溫度及攪拌時(shí)間對(duì)聚羧酸減水劑使用性能的影響

溫度及攪拌時(shí)間對(duì)聚羧酸減水劑使用性能的影響

0 引言

施工單位為保證施工進(jìn)度，有時(shí)需要在較低溫度下進(jìn)行混凝土澆筑。生產(chǎn)中常通過對(duì)拌合水進(jìn)行加熱來(lái)解決，一方面可以保證混凝土的入模溫度，一方面有助于減弱低溫下混凝土坍落度隨時(shí)間延長(zhǎng)而增大的滯后效應(yīng)。通常認(rèn)為溫度越高，水泥顆粒對(duì)聚羧酸減水劑吸附越多，同時(shí)溫度越高水泥水化產(chǎn)物對(duì)聚羧酸減水劑的消耗越明顯。在兩個(gè)作用的綜合影響下表現(xiàn)為隨著溫度升高，混凝土的流動(dòng)性變差^[1]。這個(gè)結(jié)論很好解釋突然降溫時(shí)混凝土流動(dòng)性增大，以及溫度升高時(shí)混凝土坍落度損失增大的現(xiàn)象。但施工中卻發(fā)現(xiàn)，低溫時(shí)混凝土流動(dòng)性差，而提高拌和水溫度后，混凝土出機(jī)流動(dòng)度增大，此為上述結(jié)論不能解釋。為此通過試驗(yàn)進(jìn)行分析，找出矛盾出現(xiàn)的原因，給出混凝土適宜的溫度范圍。

1 試驗(yàn)材料與試驗(yàn)方法

1.1 材料準(zhǔn)備

試驗(yàn)所用水泥為武漢亞東 P·O42.5 水泥。減水劑為武漢港灣新材料有限公司生產(chǎn)的 CP-J 聚羧酸減水劑，減水率 30.3%，固含量 34.2%。水采用地下水。

1.2 試驗(yàn)方法

為研究拌和水溫度對(duì)聚羧酸減水劑分散效果的影響。分別制備 0℃、10℃、20℃、30℃、40℃的水進(jìn)行水泥—減水劑相容性試驗(yàn)。試驗(yàn)方法參照 GB/T 8077-2012《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法》進(jìn)行。測(cè)試并記錄攪拌120s、標(biāo)準(zhǔn)攪拌、出機(jī) 30min 時(shí)水泥凈漿的擴(kuò)展度與漿體溫度。水泥凈漿配合比見表 1。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 溫度、時(shí)間對(duì)減水劑分散效果的影響

工程施工中混凝土的攪拌時(shí)間通常120s。試驗(yàn)人員常通過此時(shí)的狀態(tài)來(lái)判斷混凝土工作性是否滿足要求。試驗(yàn)結(jié)果如表 2 所示。

由表 2 結(jié)果可知攪拌 120s 時(shí)水泥凈漿擴(kuò)展度隨溫度升高先增大后減小。使用 30℃ 水制得的水泥凈漿擴(kuò)展度最大。0℃、10℃ 及 40℃ 拌和水制得水泥凈漿均出現(xiàn)較為明顯的黏?，F(xiàn)象，顯示減水劑初始減水率不足。

標(biāo)準(zhǔn)攪拌時(shí)間下，隨拌合水溫度升高，水泥凈漿擴(kuò)展度亦先增大后減小。與攪拌 120s 不同的是，各組試樣的擴(kuò)展度均有所增大，其中使用 20℃ 拌合水制備的水泥凈漿擴(kuò)展度最大。

出機(jī) 30min 后認(rèn)為混凝土處于現(xiàn)場(chǎng)澆筑狀態(tài)。由試驗(yàn)結(jié)果可知，出機(jī) 30min 后各組水泥凈漿的擴(kuò)展度均有所增大。水溫達(dá)到 30～40℃時(shí)，隨溫度升高流動(dòng)度開始減小。0℃、10℃ 拌合水制備的水泥凈漿擴(kuò)展度與標(biāo)準(zhǔn)攪拌時(shí)間相比顯著增大，顯示低溫下聚羧酸減水劑分散效果存在明顯的時(shí)效性。

2.2 原因與分析

分析認(rèn)為，當(dāng)出機(jī)時(shí)間較短時(shí)，水泥凈漿擴(kuò)展度隨溫度升高先增大后減小。造成這種現(xiàn)象的原因?yàn)闇囟韧瑫r(shí)對(duì)水泥水化速率和減水劑的吸附速率產(chǎn)生影響。溫度升高時(shí)減水劑分子的吸附速率越快，早期分散效果越好。同時(shí)水泥水化速率加快，水化產(chǎn)物對(duì)減水劑的消耗增多，使流動(dòng)性降低。水泥凈漿的初始擴(kuò)展度受這兩個(gè)因素的綜合作用。

當(dāng)拌和水溫度10℃ 時(shí)，減水劑吸附速率與水泥水化速率均較小。其中減水劑在水泥顆粒上的吸附為控制因素，由于溫度低時(shí)減水劑在水泥顆粒上吸附慢，初始減水率低，表現(xiàn)為水泥凈漿初始流動(dòng)度小。當(dāng)拌和水溫度在 20～30℃時(shí)，減水劑吸附速率和水泥水化速率同時(shí)增大，而減水劑分子吸附速率增長(zhǎng)的更明顯，表現(xiàn)為水泥凈漿初始流動(dòng)度增大。當(dāng)拌和水溫度≥40℃ 時(shí)，水泥水化速率明顯增大，逐漸成為控制因素。導(dǎo)致減水劑分子的凈吸附速率（吸附速率減去消耗速率）減小，水泥凈漿也表現(xiàn)為減水不足。因此認(rèn)為拌合水在 20～30℃、水泥凈漿溫度在 18～22℃ 時(shí)，減水劑的初始分散效果最好。

當(dāng)出機(jī)時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，水泥凈漿擴(kuò)展度與通常認(rèn)為的結(jié)論一致。當(dāng)時(shí)間充裕時(shí)，各溫度下聚羧酸減水劑均可在水泥顆粒上吸附至飽和，而低溫下水泥水化消耗的減水劑較少，故隨時(shí)間延長(zhǎng)，水泥凈漿擴(kuò)展度隨溫度升高而降低。

資料顯示水溫每提高10℃，混凝土溫度約提高 3℃^[2]，故拌和水溫度不宜超過 60℃。

3 結(jié)語(yǔ)

本試驗(yàn)考慮溫度效應(yīng)的同時(shí)，注意了時(shí)間對(duì)聚羧酸減水劑分散效果的影響，使所得結(jié)論更具體，更貼近工程實(shí)際。所得結(jié)論如下：

（1）低溫下，聚羧酸減水劑的分散效果存在明顯的時(shí)效性。隨攪拌時(shí)間延長(zhǎng)，水泥漿出機(jī)的流動(dòng)度增大。隨拌和水溫度升高，水泥漿的出機(jī)擴(kuò)展度先增大后減小?；炷恋某鰴C(jī)狀態(tài)與現(xiàn)場(chǎng)澆筑狀態(tài)可存在明顯差異。

（2）低溫施工時(shí)，對(duì)拌和水加熱有助于改善混凝土流動(dòng)性滯后的現(xiàn)象。施工中要注意對(duì)水溫的控制，水泥漿溫度在 18～22℃，出機(jī)流動(dòng)度最好。防止水溫過高導(dǎo)致混凝土流動(dòng)性下降的現(xiàn)象出現(xiàn)。

（3）出機(jī)時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，隨溫度升高，水泥凈漿擴(kuò)展度降低。

參考文獻(xiàn)

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《預(yù)拌混凝土產(chǎn)品質(zhì)量追溯規(guī)范》團(tuán)標(biāo)

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中心每年參與多個(gè)混凝土技術(shù)咨詢和技術(shù)服務(wù)項(xiàng)目，包括雄安新區(qū)混凝土項(xiàng)目咨詢、河北省多個(gè)高速公路高性能混凝土技術(shù)咨詢、固廢基膠凝材料和再生復(fù)合摻合料研發(fā)和制備技術(shù)，以及數(shù)十個(gè)混凝土企業(yè)的技術(shù)服務(wù)工作。開展預(yù)拌混凝土綠色產(chǎn)品認(rèn)證和科技成果評(píng)價(jià)工作。

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