不同防冻泵送剂对混凝土性能的影响

杭美艳，马 刚

(内蒙古科技大学,内蒙古 包头 014010)

0 引言

建筑工程经常需要在负温条件下施工,防冻泵送剂的出现为混凝土负温泵送施工提供了技术上和物质上的可靠保证 , 不仅解决了混凝土坍落度小、流动性差等和易性问题而且还可在气温较低的情况下施工,且保证混凝土质量；因此对防冻泵送混凝土性能的研发有很重要的意义。文中着重研究了三种复配防冻泵送剂混凝土在不同养护条件下的性能。

1 试验

1.1 原材料

水泥：蒙西 P·O 42.5 ,细度( 45μm 方孔筛) 为4.5% ,标准稠度为 26.6% ,28 d抗压强度为 52.1 MPa,水泥化学成分见表 1 所示。

表1 水泥化学成分/%

石子：5mm～25mm连续级配的碎石,石子的物理性能见表2所示。

砂子：河沙,Mx=2.7的中砂,砂子的物理性能见表 3所示；

水：自来水,符合 JGJ63-2006 要求；

外加剂:GL-JD1、GL-JD2聚羧酸型防冻泵送剂、GL-A3萘系防冻泵送剂,由包头市安顺新型建材生产。

1.2 主要仪器设备

压力机：YAW-2000D压力试验机；

冰箱：UW-40型立体式冰箱,最低温度-35℃；

搅拌机：HJW-60型单卧轴试验室砼搅拌机。

1.3 试验方法

混凝土配合比采用JGJ55-2011《普通混凝土配合比设计规程》有关规定进行设计；混凝土配合比见表4所示；J为基准混凝土,C-1为掺GL-JD1聚羧酸型防冻泵送剂混凝土,掺量为2.3%；C-2为掺GL-JD2聚羧酸型防冻泵送剂混凝土,掺量为2.3%；C-3为掺GL-A3萘系防冻泵送剂混凝土,掺量为4.5%;砂率为46%。

表4 混凝土配合比

按照表4配合比依次制作混凝土试块,每组混凝土制作间隔30min,在搅拌机中拌制混凝土后,放置在铁板上对混凝土坍落度、扩展度、含气量进行测量,并记录数据于表5；后成型于100mm×100mm×100mm的混凝土试模中,每个编号成型5组试块,每组3块；将各个编号的5组混凝土试块在20±3℃室内预养6h、后各取3组进行标准养护,进行7d、28d、35d抗压强度试验；将剩余2组移入冰箱并用塑料覆盖,将冰箱3小时均匀地将至-15℃,养护7天后脱模,放置在室内解冻,解冻6小时。解冻后各取1组进行-7d抗压强度试验,剩余1组转标准养护,进行-7d+28d抗压强度试验；混凝土抗压强度见表6所示。

表5 混凝土拌合物性能

表6 混凝土力学性能

注1:“-”号表示负温(-15℃)养护,“+”号表示标准养护。

注2:“-7+28d”表示负温(-15℃)养护7d再转标准养护28d。

混凝土坍落度、扩展度、含气量采用GB/T50080—2016《普通混凝土拌合物性能实验方法标准》有关规定进行测量。

混凝土抗压强度采用GB/T50081—2002《普通混凝土力学性能实验方法标准》有关规定进行测量。

2 实验结果及分析

不同混凝土抗压强度随养护时间的变化的关系曲线见图1所示。由图1和表6可知,与标准养护下混凝土抗压强度相比,经过负温(-15℃)养护后,各组混凝土抗压强度均有所降低。

掺聚羧酸型防冻泵送剂混凝土与掺萘系防冻混凝土对比；由图1可知,混凝土抗压强度曲线C-3介于C-1与C-1之间,说明掺萘系防冻混凝土强度趋于2种掺聚羧酸型防冻泵送剂混凝土之间。C-2、C-1的坍落度损失与扩展度损失均小于C-3,表明聚羧酸型防冻泵送剂混凝土的和易性较好,是由于聚羧酸系减水剂以空间位阻斥力作用( 立体排斥) 为主,这是聚羧酸系减水剂具有比其他体系更强的分散能力的一个重要原因；而萘系减水剂主要以静电斥力为主,其它几种作用均较小,固其减水率小,坍落度损失大、增强效果一般[5]。聚羧酸减水剂所带的极性阴离子活性基团如羧酸盐基(-COONa)、磺酸盐基(-SO3Na)等通过离子键 、共价键 、氢键等相互作用紧紧地吸附在强极性的水泥颗粒表面,从而使水泥颗粒带电,根据同性电荷相斥原理,阻止了相邻水泥颗粒的相互接近,增大了水泥和水的接触面积,使水泥充分水化,并且在水泥颗粒扩散的过程中,释放出凝聚体所包含的游离水,改善了和易性,减少拌水量。 受亲水基对水泥颗粒间凝聚的阻碍作用,使混凝土的坍落度保持良好[6]

由表5及图1可知,C-1与C-3含气量相同,C-1在-7d、+7d抗压强度大于C-3,其+28d、+35d、-7+28d抗压强度小于C-3；表明GL-JD1型聚羧酸型防冻泵送剂混凝土有较好的早期强度；C-3坍落度损失与扩展度损失大于C-1,且外加剂掺量小于C-1,说明GL-JD1型聚羧酸型防冻泵送剂掺量小,减水率大、保坍性能好、增强效果显著。

对比2种聚羧酸型防冻泵送剂,C-2各龄期抗压强度都大于编号C-1,这是由于C-1中含气量过大造成的,含气量的太大降低了混凝土的密实性,使混凝土抗冻性能和强度降低。

由图1及图2可知,C-2的抗压强度、抗压强度比都高于C-1、C-3,且C-2的坍落度经时损失、扩展度经时损失均小于C-1、C-3,表明GL-JD2聚羧酸型防冻泵送剂对蒙西 P·O 42.5 适应性最好。

图1 不同混凝土抗压强度随养护时间的变化曲线

图2 不同混凝土抗压强度比/%

依据表6计算不同防冻泵送剂同一龄期抗压强度比,如表7所示；

表7 不同混凝土同一龄期抗压强度比/%

基准混凝土各个龄期的同一龄期抗压强度比均大于掺防冻泵送剂混凝土,这是由于由于每组混凝土制作间隔约30min,且基准混凝土最后放入冰箱,即基准混凝土试块预养时间较长于其他混凝土试块,混凝土中早期水泥水化程度较大；体现了混凝土早期养护的重要性。

由表7可知,在经过负温(-15℃)养护的混凝土同一龄期抗压强度比均小于1,表明负温(-15℃)对混凝土有较大的危害；7天同一龄期抗压强度比均小于35天同一龄期抗压强度比,,表明负温(-15℃)养护7天时,抗压强度损失较大；这是由于混凝土中水泥在负温(-15℃)情况下水化慢,混凝土不能很好的凝结硬化,后期转为标养,混凝土中水泥完成大部分水化,抗压强度随之提高。

3 结论

(1)早期养护能有效的预防混凝土冻损。

(2)GL-JD1、GL-JD2聚羧酸型防冻泵送剂较GL-A3萘系防冻泵送剂掺量少、减水率大、保坍性能好,且对有利于混凝土早期强度的提高。

(3)含气量适中可提高混凝土的抗冻性能,但含气量过高会降低混凝土的密实性,致使混凝土抗压强度低。

[1]李月霞,祝方平,苗苗.养护温度和膨胀剂耦合作用对高强混凝土抗压强度的影响[J].重庆建筑,2018(02):43-46．

[2]王龙志,陈国华.浅谈混凝土防冻泵送剂行业标准以及工程应用[J].商品混凝土,2013(01):26-28．

[3]薛跃强,孙淑芹,孟锐,黎思幸.混凝土防冻泵送剂应用中几个问题的探讨[J].商品混凝土,2015(03):34-35．

[4]鲁统卫,王谦,王勇威.小议混凝土防冻泵送剂[J].商品混凝土,2010(09):26-27+38．

[5]孙庆巍,周梅,陈健.减水剂的品种和掺量对预拌混凝土坍落度/扩展度经时损失的影响[J].硅酸盐通报,2012,31(02):469-474．

[6]崔杨,张素梅,赵忠强,刘艳平.聚羧酸系高效减水剂在混凝土结构中的应用研究[J].市政技术,2011,29(02):119-122．