混凝土向大流态发展的同时,有很多重大工程采用中低坍落度配制泵送混凝土,如核电工程、水电工程以及部分商混等,足以证明中低坍落度混凝土在现代混凝土工程中,同样具有特别重要的存在意义。中低坍落混凝土流动性没有明确规定,笔者认为坍落度在80~180mm的泵送混凝土均可以称为中低坍落度混凝土。
1中低坍落性能优点
中低坍落度混凝土相比大流动度混凝土具有其明显的性能优势:
(1)较好的抗振捣性能,在新拌混凝土受到强烈振捣后,不易出现泌水、分层、浮浆现象,能够很好保持混凝土的均一性;
(2)低胶凝材料用量下,具有较好的包裹性与和易性;
(3)由于坍落度小,混凝土用水量降低,强度保证率更高,混凝土干缩小,抗开裂性增强。
2中低坍落度劣势
(1)由PCE配制的中低坍落度混凝土,用水量较少,混凝土中自由水量低,导致混凝土对用水量敏感,坍落度波动较大。
(2)由于中低坍落度混凝土对自由水较敏感,导致水泥水化引起的自由水减少后,表现为严重坍落度损失。
(3)PCE虽然具有较好的保坍作用,但使用不当易出现坍落度反增大,甚至出现超过坍落度控制范围。
3减水剂在中低坍落度混凝土配制新技术
由于中低坍落度混凝土存在的性能问题,导致减水剂在中低坍落度混凝土配制技术中起到了关键作用,特别是目前研究较热门的PCE聚羧酸系高性能减水剂,在控制中低坍落度敏感性和稳定性方面发挥了关键作用。
首先,控制坍落度敏感性方面,最新PCE出现亲水性网络交联技术,其分子结构示意图如下:
由于其分子结构呈网络交联状,其在水泥颗粒表面吸附后具有较好锁水和保水能力,能够使水泥颗粒表面的水膜层大大增加,形成混凝土较好的和易性和对水不敏感性。能够保持在用水量小范围波动时,避免混凝土坍落度剧烈波动。并且其在水泥浆体中具有缓慢水解释放作用,能够降低后期坍落度损失。
其次,快速水解型聚醚单体应用,由于水泥水化前期速度较快,自由水消耗较多,在低自由水量前提下,通过调控水解释放速率与侧链脱落、水化掩埋之间的平衡,既有效降低前期流动度损失,又避免后期反向增长。快速水解提供分散动力作用示意图如下:
综合来讲,PCE减水剂在配制中低坍落度混凝土方面提供了有效技术保障。中低坍落度减水剂作用技术线路图如下图所示:
4工程应用
连云港田湾核电项目,采用的俄AES-91型核电机组是在总结VVER-1000/V320型机组的设计、建造和运行经验基础上,按照国际现行核安全法规,并采用一些先进技术而完成的改进型设计而成。田湾核电全面建成后,可容纳8台百万千瓦级机组,总装机容量可达800~1000万千瓦,年发电600~700亿千瓦时,产值250亿元以上。
该项目要求混凝土0-90min混凝土坍落度在120±20mm范围内,混凝土具有较好的泵性,且后期不泌水、不离析。典型的中低坍落度混凝土保坍。
原材料情况:
水泥:中联P.O 42.5;粉煤灰:淮南珍珠I级;石:花岗岩破碎,5-10mm,10-25mm;砂:机制砂,级配较好,细度模数2.6;减水剂:江苏苏博特新材料股份有限公司PCA-I聚羧酸高性能减水剂;
实验结果如下表所示:
实验结果表面,混凝土和易性较好,放置后不泌水、不分层,用水量在±10kg/m3波动时,对混凝土坍落度变化影响不超过20mm,满足工程设计要求。
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