聚羧酸高性能減水劑在商品混凝土中應(yīng)用
聚羧酸類減水劑因具有摻量小，減水率高，坍落度保持久和無毒不污染等優(yōu)點(diǎn)而在國外迅速發(fā)展，如在日本，聚羧酸類高性能減水劑已代替萘系和三聚氰胺，成為配制中、高標(biāo)號混凝土的主導(dǎo)材料。
上海市建筑科學(xué)研究院研制生產(chǎn)的LEX-9系列聚羧酸高性能減水劑是我國首家成功生產(chǎn)并大批量用于實(shí)際工程的聚羧酸減水劑，LEX-9P是適用于泵送混凝土的型號。上海嘉寶混凝土有限公司從2001年初起協(xié)助建科院開展工程試點(diǎn)。產(chǎn)品投產(chǎn)后，先后在逸仙路高架、地鐵車站、外環(huán)高架、嘉定區(qū)固體廢物處置中心等重大工程中約2萬立方米混凝土中應(yīng)用了LEX—9P減水劑，取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果?，F(xiàn)將公司開展的試驗(yàn)研究結(jié)果和使用效果介紹如下：
一、試驗(yàn)及結(jié)果
1、試驗(yàn)用材料
以下試驗(yàn)中除有特別說明的外，均采用以下材料：
（1）水泥：上海寶山水泥廠產(chǎn)海豹牌P.O42.5水泥；
（2）礦粉：上海寶田新型建材公司S95礦渣微粉；
（3）粉煤灰：寶鋼綜合開發(fā)公司Ⅱ級磨細(xì)（低鈣）灰；
（4）LEX—9P：上海建研建材科技有限公司生產(chǎn)聚羧酸高性能減水劑。
2、LEX—9P均質(zhì)性試驗(yàn)結(jié)果
（1）外觀：茶色清澈有油質(zhì)感水溶液，無沉淀；
（2）密度：1.065；
（3）PH：9.5；
（4）固體含量：20%左右；
（5）Cl-：＜0.01；
（6）總堿含量：0.196%。
3、凈漿流動度試驗(yàn)（與其他減水劑比較）結(jié)果
按照“混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法”（GB/T8077-87）規(guī)定方法，測得LEX—9P凈漿流動度以及1小時(shí)保留值如下表。
表1. 凈漿流動度試驗(yàn)結(jié)果
|
減水劑品種 |
摻量（%） |
流動度(mm) |
1小時(shí)損失率（%） | |
|
5min |
60min | |||
|
LEX-9P |
0.6 |
142 |
120 |
15 |
|
LEX-9P |
0.8 |
162 |
140 |
13 |
|
LEX-9P |
1.0 |
243 |
228 |
6 |
|
LEX-9P |
1.1 |
270 |
245 |
9 |
|
|
0.9 |
88 |
73 |
17 |
|
高效泵送劑 |
1.6 |
180 |
144 |
20 |
4、LEX-9P在商品混凝土中摻量
表2.LEX-9P在商品混凝土中摻量
|
LEX—9P 摻量(%) |
混凝土配比（kg/m3） |
坍落度(mm) |
抗壓強(qiáng)度(MPa) | |||||||
|
水 |
水泥 |
砂+石屑 |
碎石 |
粉煤灰 |
出機(jī) |
1小時(shí) |
R1* |
R3 |
R28 | |
|
0.65 |
185 |
287 |
812 |
1058 |
82 |
160 |
110 |
0.7 |
17.7 |
42.5 |
|
0.85 |
180 |
287 |
812 |
1058 |
82 |
150 |
110 |
0.8 |
19.0 |
45.3 |
|
0.95 |
180 |
287 |
812 |
1058 |
82 |
170 |
120 |
1.3 |
20.4 |
45.9 |
|
1.05 |
180 |
287 |
812 |
1058 |
82 |
210 |
160 |
1.0 |
20.9 |
46.6 |
*1天室外養(yǎng)護(hù)環(huán)境溫度3-5℃。
5、LEX-9P對摻礦粉混凝土作用
表3.礦粉混凝土試驗(yàn)
|
減水劑 |
配合比（kg.m3） |
坍落度(mm0 |
強(qiáng)度(MPa) | |||||||
|
水 |
水泥 |
礦粉 |
粉煤灰 |
砂+石屑 |
碎石 |
起始 |
1小時(shí) |
R3 |
R28 | |
|
LEX-9P 0.8% |
180 |
170 |
104/30 |
69 |
795 |
1075 |
160 |
100 |
11.6 |
42.1 |
|
180 |
153 |
121/35 |
69 |
783 |
1075 |
170 |
100 |
11.2 |
42.1 | |
|
180 |
135 |
139/40 |
69 |
782 |
1075 |
175 |
120 |
10.0 |
36.4 | |
|
萘系高效泵送劑1.2% |
185 |
180 |
106/30 |
71 |
790 |
1070 |
145 |
100 |
12.6 |
42.8 |
|
185 |
163 |
123/35 |
71 |
788 |
1070 |
180 |
130 |
11.2 |
43.1 | |
|
185 |
145 |
141/40 |
71 |
787 |
1070 |
185 |
140 |
11.2 |
45.6 | |
以上結(jié)果用圖示意：
6、用LEX-9P配制高強(qiáng)混凝土
表4.用復(fù)合粉煤灰配制高強(qiáng)混凝土
|
設(shè)計(jì)標(biāo)號 |
水 |
水泥 |
復(fù)合灰* |
LEX-9P |
砂 |
石 |
坍落度 |
抗壓強(qiáng)度(MPa) | ||
|
R3 |
R7 |
R28 | ||||||||
|
C50 |
165 |
330 |
120 |
4.0 |
707 |
1075 |
200 |
20.2 |
47.8 |
62.3 |
|
C60 |
152 |
350 |
120 |
4.7 |
704 |
1064 |
220 |
23.6 |
53.8 |
72.1 |
|
C70 |
150 |
400 |
120 |
5.2 |
698 |
1054 |
225 |
30.4 |
66.1 |
82.7 |
|
C80 |
156 |
450 |
120 |
6.3 |
671 |
1025 |
230 |
39.9 |
88.2 |
98.8 |
*復(fù)合灰中高鈣灰：低鈣灰=4:6，45μ篩余=14.0%,需水比=0.96。
表5.礦粉、粉煤灰復(fù)合配制高標(biāo)號混凝土
|
設(shè)計(jì) 標(biāo)號 |
水 |
水泥* |
礦粉 |
粉煤灰 |
LEX-9P |
砂 |
石 |
坍落度 |
抗壓強(qiáng)度(MPa) | ||
|
R3 |
R7 |
R28 | |||||||||
|
C50 |
170 |
280 |
140 |
90 |
4.1 |
665 |
1070 |
165 |
30.0 |
50.6 |
62.1 |
|
C60 |
168 |
330 |
120 |
90 |
4.3 |
643 |
1050 |
175 |
38.6 |
60.8 |
79.8 |
|
C70 |
168 |
380 |
120 |
90 |
5.0 |
345 |
1035 |
180 |
41.6 |
72.1 |
81.9 |
|
C80 |
165 |
400 |
100 |
80 |
5.8 |
640 |
1010 |
195 |
57.3 |
78.4 |
90.5 |
*試驗(yàn)用水泥為海螺普硅，老標(biāo)號525R。
二、試驗(yàn)結(jié)果分析和應(yīng)用體會
1、聚羧酸減水劑LEX—9P摻量很小，減水率很高，坍落度保持性很好。在商品砼中，最佳摻量為膠凝材料重量之0.7—1.1%。
2、LEX-9P減水劑特別是使用摻礦粉或粉煤灰的混凝土，當(dāng)?shù)V粉取代40%水泥時(shí)，摻LEX-9P的砼強(qiáng)度繼續(xù)增長，而摻其他減水劑的砼強(qiáng)度開始下降。
3、用LEX—9P配制C50—C80高標(biāo)號混凝土?xí)r，由于減水率高，水泥用量相對用其他減水劑時(shí)少10%以上，因此，用LEX-9P生產(chǎn)高標(biāo)號混凝土?xí)r，水泥、減水劑用量選擇余地比較富裕。
4、摻LEX—9P減水劑的混凝土坍落度損失小，物料粘性較小，幾乎無泌水，和易性好，易于泵送，尤其在粉煤灰等摻合料比例較高時(shí)，效果更好。
5、在采用石屑代砂的混凝土中，摻LEX-9P能彌補(bǔ)石屑引起的需水增多，石屑代砂配制C50、C60級混凝土已寶嘉混凝土公司生產(chǎn)用于工程。
三、造價(jià)分析
聚羧酸減水劑單價(jià)高于現(xiàn)有萘系減水劑，但是，由于這種減水劑摻量低、減水率高，能降低水泥用量或提高粉煤灰、礦渣在膠凝材料中的比例，因此，在生產(chǎn)C40以上混凝土?xí)r，可以不增加或節(jié)省造價(jià)，混凝土標(biāo)號越高，節(jié)省越多。下表是C40—C60混凝土的造價(jià)分析，其中砂、石、水的造價(jià)變化微小，不計(jì)在內(nèi)。
表6.摻LEX-9P混凝土造價(jià)分析
|
砼等級 |
減水劑類型 |
有關(guān)成分用量/造價(jià)（元/m3）* |
差價(jià)（元/m3） | |||
|
水泥 |
粉煤灰 |
減水劑 |
小計(jì) | |||
|
C40 |
高效泵送 |
370/114.70 |
80/6.40 |
5.4/16.20 |
137.30 |
-8.10 |
|
LEX-9P |
320/99.20 |
100/8.00 |
3.3/22.00 |
129.20 | ||
|
C50 |
高效泵送 |
420/130.20 |
80/6.40 |
6.0/18.00 |
154.60 |
-11.40 |
|
LEX-9P |
350/108.50 |
100/8.00 |
4.0/26.70 |
143.20 | ||
|
C60 |
高效泵送 |
460/142.60 |
80/6.40 |
7.0/21.00 |
170.00 |
-16.30 |
|
LEX-9P |
370/114.70 |
100/8.00 |
4.7/31.00 |
153.70 | ||
*上表中各材料單價(jià)為：水泥—310元/噸、粉煤灰—80元/噸、高效泵送劑—3000元/噸、LEX—9P6600元/噸。
四、工程實(shí)例
1、外環(huán)線C50早強(qiáng)混凝土，施工要求7天強(qiáng)度達(dá)到50MPa。在使用LEX—9P之前，曾采用FDN高效減水劑或在此基礎(chǔ)上再加2%左右早強(qiáng)劑等措施，但R7或R28保證率不夠。采用LEX—9P（1.0%）后，水泥僅用300kg/m3左右，加上一部分礦渣粉和粉煤灰，使用R7全部滿足工程要求，R28富裕較大。項(xiàng)目共節(jié)省水泥200余噸。
2、嘉定區(qū)固體廢棄物處理中心項(xiàng)目，時(shí)值2001年最高溫，運(yùn)距35公里，摻LEX—9P后2小時(shí)坍落度幾乎無損失，在保持成本不增加的前提下，圓滿完成任務(wù)。
3、2002年初，曾有若干天最低溫度低于0℃，由于LEX—9P能滿足抗凍劑（-10℃）各項(xiàng)指標(biāo)，用于生產(chǎn)防凍混凝土，成本遠(yuǎn)低于摻其他防凍劑，而且不增加摻加防凍劑的人工費(fèi)，在這一時(shí)段里，累計(jì)節(jié)資10萬元以上。
五、結(jié)論
通過一年來試驗(yàn)和應(yīng)用LEX—9P聚羧酸減水劑，我們體會到這是一種性能優(yōu)于現(xiàn)有減水劑的新產(chǎn)品。它具備水泥適應(yīng)性好，坍落度損失小，可泵性及和易性好、水泥用量低。早期強(qiáng)度高、收縮變形小并兼有防凍作用等一系列優(yōu)勢。只要充分了解產(chǎn)品性能做好配合試驗(yàn)，不僅能解決工程的疑難問題，而且在成本上有一定優(yōu)勢，LEX—9P聚羧酸是生產(chǎn)高性能混凝土的首選產(chǎn)品。
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