聚羧酸系减水剂与萘系减水剂的对比实验研究

摘要: 本文通过对聚羧酸系减水剂与萘系减水剂的对比实验, 研究两种减水剂的性能特点。结果表明, 与萘系减水剂相比, 聚羧酸减水剂具有更好的水泥适应性、掺量少、高减水率、混凝土坍落度经时损失少、更适合配制低水灰比混凝土等特点。

关键词: 聚羧酸系减水剂; 萘系减水剂; 净浆实验; 混凝土实验

1.前言

高性能减水剂是高性能混凝土中的一种重要组成部分, 随着混凝土技术的发展,对混凝土耐久性越来越重视, 而耐久性的提高, 混凝土的水胶比往往需要降低, 但混凝土的流动性仍要求满足泵送施工要求, 因此减水剂除要求具有高的减水效果外, 还需要能控制混凝土的塌落度损失, 而一般的高效减水剂往往达不到要求。

作为新一代高性能减水剂的聚羧酸系减水剂具有梳形分子结构,与水泥适应性好、掺量小、减水率高、配制出的混凝土保坍性好、和易性好等特点, 并克服了萘系减水剂在生产中带有甲醛等缺点, 特别适用于生产高性能混凝土, 近年来得到广泛的研究与快速发展, 但从目前市场上销售的聚羧酸系减水剂的品种及占有率上看, 聚羧酸系减水剂的应用推广仍处于起步阶段, 其具有广阔的应用前景。

为更好地了解聚羧酸系减水剂混凝土中的工作性能, 本文对聚羧酸系减水剂与萘系减水剂进行了实验研究。

2.原材料和配合比

2.1 试验原料

水泥: 小野田P.O42.5 普通硅酸盐水泥

砂: 东莞河砂, 中砂, 细度模数2.6

石: 5～20mm 碎石

水: 自来水

减水剂: 采用两种聚羧酸和1 种萘系( FDN) 减水剂;其中CP 聚羧酸系减水剂由深圳海川工程科技有限公司提供;

2.2 水泥净浆实验

根据《混凝土外加剂匀质性实验方法》(GB 8077- 2000) , 在W/C为0.29 时, 测定两类减水剂推荐掺量范围内的4 个点的水泥净浆流动度和1 小时、2 小时的流动度保持情况, 作为表征其性能的参数并各选出两种掺量进行混凝土实验。

2.3 混凝土实验

根据水泥净浆实验结果选取有代表性掺量, 采用表2 配合比进行混凝土实验, 在控制坍落度180±20mm 条件下, 测试两类减水剂两种掺量的减水率和1 小时、2 小时坍落度, 3 天、7 天抗压强度比。

3.实验结果和分析

3.1 水泥净浆实验结果如下表

按照GB8077- 2000 水泥净浆实验方法, 减水剂按推荐掺量加入,各掺量的结果如下

3.2 混凝土实验结果

从水泥净浆中选出CP 的0.5 和0.8 掺量, 格雷斯152 选出0.8 和1.0 掺量, FDN 中选出2.0 和2.5 掺量, 经试配得到表6 配合比及其它实验结果。

3.3 结果分析

3.3.1 水泥净浆

由表3 中可看出CP 减水剂随着掺量的增加, 流动度增大, 且从2h 后的流动度来看, 基本无损失; 在低掺量0.5%时, 流动度已有257mm; 在掺量0.7%时, 流动度有较大的提高, 达到了285mm; 然后虽掺量的提高, 但流动度提高的幅度不大。从结果可得出在0.5%掺量时, 流动度经时略有损失, 而0.7%以上有较大的提高, 且流动度经时流动度不损失。

由表5 中可得到FDN 同样随减水剂掺量的增加, 流动度增大, 但在掺量为2.5%时, 流动度也只有237mm, 而CP 在掺量为0.5%时的流动性也比它高; 在掺量为1.0%, 流动度为197mm, 且1h 后已没有流动度; 在1.5%时也是FDN 的折点, 然后同样在掺量增加时, 流动度变化不大。

通过对比表3、表4 和表5 的结果, 选出CP 的0.5%和0.8%掺量,格雷斯0.8%和1.0%掺量, FDN 的2.0 和2.5 掺量进行下一步的混凝土实验比较。

3.3.2 混凝土实验

混凝土实验进行了减水率、坍落度经时变化、抗压强度比等, 结果见表6、表7、表8、图2 和图3。

从表6 中可看出, CP0.5%掺量的减水率已达28%, 掺量为0.8 时,减水率高达35%; 而FDN 在掺量为2.5 时才能达到30%, 在相同的固含量条件下, 要达到相同的减水率, FDN 的掺量要多得多。从坍落度经时变化看, FDN 损失较快, 2h 的坍落度相当于CP1h 的坍落度。在3 天与7 天的抗压强度比中, CP 与FDN 的提高程度相差不大。从比较的3个项目中不管是单项目还是总体性能, CP 比FDN 较优。

4.结论

通过以上实验比较, 可得出以下结论:

( 1) 聚羧酸系减水剂的减水率明显高于萘系减水剂, 在达到相同减水率的情况下, 聚羧酸减水剂的掺量远远低于萘系减水剂;

( 2) 聚羧酸系减水剂的保坍性明显优于萘系减水剂, 用聚羧酸减水剂配制的大流动性混凝土在1h 后仍能到达泵送要求;

( 3) 随着掺量的增加, 聚羧酸减水剂的极限减水率远高于萘系, 而萘系减水剂掺量在2.0%左右时已基本达到极限, 这表明聚羧酸减水剂更适合配制低水灰比高强混凝土。