热峰的峰值,减小了水化放热总量;水泥熟料C3S、C2S剩余量逐渐增多,水化产物Ca（OH）2、C-S-H凝胶的生成量略有降低,然而由于SO42-的引入,水化产物AFt的生成量逐渐增加,并在水化反应后期能够稳定存在,同时形貌发生改变。
