二級結(jié)構(gòu)專業(yè)輔導(dǎo):預(yù)拌混凝土的性能控制

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預(yù)拌混凝土生產(chǎn)商一直經(jīng)受著把新拌混凝土按設(shè)計工程師規(guī)定的性能或特性,送至施工現(xiàn)場的挑戰(zhàn)。其中,保持混凝土的工作性是個關(guān)鍵問題。當(dāng)然,除了工作性,混凝土還應(yīng)滿足強度和耐久性要求。國家規(guī)范規(guī)定了最低水泥用量和水灰比,以滿足耐久性要求。外加劑,特別是高效減水劑(HRWRA),在生產(chǎn)廉價優(yōu)質(zhì)預(yù)拌混凝土方面,起到了極其重要的作用。目前,已可買到一種既有極佳保持工作性的新型高效減水劑, 它可以幫助預(yù)拌混凝土供應(yīng)商對混凝土的性能進(jìn)行全面控制。
    新的市場調(diào)查顯示,預(yù)拌混凝土行業(yè)要求應(yīng)具有下列特性的外加劑:
    ● 降低混凝土中的用水量,以提高耐久性;
    ● 使混凝土水化更迅速,以加速強度發(fā)展和施工進(jìn)度;
    ● 確?;炷辆S持更長久的工作性,使混凝土的運輸和澆筑作業(yè)更可靠;
    ● 控制混凝土的流變性,使?jié)仓0甯奖恪?BR>    當(dāng)然,要研制出一種同時能滿足所有上述要求的外加劑是頗為困難的。
    很強的減水性回使水泥顆粒互相靠得很近,這就會使混凝土的工作性迅速損失,而要保持長久的工作性,就需增加用水量。在外加劑科學(xué)中,只有通過“量子躍遷”才能研制出既具有控制工作性保持能力,又能降低水灰比的外加劑。
    納米技術(shù)和外加劑
    目前,隨著納米技術(shù)的問世,已有可能把聚合物設(shè)成針對混凝土某種性能要求的功能團(tuán),我們可以合成對水泥顆粒具有強、弱吸附性的聚合物,有效控制水泥顆粒的分散和水化。聚合物的化學(xué)和物理行為,可以通過如下的手段進(jìn)行控制:
    ● 聚合物的鏈長
    ● 聚合物的側(cè)鏈長
    ● 聚合物的電荷
    ● 聚合物側(cè)鏈的密度
    ● 獨立功能團(tuán)
    這些經(jīng)細(xì)心設(shè)計聚合物,首次確保預(yù)拌混凝土生產(chǎn)商和業(yè)主可獲得與設(shè)計工程師最初所規(guī)定的同樣優(yōu)質(zhì)的混凝土,整個過程包括:從中心攪拌站生產(chǎn)混凝土開始,經(jīng)運輸?shù)浆F(xiàn)場交貨,再澆筑入模,最后,使混凝土硬化。
    高效減水劑的作用機理
    PCE SKY型外加劑是根據(jù)聚羧酸乙醚聚合物設(shè)計而成的,它具體綜合了電荷、側(cè)鏈,主桿長度,新型功能性單體聚合物和分子幾何形狀之間的平衡。為了更好地了解這些新型分子,有必要歸納一下高效減水劑的作用機理。
    一般來說,傳統(tǒng)的高效減水劑分子,諸如β萘系甲醛縮合物(BNS),它是由一個帶負(fù)電荷的功能團(tuán)主桿組成的,并且被水泥顆粒吸附。它會產(chǎn)生靜電斥力效應(yīng)(山于高效減水劑的負(fù)電荷),使水泥顆粒分散。但是,在水化過程中,其分子會被水化產(chǎn)物的結(jié)晶體包裹,使斥力效應(yīng)下降,進(jìn)而導(dǎo)致工作性的下降或消失。
    PCE SKY型聚羧酸乙醚型高效減水劑的特點是:結(jié)構(gòu)中帶電荷和側(cè)鏈。
    側(cè)鏈可提高減水效果,特別是側(cè)鏈的立體效應(yīng),可大大提高混凝土的工作性保持性能。但是,由于其固有的化學(xué)結(jié)構(gòu)特性,高效減水劑優(yōu)化了減水性能,往往會使其工作性保持性能變差,反之亦然。因此,當(dāng)使用這些現(xiàn)有的高效減水劑時,你必須在混凝土減水和工作性保持性能之間作出權(quán)衡。
    水泥的作用
    在最初幾分種的水化過程中,水與水泥中的鋁酸鹽相物質(zhì)起反應(yīng),逐漸形成高密度的結(jié)晶體,或者我們可以進(jìn)行比較的鈣礬石“網(wǎng)狀層”,其厚度范圍是微米級的。根據(jù)鈣礬石形成的動力學(xué),以及高效減水劑的吸附動力學(xué),其尺寸范圍是納米級的,就會產(chǎn)生兩種不同的狀態(tài)。
    高效減水劑被吸附在鈣礬石滬網(wǎng)狀層”之上,在這種狀態(tài)下,它具有很好的分散效應(yīng)。
    高效減水劑被吸附在鈣礬石“網(wǎng)狀層”之下,在這種狀態(tài)下,高效減水劑被包裹,它不能產(chǎn)生任何作用,這時,部分高效減水劑可視為被浪費了。
    由于水泥的化學(xué)組成會對鈣礬石形成動力學(xué)產(chǎn)生重大的影響,因此,水泥與高效減水劑之間適用性方面,顯然起著十分重要的作用。
    PCE SKY型高效減水劑的功能性單體分子,能在對減水沒有副作用的條件下,控制聚合物的吸附率。但是,其前提是這些單體需起“降落傘”的作用,即減緩吸附作用,對工作性保持性能進(jìn)行控制。同時,又不浪費那些可以在鈣礬石“網(wǎng)狀層”之下,可以被吸附的聚合物,這樣,就能獨立地控制混凝土的減水性能和工作性保持性能。
    現(xiàn)場測試檢驗
    PCE SKY型高效減水劑與其他高效減水劑和坍落度長效保持型的高效減水劑(LSR HRWRA)相比,它既能提高減水性能,又能延長工作性保持性能。
    在若干國家中,在不同的施工現(xiàn)場條仆下,對PCE SKY型高效減水劑的性能進(jìn)行了多次使用試驗。 試驗過程中,使用了不同產(chǎn)地及品種的水泥和骨料。2003年夏季,當(dāng)時氣候很炎熱,工地周圍溫度常常超過30。C,而且新拌混凝土的溫度也在25—30。C之間,對應(yīng)用試驗的結(jié)果進(jìn)行了反復(fù)測試檢驗。當(dāng)時的工地現(xiàn)場條件,特別需要對混凝土進(jìn)行減水,并保持長久的工作性。
    對拌合物的控制
    對混凝土的總體性進(jìn)行控制,也可以通過使用PCE SKY型高效減水劑,分兩步來改變新拌混凝土的稠度等級,即從S2(坍落度50—90mm)升至S4(坍落度160—210mm),或從S3(坍落度100—150mm)升至S5(坍落度>220mm,其中,除了改變高效減水劑的型號外,其他基本材料都不變。
    PCE SKY型高效減水劑可以很經(jīng)濟(jì)地提高新拌混凝土的工作性,使混凝土的澆筑和搗實作業(yè)更方便,并使混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性更強。根據(jù)不同的外露等級,可節(jié)省相當(dāng)于30—45公斤的水泥。