超塑化剂在不同混凝土强度等级下的减缩性能研究.pdf

2 0 1 0年第 2期 4月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA C ONCRE T E AND C E MENT P RODUC T S 2 01 0 N0 2 Ap r i l 超塑化剂在不同混凝土强度等级下的减缩性能研究 李 嵘嵘 ， 李 默 ， 马存 前 ( 1 江苏博特新材料有限公司， 南京 2 1 0 0 0 8 ； 2 南京市政公用工程质量检测中心站 ， 2 1 0 0 1 4 ) 摘要： 研究 了不同混凝土强度等级下新型多功能混凝土超塑化剂 S R P C A的减缩性能 。无论 是 C 3 0 、 C 4 0或 C 5 0等级 的混凝 土 ， S R P C A在不影 响混凝土强度的情况下 ， 都能大幅度降低混凝土 的干燥收缩 ， 同掺 萘系减水剂 的混凝 土相 比， 2 8 d和 6 0 d龄 期干 燥收缩值降低幅度在 4 0 - 4 5 ， 基本上与掺 2 减缩剂 的效果接 近 ， 但 S RP C A掺量不 到减缩 剂的 1 0 。 关键 词： 多功能型混凝土超塑化剂 ； 强度等级 ； 减缩性能 Ab s t r a c t ：r r l e s h r i n k a g e r e d u c i n g p e r f o r ma n c e o f mu l t i f u n c t i o n a l c o mb-l i k e s u p e r p l a s t i c i z e r ( S RP CA)i s i n v e s t i g a t e d f o r t h e d i f f e r e n t s t r e n g t h g r a d e s o f c o n c r e t e Wi t h o u t r e d u c i ng t h e c o n c r e t e s t r e n gth ，t h e S RP CA c a n gre a t l y d e c r e a s e t h e d r y i ng s h r i n k a g e o f c o n c r e t e for C3 0，C 40 a n d C5 0 c o n c r e t e C o mp a r e d wi t h c o n v e n t i o n a l s u l fon a t e d n a p h t h a l e n e f o r mald e h y d e c o n d e n s a t e s u p e r p l a s t i c i z e r ( F D N ) ， t h e S R P C A c a n d e c r e a s e t h e d r y i n g s h r i n k age o f c o n c r e t e b y 4 0 - 5 0 a t t h e age o f 2 8 d a y s o r 6 0 d a y s ， w h i c h i s almo s t s i mi l a r t o t h e e f f o r t b y a d d i n g 2 s h r i n k a g e r e d u c i n g a d m i x t u r e s f S R A ) A n d t h e d o s a g e o f S R P C A i s l e s s t h a n 1 0 o f t h e c o m b i n e d a d mi x t u r e o fF DN a n d S RA Ke y wo r ds ： Mul t i _ f u n c t i o n a l c o mb - l i k e s u p e r pl a s t i c i z e r ； S t r e n gth gra d e ；S h r i n k a g e r e d u c i n g p e rfo rm a n c e 中图分类号 ： T U 5 2 8 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 0 - 4 6 3 7( 2 0 1 0) 0 2 2 1 0 3 0前 言 提 高混凝 土构筑 物的耐久性有利于我 国社会 可持 续发展 与节能减排 战略的顺 利实施 。混凝土 的体 积稳 定性是影 响其耐 久性 的最主要 因素之一 ，体积稳定 性 不 良的直 接后果 就是引发混凝土的开裂I 】 3 1 。 目前 国内 外普遍采用 添加 混凝 土膨胀剂 来补偿 混凝土 的干缩 ， 但膨胀剂掺 量大 ( 占胶材 总量 的 1 0 1 5 ) ， 且必须 对 混凝 土进行湿养 护 ， 给施工控 制增加 了难度。 掺膨胀 剂 在 高水胶 比的混凝 土中能补偿 早期 干缩 ，但早期膨胀 越 大 ， 混凝 土后期 收缩也 大。 在低水胶 比混凝 土中膨胀 剂 的膨胀效能较差 。 研究表 明， 采用多功能型梳形共 聚 物超 塑化剂 ( 简记为 S R P C A) ， 共 聚物掺量 为水泥用量 的 0 1 5 一 0 3 时 ， 减水 率 I2 0 ， 与掺萘 系 减水 剂 的 混凝土相 比 ，不但大 幅降低 了混凝 土早期凝缩和早期 自干燥收缩5 1 ， 而且 2 8 d和 9 0 d龄期混 凝土 自收缩和 干 燥 收缩率也 降低 4 0 以上 ，大大提升 了混凝土 的抗开 裂能力6 1 ， 为配制 高性能混凝土 提供 了技术保证 。然而 混凝土收缩变形受到很多 因素 的影 响 ， 强度越高 、 水灰 比越低或水泥用量越多 ， 则收缩越大 ， 且 自收缩 占混凝 土总收缩 的比重也越大 。因此新型多 功能型外加剂对 不 同强度等级混凝土收缩 的影响程度也不 同。为 了更 好地指导多功能型外加剂在工程上 的应用 ，本文考察 了 S RP C A多功 能型 梳形共 聚物 超塑 化剂 对 C 5 0、 C 4 0 和 C 3 0 强度等级 混凝 土收缩性 能的影响 。 1 试验 1 1 试 验原材料 多功能型梳形共 聚物 超塑化剂 ( S R P C A) 的分子结 构 如 图 1 所示6 1 ， 其 中 S R C为功 能型减缩基 团 ， 共 聚物 合成 方法参 照 国家发 明专利7 1进行 。 萘磺酸盐 甲醛缩 聚 物 减水剂( F D N ) 由 日本花 王公 司提供 。混凝 土减 缩剂 ( S R A) 由江苏省建筑科 学研究 院有 限公 司提供 。南通 某水 泥厂生产 的 P 0 4 2 5级 水泥 ( C ) 。粉煤 灰 ( F A) 为 华能热 电厂生产的 I 级灰 。 中砂 ( S ) 的细度模数为 2 6 ， 碎石 ( G) 的粒径为 1 0 - 2 5 m m， 水 ( W) 为 自来 水。 -C H 2- f H H f c H 七 + c i H Hc H 厂 f = 0 F = 0 f = 0 F = 0 l l l l f 0 f EO S R C O M O M p ( E 0 ) n L I3 减缩基团 吸附位点 空间位阻 图 1 多功能梳形共 聚物超 塑化 剂的化学分子结构式 1 2 试验配合 比 试验采用三种不 同的配合 比 ， 如表 1 所示 ， 其 中外 加剂掺量 以有效 固相质量分数计算 。 l _ 3 试验方法 含气量 、 坍落度测定参照 G B 8 0 7 6 9 7 混凝 土外加 剂 的相关规定 执行 ； 参照 G B T 5 0 0 8 1 2 0 0 2 ( 普通混凝 土力学性能实验方法标准 的相关规定 测试混凝土 的 抗 压强度 。参照 G B J 8 2 8 5 ( 普通混凝 土长期性能和耐 久性 能实验方法的相关规定测试混凝 土的干燥收缩 一 21 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 0年第 2期 表 1 试验配合 比 混凝土与水泥制品 总第 1 7 2期 率 。 设计 了专用 的立式千份表架用 于测量混凝土 l d以 后 的长期干燥 收缩 8 1 ， 测 试环境 为( 2 0 2 ) ， 相对湿度 为( 6 0 _+ 5) 。 2 结果与讨 论 2 1 不同种类外加剂对混凝 土力学性能 的影响 不 同种类 外加 剂对混凝 土强度 的影 响见 表 2 ， 在 水胶 比相 同的情况下 ，不 同外加剂对混凝土强度的影 响截然不同。无论 是配制的 C 5 0 、 C 4 0或 C 3 0混凝土 ， 掺加有 机减缩 剂 ( S R A) 后 ， 同单掺萘 系减 水剂 ( F D N) 相 比， 混凝 土抗压强度 下降了 1 0 - 1 5 ， 强度等 级越 高 ，影响越明显。而掺多功能型梳形共聚物超塑化剂 ( S R P C A )时 ，混凝 土强度 比单掺 F D N时提高 了 5 1 0 表 2 不同种类外加剂对混凝土强度的影 响 2 - 2 不 同种类外加剂对混凝 土干燥收缩 的影响 图 2表明 ， 对 于水胶 比较低 的 C 5 0 混凝土 ， 不 同种 类外加剂对混凝 土长期干燥收缩值有很大差别 。掺加 萘 系高效减水剂( F D N) 的干燥收缩最高 ， 2 8 d干燥收缩 值达到 3 0 5 1 0 -4 , 6 0 d收缩 值达到 4 5 7 x 1 0 ； 掺 S R P C A 的混凝土 ， 2 8 d收缩 值为 1 7 7 x 1 0 ， 6 0 d收缩 值为 2 6 6 x 1 0 。 ，与掺 F D N的相 比 2 8 d收缩值下降 了 4 2 0 ， 6 0 d 的下降了 4 1 8 ； 复掺 F D N和 2 减缩剂 ( S R A) 时 ， 2 8 d 干 燥 收 缩 值 为 1 4 9 x l O ， 6 0 d收 缩 值 为 2 1 7 1 0 - 4 o 一 2 2一 2 褂 婚 图 2 不同种类外加剂对 C 5 0混凝土干燥收缩 的影响 S R P C A降低 干燥 收缩 的效果 同复掺 F D N + 2 S R A 的 相 当 ， 但掺量不到 F D N + S R A的 1 0 。 图 3不 I司种 类 外 加 剂 对 C 4 0混 凝 土干 煤 收 缩 的 影 响 图 3表明 ， 在 C 4 0等级的混凝 土中 ， 外加剂种类 对 混凝土长期干燥收缩值差别也很大 。当掺加 F D N时 ， 2 8 d 干燥 收缩值 达到 2 7 7 1 0 4 ， 6 0 d收缩值 达到 4 4 5 x 1 0 ； 掺 S R P C A的混凝土 ， 2 8 d收缩值为 1 6 5 1 0 - 4 , 6 0 d 收缩值为 2 6 3 1 0 ， 与掺 F D N的相 比 2 8 d收缩值下 降 了 4 0 5 ， 6 0 d的下降 了 4 0 9 ； 复掺萘系减水剂和 2 减缩剂 时 ， 2 8 d干燥 收缩值为 1 3 7 x 1 0 ， 6 0 d收缩值 为 2 3 3 1 0 4 。S R P C A在 C 4 0 混凝 土中降低干燥收缩的效 果 同复掺 F D N + 2 S R A的相 当 ，但掺 量相 当于 复掺 F D N + S R A的 8 1 ， 成本大幅度下 降 ， 有利于 中低强度 混凝土 的高性能化 。 图 4表明 ， 对于 C 3 0混凝土 ， 当掺 F D N时 ， 2 8 d干 燥 收缩 值达 到 2 4 2 x 1 0 ， 6 0 d干燥 收缩 值 达到 3 9 6 x 1 0 ；掺 S R P C A 的混凝 土 ， 2 8 d干 燥 收缩 值 为 1 3 6 x 1 0 4 ， 6 0 d干燥 收缩值 为 2 2 0 x 1 0 ，与掺 F D N的 相 比 2 8 d收缩值下 降了 4 4 0 ， 6 0 d的下 降 了 4 4 6 ，复掺 F D N + 2 S R A 时 ， 2 8 d干燥 收缩值 为 1 1 3 x 1 0 - 4 , 6 0 d收 缩值为 2 0 3 1 0 4 ， S R P C A在 C 3 0混凝土 中降低收缩的 效 果 同样显 著 ，但 其 掺量 相 当 于复 掺 F D N + S R A的 6 8 0 如 如 如 如 一 如 0 一 4 4 苔 _【 静姆 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 李嵘嵘 ， 李默 ， 马存前 超塑化剂在不同强度等级下的减缩性能研究 褂 婚 图 4不 同种 类 外 加 剂 对 C3 0混 凝 土干 燥 收缩 的 影 响 无论是对 C 3 0 、 C 4 0 、 C 5 0等级 的混凝 土 ， S R P C A都 能大 幅度 降低混 凝 土 的干燥 收缩 ，同时所 需掺 加 的 S R P C A用 量很少 ， 大 大降低 了高性能混凝 土 的生产 成 本 ，有利于推动量大 面广 的中低强 混凝土实现高性 能 化 ， 实现建筑业 的可持续发展 。 3结论 ( 1 ) 在相同水胶 比情况下 ， 与掺传 统萘系减水剂相 比，多功能型梳形共聚物超塑化剂 可提高混凝土强度 5 - 1 0 ，避 免了减缩剂 对混凝土抗 压强度 的不利影 响。 ( 2 ) 无论是 C 3 0 、 C 4 0或是 C 5 0等级的混凝土 ， S R P C A都能 大幅度降低混凝 土的干燥收缩 ，同掺 F D N的 相 比 ， 2 8 d和 6 0 d龄期 降低 幅度在 4 0 - 4 5 ，基 本上 同掺 2 减缩 剂 ( S R A) 的效果 接 近 ， 但 S R P C A掺 量不 到复掺 F D N和 2 S R A的 1 0 ，克服 了 目前混 凝土掺 萘系外加剂 收缩率 大和掺减缩剂成本高 、强度 下降等 缺陷 。 参考文献 ： 1 P C A i t c i n T h e d u r a b i l i t y c h a r a c t e r i s t i c s o f h i g h p e r f o r ma n c e c o n c r e t e ： r e v i e w J C e m C o n c r C o mp o s i t e s ， 2 0 0 3 ( 2 5 ) ： 4 0 9 4 2 0 【 2 唐 明述 谈水 泥基材料 的体积稳定性 J 】 _ 中国建材， 2 0 0 2 ( 3 ) ： 3 5 36 一 3 桂海清 ， 葛 炜 ， 王国松， 等 高 强高耐久性混凝土 的体 积稳定性f J 材料科学与工程 ， 2 0 0 3 ， 2 1 ( 3 ) ：4 6 0 - 4 6 3 4 】 S Na g a t a k i a n d H Go mi E x p a n s i v e a d mi x t u r e s ( m a i n l y e t t r i n g i t e )【 J 】 _ Ce m Co n e r Co mp o s i t e s ，1 9 9 8 ，2 0 ：1 6 3 1 7 0 【 5 】Q P R a n ，C W Mi a o ,J P L i u ，S S Wu ，J S h e n P e r f o r ma n c e a n d m e c h a n i s m o f a mu l t i F u n c t i o n a l s u p e r p l a s t i c i z e r f o r c o n c r e t e J J Ma t e r i a l s T r a n s a c t i o n s ， 2 0 0 6 ， 4 7 ( 6 ) ： 1 5 9 9 1 6 0 4 6 冉 千平 ， 刘加 平 ， 缪 昌文 ， 等 减缩 、 抗 裂型超 塑化剂 的性能及 其 作用机理 J 1 硅 酸盐 学报 ， 2 0 0 6 ( 3 4 ) ： 1 5 3 7 1 5 4 1 7 缪 昌文 ， 冉千平 ， 刘加平 ， 等 减缩 、 抗裂 型接枝共聚物混凝 土超 塑 化剂及其制备方法 P CN P a t e n t ， 2 0 0 6 1 0 0 4 0 0 8 9 X 2 0 0 6 0 4 3 0 8 缪 昌文 ， 田 倩 ， 刘加平 ， 等 基于毛细管负压技术测试混凝 土最早 期的 自干燥效应硅酸盐 学报 ， 2 0 0 7 ( 3 5 ) ： 5 0 9 5 1 6 收稿 日期 ： 2 0 1 0 0 1 1 2 作者简介 ： 李嵘嵘( 1 9 8 2 - ) ， 女 ， 本科。 通讯地址 ： 南京市北京西路 1 2号 联系电话 ： 0 2 5 8 3 2 7 8 6 1 1 1 3 7 7 6 6 7 9 0 7 8 征 订 启 事 2 0 1 0年度 邮局 报刊征订工作已经结束 ，凡未能在 当 地邮局订到本刊 的读者 ，可直接从 邮局 汇款至 I 本刊读者 服务部办理邮购手续。2 0 1 0年全年定价 4 8元。另外 ， 本 部有售下列资料 ： 1 混凝土与水泥制 品 1 9 9 9年合订本 6 0元 2 混凝土与水泥制 品) 2 0 0 2年合订本 6 0元 3 混凝土与水泥制 品 2 0 0 3年合订本 6 5元 4 混凝土与水泥制品 2 0 0 4年 合订 本 6 5元 5 混凝土与水泥制品 2 0 0 6年 合订 本 7 0元 6 ( i N凝土与水泥制品) 2 0 0 7年 合订 本 7 0元 7 混凝土与水 泥制品 2 o o 8年合订 本 7 0元 8 混凝 土与水 泥制品 2 0 0 9年合订本 7 0元 9 2 0 0 2年 混凝土 与水泥 制品 增q ： lJ 5 0元 1 0 2 0 0 4年 混凝土与水泥制品 增刊 l 1 2 0 0 6年 混凝土与水泥制品 增刊 1 2 2 0 0 8年 混凝土与水泥制品 增刊 1 3 建筑材料标准汇编 ( 水泥制品 2 0 0 4 ) 4 5元 5 0元 5 0 元 2 2 0元 以上价 格均已含 邮费 ， 汇单上请 注 明所购 资料 名称 及 收件人详细地址、 邮政 编码 。 汇款地址 ：江苏省苏州市三香路 7 1 8号 邮政编码 ： 2 1 5 0 0 4 收款单位 ： 混凝土 与水泥 制品 杂志社 电 话 ： 0 5 1 2 6 8 2 8 5 7 1 6 0 5 1 2 6 8 2 8 5 7 9 3 ( 兼传真 ) 一 2 3一 如 0 如 如 如 一 0 4 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m