一種新型混凝土高溫緩凝減水劑的研究

摘　要　介紹利用廣西工業(yè)副產品廢液資源研制復合高溫混凝土緩凝減水劑研究試驗證明：在混凝土中摻入復合劑，在35 ℃～43 ℃強日照高溫條件下，混凝土初凝時間達6 h～7 h，并有減水增強，減少水化熱的效果，可提高混凝土的抗?jié)B性，對鋼筋銹蝕無不利影響，為龍灘水電站大壩碾壓混凝土夏季(高氣溫)施工提供了一個新品種。

關鍵詞　混凝土外加劑　凝結時間　混凝土

1　前言

混凝土外加劑以其摻量少能改善性能并節(jié)約水泥已成為混凝土的第五種材料。目前，國內外外加劑品種繁多，主要有萘系和糖蜜類及木鈣類，萘系減水劑為高效減水劑，減水率一般大于12%，其主要原料為工業(yè)萘，其原材料緊缺、價格上漲快及生產過程中對環(huán)境污染嚴重，造成單價高，難有更大發(fā)展。糖蜜類木鈣類減水劑為普通減水劑，減水率僅為8%～12%，由于其價廉，性能穩(wěn)定，在全國得到廣泛應用。該類外加劑在常溫下，可緩凝1 h～2 h，但在高溫35 ℃以上的強日照條件下，效果達不到要求。

龍灘水電站大壩混凝土施工期長、強度大，計劃長年施工，但廣西屬亞熱帶地區(qū)，高溫期長，要求常態(tài)混凝土和碾壓混凝土在高溫條件下初凝時間大于6 h，以保證混凝土層間結合良好和混凝土整體性、勻質性。本研究選用豐富的廣西工業(yè)副產品廢液資源，通過大量的試驗研究，復合成高溫緩凝減水劑，可滿足施工需要，并可獲得較好的環(huán)境效益和社會效益。

2　復合緩凝減水劑的組成

復合高溫緩凝減水劑是以甘蔗糖蜜酒精糟，經中和噴粉的WST粉狀減水劑為主劑，復合其它緩凝劑、加氣劑等組成。它們分別為：

(1)SH高溫緩凝減水劑，最佳摻量為1.7%，下稱SH劑。

(2)SR高溫緩凝減水劑，最佳摻量為1.5%，下稱SR劑。

3　復合高溫緩凝減水劑的性能

3.1　泡沫性能

泡沫性能按《混凝土外加劑勻質性試驗方法》GB8077-87要求進行，主要指標為起泡力和消泡時間。以檢驗外加劑的泡沫特性和泡沫穩(wěn)定性，試驗結果見表1。

3.2　表面張力，pH值

采用1%濃度的外加劑溶液，用界面張力儀測定，結果見表1。

3.3　水泥砂漿工作性

水泥砂漿工作性主要檢測減水劑對水泥等膠凝材料的分散效果，用減水率表示，減水率越大，表示減水劑對水泥等膠凝材料的分散效果越好。此外，還同時做了摻劑后砂漿擴散度的對比試驗，試驗結果見表1。

表1　復合劑勻質性試驗結果

項　目　　　　　　　　單位　　　　　　　外加劑品種　　　　　　說明

WSTSHSR水(或0摻量) 起泡力mL15.51618-用手搖84次消泡時間min506070- 表面張力N/m51.942.846.572- pH值　97～97～96.5- 流動度mm166170172137摻量WST　0.4%

SH 1.7%

SR 1.5% 流動度增加mm2933350 減水率%1012.813.00

從表1可見，復合劑有較好的起泡力，泡沫穩(wěn)定性可達1 h左右。復合劑均能降低液體的表面張力，屬于表面活性劑。復合劑對水泥的分散效果較好。

3.4　水泥試驗

(1)性能試驗。試驗結果見表2。

表2　復合劑水泥性能試驗結果

項　目單　位試　　驗　　次　　數 123 復合劑　　SHSR　SHSR　SHSR 復合劑摻量%01.71.501.71.501.71.5 標準稠度%26.625.625.126.025.225.026.225.425.2 安定性　合格合格合格合格合格合格合格合格合格凝結時間初凝h:min2:008:058:002:108:258:202:308:308:10 終凝2:5013:4013:403:0014:0013:553:2014:0014:00

從表2可見，復合劑對水泥有較好的緩凝效果，初凝緩凝時間達6 h左右。

(2)水泥水化熱。采用溶解熱法測定摻與不摻外加劑的水泥水化熱，結果見表3。

表3　復合劑水泥水化熱試驗結果

水泥品種及用量

%復合緩凝劑SR

%水　化　熱

J/g 3d相對變化 10001980 1.5173.9減少24.1

從表中可見摻SR復合劑可降低早期水泥水化熱。

4　SH、SR高效高溫緩凝減水劑緩凝減水機理

SH、SR高效高溫緩凝減水劑是一種陰離子表面活性劑，可降低液體的表面張力，在摻有適當劑量的液相中，水泥顆粒通過表面能吸附了減水劑中的親水表面活化物質，產生一種親水性膠體吸附層，這種吸附層不僅增加了水泥顆粒表面吸附水膜的厚度，增強了水泥顆粒間的流體動力潤滑。同時，在混凝土拌和過程中，可產生許多分布均勻的微小封閉氣泡，在混凝土拌和物中起到了類似滾珠作用，降低了混凝土內摩擦力，從而增加了混凝土拌和物的流動性或保持相同流動性，亦減少拌和用水。這就是SH、SR劑可減少用水量的原因。

復合劑含有羥基、芳基等基團結構，這些基團在水泥水化時，吸附在水泥顆粒表面，形成薄膜抑制水泥顆粒的水化反應，熱量釋放減緩，這是SH、SR劑緩凝的主要原因。

5　復合緩凝劑對混凝土性能的影響

5.1　試驗材料

(1)水泥采用廣西柳州魚峰牌525R號普通硅酸鹽水泥。

(2)粉煤灰采用田東電廠Ⅲ級灰。

(3)常態(tài)混凝土采用南寧河沙，碾壓混凝土采用巖灘電站石灰?guī)r機制人工砂。

(4)常態(tài)混凝土采用南寧5 mm～20 mm卵石，碾壓混凝土采用巖灘電站8 mm～20 mm、20 mm～40 mm、40 mm～80 mm(分三級)石灰?guī)r機制人工碎石。