鄧其林
(江西科之杰新材料有限公司)
隨著我國基礎建設的加快進行,施工部門要求加快速度以提高經(jīng)濟效益,且我國將近13 個省區(qū)每年都有幾個月的低溫時期,越來越多的工程要求在負溫季節(jié)條件下施工,而混凝土在低、負溫條件下施工會導致一系列問題:如水泥水化慢,強度增長慢;因混凝土內(nèi)部自由水結冰,體積增大,導致混凝土脹裂;混凝土解凍后內(nèi)部不密實,導致混凝土抗壓強度低或無強度、耐久性差等。因此,研制出一種新型聚羧酸系防凍泵送劑,來改善負溫混凝土冬季施工中的工作性能、力學性能與耐久性能等問題,簡化負溫施工養(yǎng)護措施,提高施工效率,對保證我國負溫地區(qū)地區(qū)的工業(yè)與民用建筑、市政、橋梁、公共設施等工程質量將起到積極的作用。
所用的原材料如下:
⑴水泥:某品牌水泥P.O 42.5,各性能指標表1。
表1 水泥各性能指標
⑵砂:機制砂,性能指標如表2。
表2 砂各性能指標
⑶粉煤灰:II 級粉煤灰,性能指標如表3。
表3 粉煤灰各性能指標
⑷碎石:采用5~31.5mm 粒徑,各指標含量如表4。
表4 碎石各指標性能
⑸防凍劑:防凍劑A(甲醇,分析純)、防凍劑B(乙二醇,分析純)、防凍劑C(硝酸鈉,分析純)、防凍劑D(硝酸鈣,分析純)。
⑹減水劑:試驗采用某公司生產(chǎn)的母液A(含固量49.17%,保坍母液)、母液B(含固量49.22%,減水母液)。試驗用兩種母液與防凍劑配置成防凍泵送劑,配置減水劑過程保持母液用量一致,通過添加不同種類、不同用量防凍劑進行對比試驗。
⑺水:試驗采用自來水。
按JG/T377-2012《混凝土防凍泵送劑》,GB/T50080-2016《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》,GB/T 50081-2019《混凝土物理力學性能試驗方法標準》進行試驗。
3.1.1 單一組分防凍泵送劑防凍性能分析
在單噸防凍泵送劑中添加防凍組分,防凍組分添加量進行梯度配制,在-15℃環(huán)境下靜置72h,防凍泵送劑自身防凍性能如圖1 所示。
圖1 單一組分防凍劑配制的防凍泵送劑防凍性能測試
從圖1 可以看出:
⑴防凍劑A 添加量<140kg/t 時,防凍泵送劑為固態(tài);140kg/t≤防凍劑A 添加量<180kg/t 時,防凍泵送劑為固液相間,防凍劑A 添加量≥180kg/t 時,為液態(tài)。
⑵防凍劑B 添加量<220kg/t 時,防凍泵送劑為固態(tài);防凍劑B 添加量≥220kg/t 時,為液態(tài)。
⑶防凍劑C 和防凍劑D 添加量不同用量時,防凍泵送劑均為固態(tài)。
⑷隨著防凍劑A 和防凍劑B 添加量升高,所配制的防凍泵送劑自身能夠在-15℃環(huán)境下不結冰;隨著防凍劑C 和防凍劑D 單獨添加量升高,所配制的防凍泵送劑自身不能夠在-15℃環(huán)境下確保不結冰;
3.1.2 復合組分防凍泵送劑防凍性能分析
因防凍劑A 和防凍劑B 所配制的防凍泵送劑自身能夠在-15℃環(huán)境下不結冰,且防凍劑A 存在易揮發(fā)特性,現(xiàn)選擇防凍劑B 分別與防凍劑C 和防凍劑D 在單噸防凍劑泵送劑中添加兩種防凍組分,防凍組分添加量進行梯度配制,在-15℃環(huán)境下靜置72h,防凍泵送劑自身防凍性能如圖2 所示。
圖2 復合組分防凍劑配制的防凍泵送劑防凍性能測試
從圖2 可以看出:隨著防凍劑C 和防凍劑D 添加量升高,復合所需的防凍劑B 用量降低即可達到所配制的防凍泵送劑自身能夠在-15℃環(huán)境下不結冰,且防凍劑B 的用量不低于50kg/t。
混凝土配合比如表5 所示。
表5 混凝土配合比 (kg/m3)
3.3.1 單一組分防凍泵送劑混凝土抗壓強度比分析
在單噸防凍泵送劑中添加防凍組分,選取在-15℃環(huán)境下靜置72h,防凍泵送劑自身未凍結樣品進行混凝土實驗,混凝土立方體抗壓強度如圖3、圖4 所示。
圖3 防凍劑A 配制防凍泵送劑混凝土抗壓強度
圖4 防凍劑B 配制防凍泵送劑混凝土抗壓強度
從圖3 和圖4 可以看出:所選取的未凍結添加防凍劑A 和防凍劑B 的樣品,R-7的抗壓強度比均偏低,或出現(xiàn)脫模碎裂情況,R-7強度未能符合JG/T377-2012《混凝土防凍泵送劑》Ⅰ類指標的要求;R28 和R-7+28 能夠符合JG/T377-2012《混凝土防凍泵送劑》Ⅰ類指標的要求。因此單獨添加所選取防凍劑不能夠滿足產(chǎn)品開發(fā)的要求。
3.3.2 復合組分防凍泵送劑混凝土抗壓強度比分析
選擇防凍劑B 分別與防凍劑C 和防凍劑D 在單噸防凍劑泵送劑中添加兩種防凍組分,防凍組分添加量進行梯度配制,在-15℃環(huán)境下靜置72h,對防凍泵送劑自身未凍結樣品進行混凝土實驗,混凝土立方體抗壓強度如圖5、圖6 所示。
圖6 防凍劑B 與防凍劑D復合配制防凍泵送劑混凝土抗壓強度
從圖5 和圖6 可以看出:
⑴所選取的未凍結添加防凍劑B 分別與防凍劑C和防凍劑D 復合的樣品,R-7的抗壓強度比隨著防凍劑C和防凍劑D 用量的升高而升高,且當防凍劑C 用量達到150kg/t 和防凍劑D 用量達到150kg/t 時,抗壓強度比能夠符合JG/T377-2012《混凝土防凍泵送劑》Ⅰ類指標的要求。
⑵所選取的未凍結添加防凍劑B 分別與防凍劑C和防凍劑D 復合的樣品,R-7和R-7+28的抗壓強度比均能夠符合JG/T377-2012《混凝土防凍泵送劑》Ⅰ類指標的要求。
⑶防凍劑B 和防凍劑C 復合防凍劑的抗壓強度比均優(yōu)于防凍劑B 和防凍劑D 復合防凍劑的抗壓強度比。
研究結論如下:
⑴防凍劑A 添加量≥180kg/t 時或防凍劑B 添加量≥220kg/t 時,能夠確保防凍泵送劑在-15℃環(huán)境下自身不凍結。單獨添加防凍劑C 和防凍劑D 時均不能確保防凍泵送劑在-15℃條件下自身不凍結。
⑵隨著防凍劑C 和防凍劑D 添加量升高,復合所需的防凍劑B 用量降低即可達到所配制的防凍泵送劑自身能夠在-15℃環(huán)境下不結冰,且防凍劑B 的用量≥50kg/t。
⑶單獨添加防凍劑A 和防凍劑B 配制的防凍泵送劑,R-7的抗壓強度比均不能滿足JG/T377-2012《混凝土防凍泵送劑》Ⅰ類指標的要求,因此單獨添加方案不可行。
⑷防凍劑B 分別與防凍劑C 和防凍劑D 復合的樣品,R-7的抗壓強度比隨著防凍劑C 和防凍劑D 用量的升高而升高,且當防凍劑C 用量達到150kg/t 和防凍劑D 用量達到150 kg/t 時,抗壓強度比能夠符合JG/T377-2012《混凝土防凍泵送劑》Ⅰ類指標的要求。
⑸防凍劑B 和防凍劑C 復合防凍劑的抗壓強度比均優(yōu)于防凍劑B 和防凍劑D 復合防凍劑的抗壓強度比。