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高效减水剂(超塑化剂)是制备高性能混凝土必不可少的组分,对混凝土的工作性、力学性能、变形性能和耐久性有重要的影响。高性能混凝土(HPC)的发展对混凝土减水剂提出了更高要求。
本文结合江苏省交通科学研究项目“外加剂对桥梁混凝土长期耐久性的影响与关键应用技术研究”(编号:07Y23),系统研究了高效减水剂对混凝土长期耐久性的影响,并在此基础上,开展了减水剂的应用技术与质量控制研究。
在保证减水剂质量和应用技术正确的条件下,高效减水剂可以改善混凝土的工作性、长期力学性能和长期耐久性。
高效减水剂可以改善凝土的工作性,降低混凝土的泌水率,其中聚羧酸减水剂的保坍效果较好;高效减水剂可以提高混凝土的力学性能,3d~720d龄期内混凝土的抗压强度持续增长;对降低混凝土的干燥收缩,聚羧酸减水剂效果最好,萘系减水剂次之,木钙减水剂相对较差。
高效减水剂的掺入在不同程度上改善了混凝土的抗氯离子渗透性、抗碳化、抗冻性和抗硫酸盐及氯盐侵蚀性能。
对于掺减水剂混凝土的抗氯离子渗透性能:萘系>聚羧酸>木钙。高效减水剂可以明显提高混凝土的抗碳化性能。聚羧酸减水剂对混凝土抗碳化性能的提高最为明显,相对于掺木钙减水剂的混凝土,萘系和聚羧酸减水剂分别降低28d碳化深度2.9mm和3.4mm。本文基于加速试验提出了混凝土碳化方程的修正系数。高效减水剂可以显著提高混凝土的抗冻性。掺入术钙减水剂和聚羧酸减水剂的混凝土的抗冻等级高于F200,快冻200次后弹性模量保持率仍高于80%,而掺萘系减水剂混凝土由于含气量低抗冻等级一般为F75,说明木钙和聚羧酸减水剂改善混凝土抗冻性的效果优于萘系减水剂。高效减水剂可以显著提高混凝土抗硫酸盐和氯盐侵蚀性能,提高程度:聚羧酸减水剂>萘系减水剂>木钙减水剂。
可以用分形维数评价外加剂对混凝土孔隙特征的影响,各组混凝土的孔隙分形维数在3.15~3.28之间。掺早强剂和膨胀剂混凝土分形维数较大;掺聚羧酸减水剂混凝土分形维数和对比组接近;掺木钙和萘系减水剂的混凝土分形维数相对较低。混凝土分形维数的演化具有时效性,分形维数与龄期有密切的关系,二者之间符合y=alnx+b的关系。分形维数与混凝土的特征孔径和孔分布之间有良好的线性相关性;分形维数与孔隙率有一定相关性,但相关系数较低。
氨基磺酸盐和聚羧酸减水剂对水泥净浆具有较好的增塑和保塑效果,60min内流动度损失不超过30mm。葡萄糖酸钠的缓凝效果较好,与减水剂适应性较好。5种缓凝剂与聚羧酸减水剂复合作用下都具有较高的增塑保塑性能,本身无减水作用或减水作用很微弱的低分子缓凝剂,在高分子高效减水剂的激发下,会表现出明显的辅助塑化效应。
在充分调研和试验研究的基础上,研究了减水剂的应用技术与质量控制,提出了掺减水剂混凝土质量控制方法,包括减水剂的选用原则、减水剂掺量的确定、掺减水剂混凝土配合比的调整、掺减水剂混凝土施工中存在的问题和掺减水剂混凝土的质量控制等,同时阐述了减水剂的使用条件及质量控制方法,可为指导减水剂在混凝土工程中的正确使用提供技术指导。