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    新型抗冻防冻复合外加剂的研制及对水工混凝土性能的影响.pdf

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    新型抗冻防冻复合外加剂的研制及对水工混凝土性能的影响.pdf

    2014年第1期总第291期 Number 1 in 2014Toml No.291 混 凝 土 Concrete 原材料及辅助物料 MATERIAL AND ADMINICLE doi10.3969.issn.1002-3550.2014.01.023 新型抗冻防冻复合外加剂的研制 及对水工混凝土性能的影响 李向东。张守杰,马耀辉,熊复慧 黑龙江省水利科学研究院,黑龙江哈尔滨150080 摘要通过试验确定出了新型抗冻防冻复合外加剂XKF中的组成及最佳掺量,按照JC 475--2004混凝土防冻剂的规定的 方法对其进行检验,同时研究了外加剂XKF对水工混凝土抗冻防冻性能的影响。试验表明外加剂XKF对新拌混凝土含气量的 影响不仅与引气组分的掺量有直接关系,还受到减水组分、防冻组分的影响I夕}加剂XKF的性能优于JC 475--2004规定的性能 指标,抗冻防冻水工混凝土经过一20℃的负温转正温的养护后,其抗冻等级达到F300,相对动弹模为89.5%,质量损失为4.2%。 关键词 新型抗冻防冻复合外加剂;水工混凝土;抗冻防冻性能 中图分类号TU528.042.6 文献标志码A 文章编号 100235502014O1008205 Study on the new type antifreeze compound admixture and the effect to hydraulic concrete perance LIXiangdong,ZHANGShoujie,MA Yaohui,XIONGFuhui Heilongjiang Hydraulic Research Institute,Harbin 150080,China AbstractGave compositions of the new type antifreeze compound admixture XKF and the optimal content,through the experiments. According to the regulation of JC 475--2004 concrete antifreeze s,XKF admixture was tested.And,the effect ofthe admixture XKF to antifreeze perance of hydraulic concrete was studied.The results indicated that the air content of fresh concrete was not only has the influence of air entering component of the admixture XKF but also water reducing components,antifreeze component; Admixtures XKF perance is superior to the perance indicators stipulated JC 475--2004;Antifreeze hydraulic concrete reaches the antifreeze level F300,relative dynamic modulus of 89.5%,the mass loss of 4.2%,through the curing of-20℃negative to positive temperature. Keywordsthenewtype antifreeze compoundadmixture;hydraulic concrete;antifreezeperance 0 引言 在水利工程建设,尤其是大中型水利工程项目,一般工 期较长,工程量大,往往需要进行冬期施工。然而在北方寒冷 地区,冬季时间长,气温低,负温天气每年持续达56个月, 施工期短,对水利建设的发展形成了极大的制约。为了保 证工程具备度汛条件或者在汛前投入使用,实现工程项目 的早日投运和效益,进行冬期施工是必然选择。因此,探讨 水工混凝土冬期施工技术方法具有重大的现实意义。 的抗冻防冻的特点,为保障水工混凝土在负温养护条件下, 形成早期结构,需通过掺人外加剂的方法改善水工混凝土 的抗冻防冻性能,因此研制出具有抗冻防冻性能的复合外 加剂至关重要。 1原材料和试验方法 1.1原材料 1水泥PO42.5级亚泰天鹅水泥,性能指标见表1。 2细骨料中砂,性能指标见表2。 在严酷的冬期施工环境下,要求水工混凝土具备良好 3粗骨料5-25 mill连续粒级碎石,性能指标见表3。 表1水泥物理力学性能指标 貅最 , 黼 枰含 颗粒筛余量 5 rnnl 2.5rain 1.25 rnin 0.63mm 0.315nlrI1 0.16Otoni 砂 5 2 540 O.35 1.5 1.3 9.4 10.6 30.5 35.6 12.6 收稿日期2013-07-29 82 表3粗骨料试验检测结果 4外加剂防冻组分、引气组分、减水组分。 1.2试验方法 试验参照标准SL 352--2006{水工混凝土试验规程; JC 475--2004{混凝土防冻剂;GB 8076--2008{混凝土外 加剂。 2试验结果与讨论 2.1 外加剂XKP的研制 2.1.1外加剂XKF组分的选择 本研究旨在配制出外加剂XKF,为了确保混凝土能够 在负温环境下水化硬化及负温转正温后混凝土强度等性 能进一步提高,该外加剂对水工混凝土性能要有以下几方 面的影响,首先防冻效果得到改善,其次保证负温条件下 凝结硬化的混凝土要经得住多次冻融循环的破坏。本试验 首先对几种外加剂组分进行复配,从中优选出合适的复配 组分,本研究主要选用3种复配组分,分别为减水组分、引 气组分、防冻组分。复配试验结果如表4。 如表4所示,两种减水组分的减水效果均在20%以 上,其中减水组分A.的减水率高达35%;引气组分B的引 气量为6.8%,引气效果极为明显;两种防冻组分在一20℃ 的环境下一728 d强度比均在70%以上,尤其是防冻组分C 的一728 d强度比高达98%。当各组分复合使用时,引气效 果和减水效果均受到不同程度的影响,是因为减水组分的 存在使得用水量大大降低,致使引气组分得不到充分发挥。 在减水组分Al引气组分B防冻组分C 组合中,虽然引 气效果和减水效果均受到影响,但存在可调节空间,所以 复合防冻剂将选用以上3种组分,调节其掺量,寻找最佳 配合比。 表4几种调试组分相容性试验结果 2.1.2外加剂XKF组分掺量调试 单独调试减水组分A 与引气组分B的掺量,确定各组 分的掺量范围。试验采用单一变量法,在保证混凝土拌合物 坍落度在8-9 cm的条件下,测定其用水量与含气量,从而 得到在不同掺量的减水组分A 与引气组分B的混凝土拌 合物的减水率与含气量。由于防冻组分具有提高早期强度 的作用,继而早期放热过快,这对大体积的水工混凝土是 极为不利的,所以本试验将防冻组分的掺量控制在5%以下。 其试验结果如图1、2所示。 如图1所示,减水组分的掺量在0.2%时,减水效果并 不明显;掺量在0.2%~0.4%时,减水率快速增加;而掺量达 到0.4%以后,减水率超过25%,但是随着减水组分掺量的 增加,减水率增长的趋势并不明显,所以本试验对减水组 分的掺量选在0.4%附近进行调配。 如图2所示,引气组分的掺量在0.005%时,混凝土拌 合物的含气量达到4%以上;掺量在O.005%以上,含气量 呈稳定缓慢递增趋势,掺量在0.040%时,含气量高达7%, 本试验对引气组分的掺量选在0.010%附近进行后续调试。 2.1-3外加剂XKF组分掺量的正交试验 考虑到三种组分之间的相容性问题,本试验采用正交 试验的方法确定外加剂XKF组分的掺量。本正交试验是 32 28 24 琶20 霎 12 8 4 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 减水组分的掺量,% 图1 减水组分掺量与减水率的关系 引气组分的掺量/% 图2引气组分的掺量与拌合混凝土含气量的关系 在保证减水率与含气量在规范规定值以上的条件下,从各 个龄期的强度比的角度出发来择优选择各组分的掺量的。 83 为研究三种组分对混凝土强度的影响,采用四因素三 水平正交试验分析的方法在2.1.2节试验中得到的最佳掺 量的基础上,在其附近调节掺量大小制定三因素三水平的 正交试验,测定28 d、一728 d.-756 d强度比,正交试验 的试验方案与试验结果如表5所示。 本正交试验的负温环境稳定在一20℃,其温度变化趋 势如图3所示。 三种组分中,减水组分A。对 的影响非常显著,而各 种添加组分之间的相互作用对R一、R一其起主导作用, 引气组分、减水组分对R甥、R_ 与R删 的影响并不明显, 相对来说比较稳定。 综合图4-6的极差与掺量的关系图来看,正交设计试 验确定的各组分的最佳比例为因素A 的1水平、因素B 的2水平与因素C。的3水平。 表5 L。34正交试验方案与试验结果 负温龄期,h 图3负温环境温度监测情况 方差分析见表6~8从方差分析得出因素A。的掺量 对R船有显著影响,系统误差对R一 、R一 有显著影响, 其主要来源是各组分之间的相互作用。因素B与因素c 对 84 、 的影响程度高于因素A。对其的影响程度。 综合拌合物的和易性、含气量等多方面因素,决定采 用第4组试验方案的调试组分比例来复配外加剂XKF。 2.2外加剂性能的检测结果 根据JC 475--2004标准来检测复合外加剂的实用性 检测项目检测结构如表9所示。 如表9所示外加剂XKF在 0℃下的检测结果除 外均在标准JC 475--2004中规定温度为一15℃的要求范 围内。其28 d收缩率比为121.2%、50次冻融循环强度损失 率比为76.1%、一728 d抗压强度比Rq蕊为93.5%。 2.3复合外加剂对水工混凝土抗冻、防冻性能的影响 本部分主要是测定基准混凝土与受检在标准养护条 因素B b 图4 R翘的K值与掺量的关系 因素B b 图5 R_7橘的K值与掺量的关系 表6 R 强度方差分析表 因素B b 图6 R 的f值与掺量的关系 件、负温转正温养护条件一728 d下的抗冻性。 表8 R棚强度方差分析表 混凝土的相对动弹模量超过60%,质量损失率不超过 5%,混凝土的抗冻性合格。标准养护下的基准混凝土的冻 融循环次数达到200次,但负温养护条件下的冻融循环次 数仅达到50次,说明经负温养护下的基准混凝土的水泥石 结构存在严重的缺陷。而在标准养护条件下的受检混凝土 的冻融循环次数达到300次,在负温养护条件下的冻融循 环次数同样达到了300次。说明掺人XKF外加剂的混凝 土在负温养护条件下,水泥石结构未收到破坏。 表9试验检测项目及试验结果 注表格中引用的参数来自标准JC 475--2004中规定温度为一15℃的要求指标。 冻融循环肷 图7受检混凝土在不同循环次数下的质量损失率 冻融循环,次 图8受检混凝土的在不同循环次数下的相对动弹模数 85

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