装配式混凝土构件用混凝土表面缓凝剂的研制

李 兵

(福建省建筑科学研究院,福建 福州 350001；福建省绿色建筑技术重点实验室,福建 福州 350001)

前言

装配式混凝土构件技术20世纪已在美国,日本等国家普及,我国国内早在19世纪就有研究报道,但发展缓慢。直到近几年来才快速发展,生产装配式混凝土构件与现场浇筑混凝土相比,具有建筑工期大幅度缩短、噪音污染小、粉尘污染少、场地占用率低的优点,在施工时也可以节约大量的模板。所以装配式混凝土构件技术有很大的发展前景。

由于装配式混凝土构件生产完成后,运输到现场进行吊装,在构件之间会预留一些后浇带,吊装完成后,在进行后浇带的浇筑；这样为了保证接触面与面之间的粘结强度,会在生产构件时,对接触面进行表面拉毛处理。传统的表面拉毛处理是使用钢刷刷,电锤打等不仅费时费力,还容易是混凝土产生裂缝。本文开发了一种装配式混凝土构件用的混凝土表面缓凝剂,它可以直接刷涂到成型模具表面,待混凝土脱模后直接用高压水枪冲洗混凝土表面,达到表面拉毛的效果。

1 原材料的选择

1.1 缓凝剂的选择

葡萄糖酸钠、蔗糖、三聚磷酸钠、单氟磷酸钠、某有机膦酸,为工业化产品。

1.2 增稠剂的选择

甲基纤维素,分子量10万,为工业化产品。

1.3 消泡剂的选择

乳化硅油,为工业化产品。

1.4 触变剂的选择

有机膨润土,为工业化产品。

1.5 水泥

建福牌P.O42.5水泥,为工业化产品。

1.6 矿粉

三钢S95矿粉,为工业化产品。

1.7 砂子和石子

砂子为机制砂,细度模数2.8；大石子5-20mm连续级配,小石子5-10mm连续级配。

1.8 高效减水剂

福建建工建材科技开发有限公司生产的,聚羧酸型减水剂(标准型),减水率20%。

表1 水泥的物理性能指标

表2 矿粉的基本性能指标

2 实验方法

2.1 表面缓凝剂凝结时间的测定方法

依照国家标准GB/T50080-2016的凝结时间测定方法,从混凝土拌合物中筛出砂浆用贯入阻力法测定塌落度值不为零的混凝土拌合物的初凝时间[1]。

2.2 装配式混凝土构件脱模后表面冲刷的测定方法

使用150*150*600mm的钢模成型,实验时在钢模的侧面刷涂上表面缓凝剂,注入混凝土在规定的温度养护至规定时间脱模,用高压水枪冲刷,观察冲刷效果。混凝土配合比见(表3)

表3 C35梁装配式混凝土配合比

3 表面缓凝剂的复配

鉴于此表面缓凝剂要刷涂到模板的侧面,所以需要增稠剂、消泡剂和触变剂这三种组分和缓凝剂一起复配而成,增稠剂起增加粘稠度的作用,消泡剂用来消除复配时产生的气泡,增加溶液的均一性；触变剂组分用来调节复配产品的流挂性能。通过实验确定增稠剂使用甲基纤维素,复配比例为复配液的2%；消泡剂使用乳化硅油,复配比例为复配液的0.01%；触变剂使用有机膨润土,复配比例为复配液的0.2%。

4 结果与分析

4.1 相同温度,不同缓凝组分和不同掺量对混凝土凝结时间以及表面冲刷效果的影响

根据不同的缓凝机理,挑选了葡萄糖酸钠、蔗糖、三聚磷酸钠、单氟磷酸钠和某有机膦酸5种缓凝剂,由表4可以得出葡萄糖酸钠、三聚磷酸钠和单氟磷酸钠的初凝时间在相同掺量下明显小于蔗糖和某有机膦酸,由于这三种类型的缓凝组分凝结时间不够导致脱模后冲刷效果不理想,如果达到相同的效果需要多掺2%。蔗糖和某有机膦酸的凝结时间相当,可以优先考虑这两种缓凝组分。通过表4还可以得出想要达到表面冲涮效果好,其混凝土的凝结时间必须超过它的脱模时间。

表4 相同温度,不同缓凝组分和不同掺量对混凝土凝结时间以及侧面冲刷效果的影响

备注：缓凝组分的掺量是相对于表面缓凝剂复配液的,温度是20±2℃,高压水枪的冲刷时间是30min；初凝时间是相应的表面缓凝剂按胶凝材料的1.8%掺入混凝土中的凝结时间。

4.2 相同掺量,不同缓凝组分,不同温度对混凝土凝结时间以及表面冲刷效果的影响

福州夏天的温度最高可以到达40+℃,温度越高混凝土的凝结时间越快,表5研究了不同温度下,各种缓凝组分对混凝土的凝结时间的影响,以及24h脱模后的侧面冲刷效果,结果表明葡萄糖酸钠、蔗糖、三聚磷酸钠和单氟磷酸钠受温度的影响较大,在60℃高温下很快凝结,在高温下不适合使用。而某有机膦酸可以大大改善温度对凝结时间的影响,适合高温使用。

表5 相同掺量,不同缓凝组分,不同温度对混凝土凝结时间以及侧面冲刷效果的影响

备注：缓凝组分的掺量是表面缓凝剂复配液的9%,高压水枪的冲刷时间是30min。初凝时间是相应的表面缓凝剂按胶凝材料的1.8%掺入混凝土中的凝结时间。

4.3 表面缓凝剂复配方案的确定及初步应用试验

通过以上实验得出某有机膦酸和蔗糖可以一起使用,在保证性能的前提下可以降低成本；装配式构件的拆模考虑在36小时以内,所以复配方案为：某有机膦酸7%、蔗糖2%、甲基纤维素2%、乳化硅油0.01%、有机膨润土0.2%、水88.79%。福建建泰建筑科技有限责任公司是一家生产装配式构件的大型企业,该表面缓凝剂拿到生产第一线进行了初步应用试验,侧面冲刷效果良好。

5 结论与展望

(1)相同掺量下凝结时间的由短到长顺序依次为三聚磷酸钠,葡萄糖酸钠,单氟磷酸钠,蔗糖,某有机膦酸。他们的凝结时间随着掺量的增大而增大。

(2)甲基纤维素可以起到很好的增稠效果,有机膨润土可以显著改善流体的触变效果。

(3)高温状态下,某有机膦酸对混凝土的凝结时间降幅不显著。

(4)今后可以寻找一些可以叠加增效的缓凝剂,例如硼砂,丙三醇等和有机膦酸复配后可以达到更强的缓凝效果。