聚羧酸系外加劑和自密實(shí)混凝土
2008-10-24 00:00
| 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(duì)混凝土的種種性能，而且對(duì)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(duì)承包商的施工方式和盈虧，也會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。 近年來(lái)，市場(chǎng)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(chǎng)上還推出了一種新型外加劑，即“流變調(diào)理劑”（RCA）。 在美國(guó)，自密實(shí)混凝土的推廣應(yīng)用僅十來(lái)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(guò)種種問(wèn)題。但是，最新的開(kāi)發(fā)研究，已使那些令人沮傷的問(wèn)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(kāi)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(kāi)發(fā)理念的變化，最值得一提的是，由產(chǎn)品開(kāi)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(duì)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(huì)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(wèn)題，公布了許多產(chǎn)品開(kāi)發(fā)理念的變化。 有關(guān)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)理念的真正變化，是大家一致認(rèn)識(shí)到，美國(guó)各地所用的混凝土和水泥條件是有區(qū)別的，因此，所開(kāi)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(kāi)發(fā)研究，應(yīng)包含如下內(nèi)容： 在較長(zhǎng)的使用時(shí)限內(nèi)，保持混凝土的流動(dòng)性 具有較長(zhǎng)的坍落度保持性能 產(chǎn)品不會(huì)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(wèn)題，因?yàn)閺谋举|(zhì)上，這類外加劑都會(huì)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(chǎng)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(mén)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。混凝土就能順利流出，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(guò)大，是滑模和擠壓成型混凝土的理想外加劑。沒(méi)有特殊要求的混凝土拌合物，流變調(diào)理劑的摻量?jī)H為混凝土成本的2%，對(duì)混凝土的結(jié)構(gòu)性能無(wú)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(wú)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(dòng)36m。但是，實(shí)際的流動(dòng)距離約為18-24 m。流動(dòng)度的測(cè)定是通過(guò)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(kāi)后形成的圓平面。測(cè)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(guò)該擴(kuò)展度時(shí)，往往會(huì)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(dòng)性，又不會(huì)使骨料產(chǎn)生離析。目前，要開(kāi)發(fā)出能在施工現(xiàn)場(chǎng)使用的測(cè)定離析的試驗(yàn)，尚有困難。離析檢測(cè)試驗(yàn)必須既科學(xué)，又易于在現(xiàn)場(chǎng)操作，能滿足這些標(biāo)準(zhǔn)的離析檢測(cè)試驗(yàn)，仍在開(kāi)發(fā)研究中。 最初，有兩種基本的方法來(lái)配制SCC拌合物，其一是采用級(jí)配良好的骨料來(lái)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(jí)配，即采用兩種大規(guī)格粗骨料級(jí)配和VMA來(lái)控制離析。采用間斷骨料級(jí)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(jí)配混凝土拌合物所需的附加骨料筒倉(cāng)。 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(dòng)度。如果承包商只需6m流動(dòng)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(duì)的布筋量，模板中混凝土必須流動(dòng)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(chǎng)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(wú)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(jí)配有相關(guān)性。 當(dāng)SCC是在布筋密集的場(chǎng)合下澆筑，為了使混凝土能順利流過(guò)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(huì)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(guò)去，拌站之間和不同地區(qū)之間，SCC的常見(jiàn)問(wèn)題是稠度。目前，已不存在稠度問(wèn)題，這要?dú)w功于各種聚羧酸系超塑化劑的開(kāi)發(fā)研究。 深遠(yuǎn)的意義 無(wú)疑，聚羧酸系超塑化劑的發(fā)明，是近年來(lái)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(shì)。但是，也會(huì)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(chǎng)的過(guò)程中，從沒(méi)停止過(guò)對(duì)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(zhǎng)的工作性保持和更穩(wěn)定的全過(guò)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(kāi)始在市場(chǎng)上銷售，還很難預(yù)料將會(huì)產(chǎn)生怎樣的影響以及最佳的應(yīng)用領(lǐng)域。但是，對(duì)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)。 ?。?FONT face=Verdana>顧耀臣 譯自美國(guó)《CONCRETE CONSTRUCTION》雜志 July 2008） |
| 原作者： 上海市混凝土協(xié)會(huì) |
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