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聚羧酸减水剂在商品混凝土中的应用及成本分析

添加日期:2013/12/16 15:11:30   作 者:  来源:   浏览次数:

一、高效减水剂概况 
  高效减水剂是混凝土外加剂中一种重要的新型建筑材料支柱产业的重要产品之一。高效减水剂不仅能提高高强度混凝土的力学性能,并且还能提供简便易行的施工工艺。由于减水剂在近几十年的发展中暴露出一些自身难以克服的问题,如用它配制的混凝土坍落度损失影响十分明显,不可能有更高的减水率,为此,上世纪起,国外就开始积极研发聚羧酸减水剂,以丰富石油化工产品为原料,以极高的减水率,极小的坍落度损失使萘系减水剂黯然失色,从而便开创出聚羧酸减水剂技术和混凝土施工技术的新局面。奈系高效减水剂根据其产品中Na2SO4含量的高低,可分为高浓型产品(Na2SO4含量<3%)、中浓型产品(Na2SO4含量3%~10%)和低浓型产品(Na2SO4含量>10%)。目前大多数高效减水剂合成厂都具备将Na2SO4含量控制在3%以下的能力,有些先进企业甚至可将其控制在0.4%以下。 减水剂是我国目前生产量最大,使用最广的高效减水剂(占减水剂用量的70%以上),其特点是减水率较高(15%~25%),不引气,对凝结时间影响小,与水泥适应性相对较好,能与其他各种外加剂复合使用,价格也相对便宜。减水剂常被用于配制大流动性、高强、高性能混凝土。单纯掺加减水剂的混凝土坍落度损失较快。另外,减水剂与某些水泥适应性还需改善。因聚羧酸高效减水剂相对于萘系高效减水剂具有高减水率、高强度、低收缩、低泌水和坍落度损失小等性能优点。聚羧酸盐减水剂与差异水泥有相对较好的适应性。 
  与萘系高效减水剂对比,聚羧酸减水剂作为第三代新型混凝土高效减水剂。聚羧酸减水剂混凝土的早期和后期强度均递增较快尤其高强混凝土的后期强度递增更加肯定。聚羧酸系高性能减水剂的技术性能:聚羧酸系高性能减水剂有良好的减水率,该产品在低掺量下具备良好的减水性能,在高标号混凝土(C50以上)中效果尤为显著,其最高减水率可达40%;因为外伸高分子側链的空间位阻作用有效阻碍了水泥粒子之间的二次团聚,因此该产品具有高分散性能并可长时刻的保持该性能,实现了混凝土拌合物优良的保塑能力。 高强高流动性混凝土所不可缺少的资料,并且在低水灰比时也具有低粘度和坍落度保持性能。与不同水泥有相对更好的相容性,高性能减水剂即使在低掺量时也能使混凝土具有高流动性。由此可见,高性能混凝土减水剂具有十分重要的应用价值。 
  二、成本分析 
  不少学者和专家认为在商品混凝土(C10-C30,水胶比大、胶凝材料总量小)中使用聚羧酸减水剂性能受到局限,成本上更受到限制,所以认为聚羧酸减水剂更适宜于在胶凝材料总量高、水胶比小的高强、大流动的高性能混凝土中使用。 
  但是毕竟聚羧酸高性能减水剂的生产环境和使用都彰显了他绿色环保的优点。因此C30以下商品混凝土如能广泛使用低成本聚羧酸系高性能减水剂,那应该是混凝土技术上的进步,也是混凝土业界对环境的贡献。我公司的主要目标就是要开发一种客户适用的、低价位的、高性能的、在低减水剂掺量情况下能够发挥突出效果的聚羧酸系高性能减水剂产品。产品的设计 
  A. 设计要点 
  1: 产品须考虑商品混凝土工厂使用方便。所有聚羧酸产品的设计应与目前使用的萘系缓凝高效减水剂操作习惯接近,不能有太大的改变(包括掺量、掺加方法等等); 
  2: 考虑用不同吸附速度的成份及不同分子结构的聚羧酸配合使用,使产品在较低掺用量时也能发挥较好的效果,以降低成本; 
  3: 产品设计必须考虑商品混凝土所用材料包括水泥、粉煤灰、矿粉、砂、石等的多变性以及质量的波动性,尽量减少聚羧酸系高性能减水剂对混凝土材料多变和波动的敏感性。 
  4: 设计的聚羧酸系高性能减水剂在商品混凝土中的最终混凝土单位使用成本,要低过脂肪族、萘系等缓凝高效减水剂的单位使用成本。 
  5: 为了减少运输成本,长途运送采用大于40%的浓缩型产品,送到复配厂或搅拌站,加水稀释后使用;运送本地的搅拌站,则采用已稀释好的成品,可直接使用。 
  B. 试验及使用的聚羧酸产品规格 
  1:萘系缓凝高效减水剂,(WH-2S, 重庆健杰科技有限公司生产) 比重1.160±0.02、固体含量30±2%、pH 8.5—10,掺量1.8%,减水率约16%。 
  2:聚羧酸高性能减水剂,(WH-1,重庆健杰科技有限公司生产)比重1.02±0.01、固体含量9.5±1%、pH 6.8—7.5,掺量1.8%,减水率约20% 
用萘系缓凝高效减水剂、聚羧酸系高性能减水剂做水泥净浆流动度的试验情况: 
  1. 外加剂样本: WH-2S/ WH-1 
  2. 水泥净浆流动度的试验情况: 
  用 WH-1与市场萘系缓凝高效减水剂测试水泥净浆流动的情况及半小时后流动度损失情况以及不同掺量的流动度测试情况(见下表)。 
 从水泥净浆流动度的试验情况可以看出,用 WH-1的流动度和流动度损失都较萘系缓凝高效减水剂好得多。 
  3. 配制C25-C55混凝土的试验情况: 
  本次研究在重庆的部分商品混凝土企业作为试点,选用本省市场占有最大量的三个水泥厂的水泥,(拉法基、润江、华新)用 WH-1聚羧酸减水剂与市场上萘系缓凝高效减水剂作对比试验。 试验配制C25-C55以下混凝土,以相同掺量减水剂、坍落度基本相近为原则,调整水胶比的情况下的对比,详细试验结果见下表: 
说明:1:上表中所用砂为岳阳河段中砂,细度模数为2.7,含水率5.5%,含泥量1.2% 
  2:上表中所用卵石为重庆本地碎石,级配良好,含水率0.85%,含泥量0.2%,压碎值3.1 
  3:上表中C25-C55所使用为P.O42.5R水泥。 
  上表试验结果,WH-1在所有使用水泥中表现的强度、坍落度、和易性、可泵性均比萘系减水剂优胜。在相同胶凝材料和相同坍落度的情况下调整水胶比,聚羧酸减水剂较萘系减水剂在强度的增长上高了一个档次,平均增长一个强度等级。因此,就减水剂性能而言、用WH-1聚羧酸高性能减水剂在商品混凝土中使用时大有潜力可挖的。 
用聚羧酸系高性能减水剂,配制C25-C55商品混凝土的实际使用情况: 
  综合上述实验,以下重点介绍和分析商品混凝土采用聚羧酸减水剂与市场上萘系减水剂相对比,应用及成本的分析。 
  从上表可以看到,在胶凝材料相同、坍落度基本相同的情况下,聚羧酸减水剂较萘系减水剂而言: 
  第一:提高了减水率、减少了泌水比。 
  第二:改善了保水性及和易性,增加了坍落度。 
  第三:强度增长非常可观。 
  综上所述,聚羧酸系高性能减水剂在性能上已显示了强烈的优越性。 


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