裝配式混凝土構(gòu)件用混凝土表面緩凝劑的研制

李 兵

(福建省建筑科學(xué)研究院,福建 福州 350001；福建省綠色建筑技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,福建 福州 350001)

前言

裝配式混凝土構(gòu)件技術(shù)20世紀(jì)已在美國(guó),日本等國(guó)家普及,我國(guó)國(guó)內(nèi)早在19世紀(jì)就有研究報(bào)道,但發(fā)展緩慢。直到近幾年來(lái)才快速發(fā)展,生產(chǎn)裝配式混凝土構(gòu)件與現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土相比,具有建筑工期大幅度縮短、噪音污染小、粉塵污染少、場(chǎng)地占用率低的優(yōu)點(diǎn),在施工時(shí)也可以節(jié)約大量的模板。所以裝配式混凝土構(gòu)件技術(shù)有很大的發(fā)展前景。

由于裝配式混凝土構(gòu)件生產(chǎn)完成后,運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行吊裝,在構(gòu)件之間會(huì)預(yù)留一些后澆帶,吊裝完成后,在進(jìn)行后澆帶的澆筑；這樣為了保證接觸面與面之間的粘結(jié)強(qiáng)度,會(huì)在生產(chǎn)構(gòu)件時(shí),對(duì)接觸面進(jìn)行表面拉毛處理。傳統(tǒng)的表面拉毛處理是使用鋼刷刷,電錘打等不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力,還容易是混凝土產(chǎn)生裂縫。本文開(kāi)發(fā)了一種裝配式混凝土構(gòu)件用的混凝土表面緩凝劑,它可以直接刷涂到成型模具表面,待混凝土脫模后直接用高壓水槍沖洗混凝土表面,達(dá)到表面拉毛的效果。

1 原材料的選擇

1.1 緩凝劑的選擇

葡萄糖酸鈉、蔗糖、三聚磷酸鈉、單氟磷酸鈉、某有機(jī)膦酸,為工業(yè)化產(chǎn)品。

1.2 增稠劑的選擇

甲基纖維素,分子量10萬(wàn),為工業(yè)化產(chǎn)品。

1.3 消泡劑的選擇

乳化硅油,為工業(yè)化產(chǎn)品。

1.4 觸變劑的選擇

有機(jī)膨潤(rùn)土,為工業(yè)化產(chǎn)品。

1.5 水泥

建福牌P.O42.5水泥,為工業(yè)化產(chǎn)品。

1.6 礦粉

三鋼S95礦粉,為工業(yè)化產(chǎn)品。

1.7 砂子和石子

砂子為機(jī)制砂,細(xì)度模數(shù)2.8；大石子5-20mm連續(xù)級(jí)配,小石子5-10mm連續(xù)級(jí)配。

1.8 高效減水劑

福建建工建材科技開(kāi)發(fā)有限公司生產(chǎn)的,聚羧酸型減水劑(標(biāo)準(zhǔn)型),減水率20%。

表1 水泥的物理性能指標(biāo)

表2 礦粉的基本性能指標(biāo)

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 表面緩凝劑凝結(jié)時(shí)間的測(cè)定方法

依照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T50080-2016的凝結(jié)時(shí)間測(cè)定方法,從混凝土拌合物中篩出砂漿用貫入阻力法測(cè)定塌落度值不為零的混凝土拌合物的初凝時(shí)間[1]。

2.2 裝配式混凝土構(gòu)件脫模后表面沖刷的測(cè)定方法

使用150*150*600mm的鋼模成型,實(shí)驗(yàn)時(shí)在鋼模的側(cè)面刷涂上表面緩凝劑,注入混凝土在規(guī)定的溫度養(yǎng)護(hù)至規(guī)定時(shí)間脫模,用高壓水槍沖刷,觀察沖刷效果?；炷僚浜媳纫?jiàn)(表3)

表3 C35梁裝配式混凝土配合比

3 表面緩凝劑的復(fù)配

鑒于此表面緩凝劑要刷涂到模板的側(cè)面,所以需要增稠劑、消泡劑和觸變劑這三種組分和緩凝劑一起復(fù)配而成,增稠劑起增加粘稠度的作用,消泡劑用來(lái)消除復(fù)配時(shí)產(chǎn)生的氣泡,增加溶液的均一性；觸變劑組分用來(lái)調(diào)節(jié)復(fù)配產(chǎn)品的流掛性能。通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定增稠劑使用甲基纖維素,復(fù)配比例為復(fù)配液的2%；消泡劑使用乳化硅油,復(fù)配比例為復(fù)配液的0.01%；觸變劑使用有機(jī)膨潤(rùn)土,復(fù)配比例為復(fù)配液的0.2%。

4 結(jié)果與分析

4.1 相同溫度,不同緩凝組分和不同摻量對(duì)混凝土凝結(jié)時(shí)間以及表面沖刷效果的影響

根據(jù)不同的緩凝機(jī)理,挑選了葡萄糖酸鈉、蔗糖、三聚磷酸鈉、單氟磷酸鈉和某有機(jī)膦酸5種緩凝劑,由表4可以得出葡萄糖酸鈉、三聚磷酸鈉和單氟磷酸鈉的初凝時(shí)間在相同摻量下明顯小于蔗糖和某有機(jī)膦酸,由于這三種類型的緩凝組分凝結(jié)時(shí)間不夠?qū)е旅撃：鬀_刷效果不理想,如果達(dá)到相同的效果需要多摻2%。蔗糖和某有機(jī)膦酸的凝結(jié)時(shí)間相當(dāng),可以優(yōu)先考慮這兩種緩凝組分。通過(guò)表4還可以得出想要達(dá)到表面沖涮效果好,其混凝土的凝結(jié)時(shí)間必須超過(guò)它的脫模時(shí)間。

表4 相同溫度,不同緩凝組分和不同摻量對(duì)混凝土凝結(jié)時(shí)間以及側(cè)面沖刷效果的影響

備注：緩凝組分的摻量是相對(duì)于表面緩凝劑復(fù)配液的,溫度是20±2℃,高壓水槍的沖刷時(shí)間是30min；初凝時(shí)間是相應(yīng)的表面緩凝劑按膠凝材料的1.8%摻入混凝土中的凝結(jié)時(shí)間。

4.2 相同摻量,不同緩凝組分,不同溫度對(duì)混凝土凝結(jié)時(shí)間以及表面沖刷效果的影響

福州夏天的溫度最高可以到達(dá)40+℃,溫度越高混凝土的凝結(jié)時(shí)間越快,表5研究了不同溫度下,各種緩凝組分對(duì)混凝土的凝結(jié)時(shí)間的影響,以及24h脫模后的側(cè)面沖刷效果,結(jié)果表明葡萄糖酸鈉、蔗糖、三聚磷酸鈉和單氟磷酸鈉受溫度的影響較大,在60℃高溫下很快凝結(jié),在高溫下不適合使用。而某有機(jī)膦酸可以大大改善溫度對(duì)凝結(jié)時(shí)間的影響,適合高溫使用。

表5 相同摻量,不同緩凝組分,不同溫度對(duì)混凝土凝結(jié)時(shí)間以及側(cè)面沖刷效果的影響

備注：緩凝組分的摻量是表面緩凝劑復(fù)配液的9%,高壓水槍的沖刷時(shí)間是30min。初凝時(shí)間是相應(yīng)的表面緩凝劑按膠凝材料的1.8%摻入混凝土中的凝結(jié)時(shí)間。

4.3 表面緩凝劑復(fù)配方案的確定及初步應(yīng)用試驗(yàn)

通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)得出某有機(jī)膦酸和蔗糖可以一起使用,在保證性能的前提下可以降低成本；裝配式構(gòu)件的拆?？紤]在36小時(shí)以內(nèi),所以復(fù)配方案為：某有機(jī)膦酸7%、蔗糖2%、甲基纖維素2%、乳化硅油0.01%、有機(jī)膨潤(rùn)土0.2%、水88.79%。福建建泰建筑科技有限責(zé)任公司是一家生產(chǎn)裝配式構(gòu)件的大型企業(yè),該表面緩凝劑拿到生產(chǎn)第一線進(jìn)行了初步應(yīng)用試驗(yàn),側(cè)面沖刷效果良好。

5 結(jié)論與展望

(1)相同摻量下凝結(jié)時(shí)間的由短到長(zhǎng)順序依次為三聚磷酸鈉,葡萄糖酸鈉,單氟磷酸鈉,蔗糖,某有機(jī)膦酸。他們的凝結(jié)時(shí)間隨著摻量的增大而增大。

(2)甲基纖維素可以起到很好的增稠效果,有機(jī)膨潤(rùn)土可以顯著改善流體的觸變效果。

(3)高溫狀態(tài)下,某有機(jī)膦酸對(duì)混凝土的凝結(jié)時(shí)間降幅不顯著。

(4)今后可以尋找一些可以疊加增效的緩凝劑,例如硼砂,丙三醇等和有機(jī)膦酸復(fù)配后可以達(dá)到更強(qiáng)的緩凝效果。