新拌混凝土工作性差的問(wèn)題

發(fā)布時(shí)間：2020-12-08 14:08:26 作者：新型建機(jī)

新拌混凝土的工作性能包括流動(dòng)性、粘聚性和保水性。流動(dòng)性是指混凝土拌合物在自重或機(jī)械振搗作用下能產(chǎn)生流動(dòng)并均勻密實(shí)地填滿模板的能力。粘聚性是指混凝土拌合物各組成材料之間具有一定的粘聚力，可避免在施工過(guò)程中產(chǎn)生分層和離析的現(xiàn)象。而保水性則是指混凝土拌合物具有一定的保水能力，可避免在施工過(guò)程中出現(xiàn)泌水現(xiàn)象。在混凝土實(shí)際配制過(guò)程中，一方面，對(duì)于低強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，其膠凝材料用量不高且水膠比較大，此外，該類(lèi)混凝土的骨料級(jí)配通常不佳，利用高減水率的PCE進(jìn)行此類(lèi)混凝土的配制，易發(fā)生拌合物離析泌水現(xiàn)象；另一方面，通過(guò)采用較低強(qiáng)度等級(jí)水泥、提高膠凝材料用量及降低水膠比等方法來(lái)制備的高強(qiáng)混凝土，易出現(xiàn)混凝土粘度高，拌合物流動(dòng)性差，流動(dòng)速度慢的現(xiàn)象。因此，混凝土拌合物粘度過(guò)低或過(guò)高都會(huì)致使混凝土工作性能不佳，降低施工質(zhì)量，對(duì)混凝土力學(xué)性能及耐久性能極為不利。
（一）提高混凝土拌合物粘度
粘度改性劑（Viscosity Modifying Agent，簡(jiǎn)稱(chēng)VMA）是一種用來(lái)提高混凝土拌合物粘度的外加劑，它可以顯著改善水泥基膠凝材料體系的粘聚性和穩(wěn)定性。K.H. Khayat將常用的粘度改性劑分為如下幾類(lèi)。
（1）水溶性的合成及天然有機(jī)高分子
這類(lèi)粘度改性劑主要包括黃原膠、溫輪膠、纖維素醚、聚氧乙烯類(lèi)、聚丙烯酞胺和聚乙烯醇等，它們能夠增加拌合水的粘度。
（2）水溶性有機(jī)絮凝劑
這類(lèi)粘度改性劑主要包括含有羧基的苯乙烯共聚物、聚合高分子電解質(zhì)和天然樹(shù)膠等，它們吸附在水泥顆粒表面上，通過(guò)增強(qiáng)水泥顆粒之間的相互作用力而使?jié){體粘度增大。
（3）有機(jī)乳膠材料
這類(lèi)粘度改性劑主要包括丙烯酸類(lèi)乳液和水溶性粘土分散劑。它們能夠增強(qiáng)水泥顆粒間的相互作用，為水泥漿體體系提供額外的超細(xì)乳膠顆粒。
（4）吸水膨脹性無(wú)機(jī)材料
這類(lèi)粘度改性劑主要包括膨潤(rùn)土、硅灰及磨碎石棉等。這類(lèi)粘度改性劑具有超大的比表面積，大大地增強(qiáng)了漿體的保水能力。
（5）非吸水膨脹性無(wú)機(jī)材料
這類(lèi)粘度改性劑主要包括飛灰、石灰粉、偏高嶺土、石灰石粉和硅藻土等。這類(lèi)粘度改性劑同樣具有很高的比表面積，能夠增加漿體中細(xì)顆粒的含量。
關(guān)于粘度改性劑的作用機(jī)理，已有眾多學(xué)者進(jìn)行過(guò)研究分析。很多研究認(rèn)為粘度改性劑是通過(guò)多種作用機(jī)理的組合來(lái)改善混凝土的穩(wěn)定性（防泌水、防離析），同時(shí)會(huì)減小其流動(dòng)性（增加了剪切應(yīng)力和塑性粘度）。粘度改性劑主要的作用機(jī)理可以總結(jié)為以下3個(gè)方面：
一是保水作用。粘度改性劑分子結(jié)構(gòu)中的親水長(zhǎng)側(cè)鏈吸附和固定自由水分子，溶脹作用使其表觀體積增大，拌合水的粘度就隨之增加。
二是聚合物之間的相互作用和纏結(jié)。相鄰的粘度改性劑分子側(cè)鏈會(huì)相互吸引，導(dǎo)致凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成和纏結(jié)，從而阻止自由水的遷移，增加了整個(gè)系統(tǒng)的粘度。
三是聚合物和水泥顆粒之間的相互作用。聚合物在漿體溶液中會(huì)吸附于水泥顆粒表面，導(dǎo)致顆粒粒徑的增加和聚合物鏈移動(dòng)受到的阻力增加。另外，更高的濃度會(huì)導(dǎo)致水泥顆粒之間的橋接，形成剛性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
（二）降低混凝土拌合物粘度
高強(qiáng)混凝土在其工作性方面的弊端是其拌合物粘度往往偏大，這很不利于高強(qiáng)混凝土的施工。實(shí)際工程中常采取的降粘措施包括如下幾種。
（1）使用優(yōu)質(zhì)粉煤灰
優(yōu)質(zhì)粉煤灰中含有大量細(xì)小的球形玻璃體物質(zhì)，這些球形玻璃體物質(zhì)能夠起到良好的滾珠效應(yīng)，從而降低拌合物的粘度。超細(xì)粉煤灰的顆粒直徑在2μm左右，與硅灰（顆粒直徑0.2μm左右）和水泥、普通粒度粉煤灰、礦渣粉等配合，是配制高強(qiáng)混凝土、超高強(qiáng)混凝土?xí)r降低混凝土拌合物粘度較好的措施。
（2）適量使用引氣劑
引氣劑能夠顯著提高混凝土拌合物中微小氣泡的含量，這些微小氣泡會(huì)占據(jù)漿體中自由水的存在空間，從而使更多的自由水存在與顆粒間隙間，提高了水的潤(rùn)滑作用。同時(shí)，引入的微小氣泡還能起到良好的滾珠效應(yīng)，從而降低拌合物粘度。
（3）降粘型PCE的開(kāi)發(fā)
目前，關(guān)于降粘型PCE的作用機(jī)理并不明確，大部分的解釋在于此類(lèi)PCE能夠減少其親水基團(tuán)對(duì)漿體中自由水的束縛，使更多的自由水參與到顆粒間的潤(rùn)滑作用中，從而起到降粘的效果。但也有不少研究人員對(duì)其提出了質(zhì)疑，認(rèn)為可能是此類(lèi)PCE提高了漿體中有益氣泡的含量，從而降低了拌合物的粘度。A.Lange等認(rèn)為，PCE分子的親水親油平衡（HLB）值決定了PCE的降粘效果，具有較高HLB值的PCE具有更高的親水性，由其拌制的混凝土拌合物具有較低的粘度。同時(shí)，A. Lange等還指出，APEG類(lèi)PCE具有好的降粘效果，而IPEG類(lèi)PCE與MPEG類(lèi)PCE的降粘效果依次減弱。
（4）其他措施
在“第六屆全國(guó)聚羧酸系高性能減水劑及其應(yīng)用技術(shù)交流會(huì)”上，Plank教授課題組的研究成果指出，非離子型聚合物小分子雖然不具有吸附性能，但卻在較低水灰比（＜0.30）條件下提高了PCE的分散效果。即非離子型小分子可作為共分散劑與PCE共同發(fā)揮分散作用，這些小分子溶解于水泥孔隙液中，作為潤(rùn)滑劑提供了隔離效果，使水泥顆粒分開(kāi)，防止了顆粒間的絮凝。此類(lèi)小分子聚合物為高強(qiáng)混凝土的降粘提供了一種可能，但其作用效果還有待進(jìn)一步的試驗(yàn)驗(yàn)證。