随着水泥基材料应用基础研究力度的加大,其应用技术得到空前发展。减水剂作为混凝土原材料中的功能组分,其作用与重要性愈加显著。随着科技进步的发展,减水剂在性能上也经历了快速发展,即由早期的普通减水剂发展到后来的高效减水剂,最终到高性能减水剂的成功问世,减水剂的飞跃发展对混凝土带来了革命性的变化,由此提出了具备各种功能的混凝土,并在众多重大工程中得到大量应用,可见,减水剂的发展有力的提升了现代混凝土技术的进步。
聚羧酸系减水剂的应用贯穿于不同季节及不同地域,因此在应用过程中所处的环境温度差异较大。虽然环境温度对混凝土性能的影响的研究较多,其影响规律也是公认的,然而关于环境温度变化对聚羧酸系减水剂的缓凝效果以及增强效果的影响规律方面的研究鲜有报道,可见,进行探索性研究环境温度对聚羧酸系减水剂工作性能及增强性能的影响就显得尤为必要。本文选取两种不同功能型(标准型与缓凝型)聚羧酸系减水剂,进行不同初始环境温度下的坍落度保持效果、缓凝效果及增强效果特性试验研究,以探明环境温度与不同功能型聚羧酸系减水剂之间性能的关系,为其应用提高更加全面的参考依据。
2原材料与试验方法
2.1原材料基准水泥:山东鲁城水泥有限公司生产,中国建筑材料科学研究院监制。
聚羧酸系减水剂:标准型与缓凝型,标准型为含固量为20%的母液,而缓凝型则为含固量为20%的母液复合4%的有机缓凝剂,母液与缓凝剂均由南京瑞迪高新技术有限公司提供。砂:赣江砂,细度模数为2.7。碎石:石灰岩,两种级配,粒径分别为5~10mm和10~20mm。水:饮用自来水。2.2试验方法所有原材料均处于各自温度环境下,并在各自环境温度下拌合成型试件,试件在各自环境温度下静养24h,拆模测试1d抗压强度,其余试件转入标准养护室养护至28d进行抗压强度测试。凝结时间进行初凝时间试验,通过在各自环境温度下进行贯入阻力测试求得。强度性能及缓凝性能配合比参照GB8076—2008《混凝土外加剂》中高效减水剂的要求来设计,即水泥用量为330kg/m3,砂率为40%,粗骨料比例为:(5~10mm碎石):(10~20mm碎石)=4:6,坍落度控制在(80±10)mm。
聚羧酸系减水剂坍落度保持性能则在各自的环境温度下进行60min经时损失试验,通过经时损失试验数据求得坍落度保持率,坍落度保持率为1h坍落度值相对于初始坍落度值的百分数,其性能配合比参照GB8076—2008《混凝土外加剂》中高性能减水剂的要求来设计,即水泥用量为360kg/m3,砂率为45%,粗骨料比例为:(5~10mm碎石):(10~20mm碎石)=4:6,坍落度控制在(210±10)mm。3结果与讨论
3.1环境温度对聚羧酸系减水剂坍落度保持性能的影响
试验进行了掺两种聚羧酸系减水剂混凝土在不同环境温度下的坍落度经时损失试验,由坍落度经时损失数据求得坍落度保持率,试验结果见图1。
3.2环境温度对混凝土初凝时间的影响试验进行了未掺减水剂混凝土、掺标准型聚羧酸系减水剂混凝土及掺缓凝型聚羧酸系减水剂混凝土在不同环境温度下的初凝时间测试,试验结果见图2。
3.3环境温度对聚羧酸系减水剂初凝时间差的影响通过对图2数据进行处理可求得环境温度与不同类型聚羧酸系减水剂初凝时间差的关系,即不同类型聚羧酸系减水剂在不同环境温度下的缓凝效果,试验结果见图3。
通过图3结果可知,标准型聚羧酸系减水剂初凝时间差为负值,表现出了初凝时间较未掺减水剂略有提前的现象,而缓凝型聚羧酸系减水剂初凝时间差则为正值,表现出初凝时间较未掺减水剂具有延长的现象。同时,随着环境温度的升高,两种类型聚羧酸系减水剂初凝时间差均表现为先升高后降低,即在较低温度下时,两种类型聚羧酸系减水剂的缓凝效果均随温度降低而降低,同时在较高温度下时的缓凝效果则均随温度升高而降低。
3.4环境温度对混凝土抗压强度的影响试验进行了未掺减水剂、掺标准型聚羧酸系减水剂及掺缓凝型聚羧酸系减水剂混凝土的1d和28d抗压强度测试,试验结果见图4和图5。
由图4可知,无论是掺聚羧酸系减水剂混凝土还是未掺减水剂混凝土,1d抗压强度均随环境温度升高而增长,未掺减水剂混凝土由低温的2.3MPa增长到高温的9.8MPa,增长幅度为7.6MPa,增长率为326%;掺标准型聚羧酸系减水剂混凝土由低温的8.6MPa上升到高温的20.0MPa,增长幅度为11.4MPa,增长率为133%;掺缓凝型聚羧酸系减水剂混凝土则由低温的5.5MPa上升到高温的17.3MPa,增长幅度为11.8MPa,增长率为215%。同时环境温度与三种类型混凝土抗压强度均呈对数关系,相关系数均非常高。结果表明随着环境温度升高,水泥水化反应速度加快,且水化越充分,因此,强度越高。同时由图5可知,随着环境温度的上升,三种类型混凝土28d抗压强度均表现为在低温下略有波动外,其余整体变化不大,随环境温度变化时,未掺减水剂混凝土28d抗压强度变化幅度为2.8MPa,变化率为12%;掺标准型聚羧酸系减水剂混凝土28d抗压强度变化幅度为3.8MPa,变化率为8.5%;掺缓凝型聚羧酸系减水剂混凝土28d抗压强度变化幅度为6.3MPa,变化率为14.9%。通过对比图4和图5可以发现,初始环境温度对28d抗压强度的变化率明显小于对1d抗压强度的变化率,结果表明,初始环境温度对不同类型混凝土1d抗压强度变化较为明显,而对28d抗压强度变化则不明显。
3.5环境温度对聚羧酸系减水剂抗压强度比的影响通过对上述图4和图5的数据进行处理可求得环境温度与不同类型聚羧酸系减水剂抗压强度比的关系,即不同类型聚羧酸系减水剂在不同环境温度下的增强效果,试验结果见图6和图7。
据图6结果可知,对于缓凝型聚羧酸系减水剂而言,1d抗压强度比随环境温度升高基本上呈线性缓慢下降,而对于标准型聚羧酸系减水剂而言,在环境温度低于12℃时,1d抗压强度比随环境温度升高急剧下降,在12~25℃时,1d抗压强度比也是随环境温度升高而下降,但降低幅度明显减小,在上升到35℃时,1d抗压强度比又略有上升。同时由图7可知,两种类型聚羧酸系减水剂随环境温度的升高时,28d抗压强度比变化均不大,总体趋势都在一个水平线上。可见,初始的环境温度对减水剂1d增强效果变化较为明显,而对28d增强效果变化不明显。
4结论
1)初始环境温度对不同类型聚羧酸系减水剂的坍落度保持性能有影响,其影响规律为随着环境温度的升高,坍落度保持率呈线性下降,且在初始环境温度相同时,具有相同母液品种及母液含固量的缓凝型聚羧酸系减水剂的坍落度保持性能优于标准型聚羧酸系减水剂。
3)初始环境温度对不同类型的聚羧酸系减水剂的缓凝效果的影响规律相似,即随着环境温度的升高,初凝时间差均是先增大后减小。
4)初始环境温度对不同类型混凝土1d抗压强度变化较为明显,即随着环境温度的上升,强度均呈对数方式增大,而对28d抗压强度变化则不明显。
5)初始环境温度对减水剂1d抗压强度比变化较为明显,即随着初始环境温度的升高,标准型聚羧酸系减水剂1d抗压强度比在温度低于12℃时急剧下降,超过12℃时则缓慢下降而后略有上升,缓凝型聚羧酸系减水剂1d抗压强度比则随环境温度升高而缓慢下降。初始环境温度对28d抗压强度比变化不明显。
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