聚羧酸盐超塑化剂及其工程应用

摘要:介绍了聚羧酸盐超塑化剂SR3的性能及作用机理,对掺聚羧酸盐超塑化剂SR3的混凝
土进行了室内性能试验,并检验了其在湛江海湾大桥东岸工程中的实际应用效果。结果表明, 所拌制的砼不仅满足设计要求,而且满足施工要求。

关键词:聚羧酸盐;超塑化剂;坍落度;凝结时间;免振捣;自密实

湛江海湾大桥东岸47#墩桩基是控制工程的关键部位之一,共有31根桩基,设计为摩擦桩,每根长约100m,桩径为2.5～3.0m的变截面桩径,计算每根桩的砼方量约600m3。由于每根桩砼浇筑方量大,根据现场的施工技术、施工工艺及设备资源配置的实际情况,在正常的施工作业条件下,需8～9h才能完成砼的生产、运输和浇筑,如遇到某些不可预测的因素可能延迟至12～14h才能完成砼的生产运输和浇筑作业。所以对控制砼的坍落度损失及初凝时间就显得非常重要。
湛江海湾大桥东岸47#墩桩基工程设计采用强度等级为C35。依靠重力、免振捣、自密实的泵送砼,对砼的初始坍落度设计为190～220mm,1h的坍落度损失小于20mm,初凝时间控制在16h。施工中采用聚羧酸盐超塑化剂SR3,有效地解决了砼坍落度损失和初凝时间的问题,降低了单方砼的水泥用量20kg(与添加萘系减水剂的砼相比),砼的综合工作性能良好,满足了设计与施工的要求。

1聚羧酸盐超塑化剂SR3的性能

根据国标对聚羧酸盐超塑化剂SR3进行性能检测,聚羧酸盐超塑化剂SR3满足GB8076-1997缓凝高效减水剂“一等品”性能指标要求。本次聚羧酸盐超塑化剂SR3的检测结果见表1。

2聚羧酸盐超塑化剂SR3的作用机理

聚羧酸盐超塑化剂SR3是一种不含甲醛的、非磺化的、丙烯酸基共聚高分子减水剂,其中含有的羧基阴离子表面活性基团,使水泥颗粒间立体排斥力增强,从而使水泥颗粒分散均匀,将水泥颗粒包裹的水份释放出来。其次,丙烯酸分子中羧基水解增加了Zeta电位作用,使水泥粒子间高分子吸附层的作用是立体静电斥力,同时能保持Zeta电位变化小是砼坍落度损失小的主要因素。由于聚羧酸盐超塑化剂SR3具有很好的分散作用,改善了砼内部孔隙结构,使水泥石的内部结构密实,从而更好地改善了砼的各项性能。

3　掺聚羧酸盐超塑化剂SR3砼室内性能试验

3.1　试验用材料　水泥:湖南“韶峰”牌P1O3215普通硅酸盐水泥;粉煤灰:茂名瑞能电厂产粉煤灰;砂:吴川河沙;碎石:湛江坡头5～25mm连续级配碎石。

3.2　砼配合比　砼配合比见表2。

3.3　砼拌和物工作性　掺加聚羧酸盐超塑化剂SR3砼的坍落度损失小,1h后坍落度几乎不损失。在施工应用中有时1h后的坍落度还会比初始坍落度大。而且有一个显著的特点是砼的可触变性好,拌制好的砼过一定时间再搅拌,工作性能恢复如初而具有良好的流动性、粘聚性和保水性。砼坍落度损失试验结果见表3。

4　掺聚羧酸盐超塑化剂SR3在桩基砼中的应用

4.1砼施工配合比　根据设计与配制的掺聚羧酸盐超塑化剂SR3砼配合比,47#墩桩基的砼施工配合比见表4。

在47#墩累计18600m3的砼施工中,砼具有良好的流动性、保水性、粘聚性等工作性能和良好的质量稳定性。由于聚羧酸盐超塑化剂SR3作用机理具有对水泥颗粒的高分散性能、减水率高,砼可较大幅度降低单方用水量。在试验配制同强度等级、同工作性能、同水胶比的砼比萘系减水剂少用20～50kg/m3的水泥用量。在整个施工过程实践证明砼拌合物的1h坍落度几乎没有损失,有时不增大的效果,砼的初凝时间也能稳定控制在14～16h(气候温、湿度的变化)。在现场原材料变化较大时掺加聚羧酸盐超塑化剂SR3砼也能保持良好的相容性和匹配性、保持砼工作性能稳定。

4.2　砼的质量检测结果及评定
(1)共31根桩基的超声波检测中I类桩27根、Ⅱ类桩4根。

(2)钻芯验桩(47#-C1桩):基本连续完整,断口拼接基本良好,骨料分布均匀,胶结良好(取样抗压强度代表值为38.2MPa);桩底未见沉渣,满足施工质量验收规范要求;抽芯测桩底标高107.29m,与设计桩底标高106.00m相符;桩端持力层为亚粘土,符合设计要求。砼芯样抗压强度代表值为:上31.8MPa、44.1MPa,中47.6MPa、38.2MPa,下44.4MPa、4417MPa。

(3)根据JTJ071-98质量评定标准中水泥砼抗压强度的数理统计条件评定得:组数186组,平均强度值47.6MPa,最大强度值65.2MPa,最小强度值35.7MPa,强度标准差5.837MPa。评定合格。

5　结语

掺加聚羧酸盐超塑化剂SR3的砼具有坍落度损失小,初凝时间长,综合工作性能好的显著特点。不仅在湛江海湾大桥东岸工程得以成功应用,而且其适用于依靠砼自重、免振捣自密实,大流动度,施工时间长等特殊要求的工程需要。

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