复配型早强减水剂的制备与性能研究

29卷第4期

硅酸盐

通报

v。1.29N。.4

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复配型早强减水剂的制备与性能研究

雷西萍

(西安建筑科技大学材料科学与工程学院,西安710055)

摘要:本文分别选用有机(TEA、乙酸钙)与无机(氯化钙、硝酸钙、亚硝酸钠)早强组分与自制聚羧酸减水剂(Jw)进行复配,对复配前后水泥早期强度(1

d、3

d、7

d)进行测试,确定最佳复配组合为0.5wt%JW+1wt%CaCl,+0.

1wt%TEA,并对水泥净浆流动度、减水率、凝结时间进行测试。结果表明:掺入最佳复配型早强减水剂后,水泥早期

抗压与抗折强度均有明显增加,ld的抗压强度就可由3.6MPa增加到12.3MPa,抗折强度可由0.73MPa增加到

2.87

MPa;但初始流动度有所降低(250mm降到215mill),减水率亦有所降低(22%降到14%),凝结时间缩短。利

用扫描电子显微技术对掺有此种复配型早强减水剂的水泥水化1d后的产物进行微观形貌观察。关键词:早强减水剂;早期强度;聚羧酸减水剂中图分类号:TQl72

文献标识码:A

文章编号:100l一1625(2010)04-0948-05

Study

on

PreparationandPropertiesofCompoundEarly-strength

Water

Reducer

LEIXi-ping

(CollegeofMaterialsScienceandEngineering,XiknUniversityofArchitectureandTechnology,xi缸710055,China)

Abstract:Organic(TEAandcalciumacetate)andinorganic(calcium

sodium

dichloride,calciumnitrate

and

nitrite)early-strengthagentswereintroducedtocompoundwith

d,3dand7

(JW),andcompound

to

thentheearlystrengthofcement(1

polycarboxylatesuperplasticizer

d)wereinvestigatedwithandwithoutthese

early—strengthwaterreducer.Thefluidity,water-reductionratioandsettingtimewereevaluated

theoptimalcomponent

thatwas

0.5wt%JW+1wt%CaCl2+0.1wt%TEA.The

and

resultsshowedthe

flexuralstrengthofcementincreasedfrom0.73MPato2.87MPaandthecompressivestrengthincreasedfrom3.6MPato12.3MPa.Theinitialfluidity

water-reductionratiowasdecreasedfrom250mmto

were

215mmand22%to14%,respectively.Theinitialandfinalsettingtime

reduced.The

morphologies

ofcementafterhydratingfordifferenttimewerealsoobservedbySEMtechnology.

Keywords:early-strength

water

reducer;earlystrength;polycarboxylatesuperplasticizer

引言

为了满足混凝土冬季施工以及混凝土预制构件,钢筋网水泥船、电杆、钢筋混凝土管,桩轨枕等蒸养混凝土制品的需要,须研制一种具有显著早强和增强效果,蒸养适应性好,减水率大,塑化效果显著的外加剂.早强高效减水剂。这是一种能增加水泥浆流动性而又不显著影响含气量的材料,因而在水灰比不变的情况下,可提高和易性,或使混凝土用水量降低后,仍能保持同样的和易性,最终增加强度的夕l,JJI添加剂。目前,国内

基金项目:校青年科技基金项目资助(QN0919)

作者简介:雷西萍(1979-),女,博士,副教授.主要从事功能高分子化学、无机非金属材料的研究.E-mail:leixiping@xauat.edu.ca

第4期

雷西萍:复配型早强减水剂的制备与性能研究

949

已经研制出了各种型号的早强减水剂,如cF型、NF型、JN型、RT型、XP型,但是,它们大多使用的是萘系高效减水剂,由于在生产萘系高效减水剂时必然要引入一定量的甲醛,因此对环境带来了一定程度的危害,而聚羧酸减水剂除了是一种高性能减水剂外,且污染程度小,因此,研究早强型聚羧酸减水剂或使用早强组分与聚羧酸减水剂复配制备早强减水剂是一种必然趋势。

一般实现早强功能的技术途径有两种,一种是合成本身具有早强功能的聚羧酸减水剂¨引,另一种是合成常规的聚羧酸减水剂与早强剂复配旧4引,通过复配解决聚羧酸系减水剂的早强问题?后一种方法操作简便,见效快,更适宜在工程中施工。本文通过由本实验室制备的聚羧酸减水剂分别与有机、无机早强组分复配,对水泥的早期强度进行测试,得到最佳复配掺量,并对水泥净浆与砂浆性能进行评价。这种复配型早强减水剂有望在实际工程中得到应用。2

实验

2.1原料与仪器

原料:实验中所用水泥是由陕西声威熟料(P.O42.5)(50wt%)+陕西龙钢矿渣(45wt%)+陕西尧柏石膏(5wt%)混合粉磨而成;聚羧酸减水剂(JW,自制,固含量18.9%),乙酸钙与氯化钙(分析纯,天津市福晨化学试剂厂),硝酸钙(分析纯,天津市化学试剂厂),亚硝酸钠(分析纯,天津市化学试剂厂),三乙醇胺(分析纯,天津市东丽区天大化学试剂厂)。

仪器:JJ-5行星式水泥胶砂搅拌机(科析仪器设备厂),SJ.160双转双速水泥净浆搅拌机(无锡建筑材料仪器机械厂),ZT-96胶矿试体成型振实台(绍兴市肯特机械电子有限公司),水泥稠度凝结测定仪(无锡建筑材料仪器机械厂),DKZ-5000电动抗折试验机(无锡建材仪器机械有限公司),YAW-300全自动压力试验机(绍兴市肯特机械电子有限公司),Quanta200扫描电子显微镜(美国FEI公司)。2.2聚羧酸减水剂最佳掺量的确定

按照GB/B077-2000《混凝土外加剂匀质性试验方法》中测定水泥净浆流动度的方法,W/C=0.29,测定自制聚羧酸减水剂不同掺量(折水泥固掺量<l%)下水泥净浆初始流动度,确定最佳掺量。以后复配掺量均以此为基准。

2.3

复配型早强减水剂的性能测试

2.3.1水泥胶砂强度的测定

砂浆强度测定依照GB/T17671.1999((水泥胶砂强度检验方法(ISO)法》标准进行,根据水泥胶砂塌落度为(180±5)mm的标准,制作水泥胶块,并测试胶砂浆体的1复配型早强减水剂的组成与掺量。2.3.2水泥胶砂减水率的测试

减水率的测定参考GB8077-2000((混凝土外加剂匀质性试验方法》。减水剂加入后减少相应的用水量,并保持掺减水剂的胶砂浆体塌落度为(180±5mm),计算减水率,如下公式:

减水率(%)=(W。一w)/W。×100%

形。(g).基准砂浆扩展度为(180±5)mm时的用水量,g;形(g).掺减水剂砂浆扩展度为(1804-5)mm时的用水量,g。

2.3.3水泥净浆流动度的测试

按照GB/T8077.2000((混凝土外加剂匀质性试验方法》中测定水泥净浆流动度的方法,W/C=0.29,减水剂的掺量(折水泥固掺量)以2.2和2.3.1测试结果为准。3

d,3d,7

d的抗压、抗折强度,确定最佳的三元

结果与讨论

图1是聚羧酸减水剂在不同掺量时对水泥净浆初始流动度的影响。当水灰比取0.29时,JW聚羧酸减

3.1聚羧酸减水剂对水泥净浆流动度的影响

950

研究快报

硅酸盐通报第29卷

水剂掺量大于0.5wt%时,随着减水剂掺量的增加,水泥净浆初始流动度增加并不大,因此,JW聚羧酸减水剂的最佳掺量为O.5wt%。

3.2聚羧酸减水剂与无机早强剂的复配性能

表1是JW与不同掺量的3种无机早强剂复配后对水泥胶砂早期强度的测试结果。由表1可见,JW与无机早强剂复配后表现出较好的强度,特别是表中标有星号的三组复配掺量,选出进行下面的试验。3.3聚羧酸减水剂与有机早强剂的复配性能

表2是Jw与不同掺量的两种有机早强剂复配后对水泥胶砂早期强度的i贝4试结果。由表2可见,JW与有机早强剂复配后表现出的强度不如与无机早强剂复

图1

不同掺量的聚羧酸减水剂对净浆初始流动度的影响

Influenceofpolycarboxylatesuperplasticizerwith

to

Fig.1

differentfeedratio

theinitialfluidityofcememslurry

配的效果优异,从两种早强剂中选出抗压抗折强度表现最优异的一组,即表中标有星号的一组进行下面的试验。

表1

Tab.1

JW与无机早强剂复配的强度测试结果JWcompoundwim

inorganicearly-strengthagents

Strengthof

表2

Tab.2

JW与有机早强剂复配的强度测试结果JWcompound

withorganicearly・strengthagents

Strengthof

第4期雷西萍:复配型早强减水剂的制备与性能研究

3.4聚羧酸减水剂与有机.无机早强剂三元复配性能

从表1、2中选出的最优掺量与用进行三元复配,结果见表3。

表3

Tab.3

Strengthof

JW与有机、无机早强剂复配的强度测试结果JWcompound诵th

organicandinorganicearly—strengthagents

由表3可知,由0.5wt%JW+1wt%CaCl2+0.1wt%TEA组成的复配型早强减水剂(FP)的早期强度最高,仅ld的抗折强度即可提高2.9倍,抗压强度可提高2.4倍,虽然3

d、7

d的抗折与抗压强度没有1d增

加的幅度大,但是也有明显的提高,说明有机与无机早强组分复配时表现出较强的协同性。

3.5

JW和FP对水泥净浆流动度的影响

如图2所示,仅掺入0.5wt%JW的水泥浆体流动度达250mill,而掺入F'P的水泥净浆流动度降至215

mill,说明掺人复配型减水剂对水泥的流动性能会有不利的影响。

图2分别掺入Jw和FP对水泥净浆初始流动度的对比

Fig.2

Initialfluidityofcement

图3分别掺入Jw和FP对水泥胶砂减水率的对比

Fig.3mortar

Water-reductionratioof

slurrymixedwithJWandFP

mixed

with

JWandFP

3.6

JW和FP对水泥胶砂减水率的影响

如图3所示,仅掺入0.5wt%JW的水泥胶砂减水

率是掺入FP的水泥胶砂减水率的1.58倍,说明同时掺入聚羧酸减水剂和早强剂后,减水性能有所变化。

3.7

JW和FP对水泥凝结时间的影响

由图4对比可知,掺入Jw的水泥净浆比基准水

泥的凝结时间(280min)长,这主要是聚羧酸减水剂分子结构中存在的聚醚基团可与溶液中的Ca2+络合,导致水化速度减慢,凝结时间延长;而掺入FP的水泥净浆凝结时间有明显的缩短,这主要与早强剂能够与水泥矿物发生促凝作用形成复杂的化合物有关¨3|。虽然,FP中也引入了聚羧酸减水剂,但是,早强剂与减水剂共同作用,最终产生了这种结果。

图4掺入Jw和FP对水泥净浆凝结时间的对比

Fig.4

Settingtimeofcement

slurrymixedwithJWandFP

952

研究快报

硅酸盐通报

第29卷

3.8

JW和FP对水泥水化产物形成的影响

对掺入JW和FP的水泥净浆水化ld后的试块

进行微观结构观察,其水化产物形貌如图5所示。

从水泥水化ld产物的微观结构可见,掺入FP的水泥浆体水化ld的产物有大量凝胶状水化硅酸钙和针状钙钒石与水泥熟料粘连一起,针状钙钒石向空隙中辐射状生长,并交叉形成网状结构;而掺入JW的水化产物明显少很多。说明仪加入聚羧酸减水剂的水泥浆体早期水化速度比较慢。这是因为,聚羧酸减水剂分子与ca2+形成络合物,使ca2+浓度降低,Ca(OH):不能迅速达到其饱和度,从而抑制了Ca(OH)2的结晶过程。而加入早强剂后的水泥浆体的早期水化产物比

图5掺入jw(a)和FP(b)的水泥

水化1d后产物的SEM图

Fig.5

SEMofhydrationproductaftercementhydratedfor1d

较多,这是因为CaCI,溶于水能提供大量的Ca2+离子,同时Cl‘离子能被吸附在熟料矿物及水化产物微粒的表面上,这样町使熟料矿物和水化产物易被水湿润而避免相互聚集成团,使它们有更大程度的分散,加速了水泥初期反应速度,使得水泥熟料矿物成分的溶解度变大,加速了溶解过程,加快了结晶产物的形成。

由此得出结论,掺入FP的水泥早期强度比仅掺入JW的强度高,这与前面早期强度的测试结果相一致。

4结论

根据某些特殊施工的要求,对有机早强剂、无机早强剂与聚羧酸减水剂(自制)进行复配,通过强度的测试得到最佳复配组合与掺量为0.5wt%Jw+1wt%CaCl2+0.1wt%TEA,其中抗压强度、抗折强度分别增加了2.4倍与2.9倍,但初始流动度、减水率均有所降低,凝结时间缩短。

参考文献

[1][2][3][4][5]

唐明德,罗邦兆.颜恩泽,等.JN犁早强减水剂的研制与应用[J].矿业研究与开发,1996(2):65-68.

罗慧,杨勇.NF早强高效减水剂在高性能混凝土中的应用[J].西部探矿1二程。2006(5):253-258.郭鑫祺,于飞宇.早强犁聚羧酸系高性能减水剂的研制与应用[J].福建建筑,2008(10):48-50.H∞eharaS,YamadaK.Rheology

Yves

FH,Bowen

P,et

and

earlyagepropertiesof

ofcement

systems[J].CementandConcreteResearch,2008,35(2):175-195.

more

a1.Design

andfunction

novelsuperplasticizersfor

durable

higIlperformanceconcrete[J].CementandConcrete

Research,2008,38(10):1197-1209.6

刘彦博,提军科,林雪征.复合硫酸盐在混凝土早强减水剂牛产中的应用研究[J].辽宁建材,1997,(4):23-26.

逢鲁峰,李志明,孙艳文,等.利用萘系减水剂废渣配制早强高效减水剂的试验研究[J].混凝土与水泥制品,1998,(3):21-23.

王子明,刘进强.新型聚羧酸系超早强复合减水剂试验研究[J].低温建筑技术,2008,(6):15—17.

伍勇华,李国新,申富强,等.无机盐早强剂对高效减水剂与水泥相容性的影响[J].四川建筑科学研究,2006,(6):166・169.刘进强,王子明.聚羧酸系减水剂与早强组分的复合性能研究[J].混凝土,2008,(7):58-61.

冷达,张雄,沈中林.减水剂和早强剂对水泥基灌浆材料性能的影响[J].新型建筑材料,2008,(11):21-25.

89

O●2

王可良,刘玲.聚羧酸减水剂官能团及分子结构影响水泥初期水化浆体温升的研究[】].硅酸盐通报,2008,(2):415-418.葛兆明.混凝土外加剂[M].化学工业出版社,北京,2007,148.

复配型早强减水剂的制备与性能研究

作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):被引用次数:

雷西萍, LEI Xi-ping

西安建筑科技大学材料科学与工程学院,西安,710055硅酸盐通报

BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY2010,29(4)2次

参考文献(13条)

1. 伍勇华;李国新;申富强 无机盐早强剂对高效减水剂与水泥相容性的影响[期刊论文]-四川建筑科学研究2006(06)

2. 王子明;刘进强 新型聚羧酸系超早强复合减水剂试验研究[期刊论文]-低温建筑技术 2008(06)3. 逄鲁峰;李志明;孙艳文 利用萘系减水剂废渣配制早强高效减水剂的试验研究 1998(03)4. 刘彦博;提军科;林雪征 复合硫酸盐在混凝土早强减水剂生产中的应用研究 1997(04)

5. Yves F H;Bowen P Design and function of novel superplasticizers for more durable high performanceconcrete [外文期刊] 2008(10)

6. Hanehara S;Yamada K Rheology and early age properties of cement systems[外文期刊] 2008(02)7. 郭鑫祺;于飞宇 早强型聚羧酸系高性能减水剂的研制与应用[期刊论文]-福建建筑 2008(10)8. 罗慧;杨勇 NF早强高效减水剂在高性能混凝土中的应用[期刊论文]-西部探矿工程 2006(05)9. 葛兆明 混凝土外加剂 2007

10. 王可良;刘玲 聚羧酸减水剂官能团及分子结构影响水泥初期水化浆体温升的研究[期刊论文]-硅酸盐通报2008(02)

11. 冷达;张雄;沈中林 减水剂和早强剂对水泥基灌浆材料性能的影响[期刊论文]-新型建筑材料 2008(11)12. 刘进强;王子明 聚羧酸系减水剂与早强组分的复合性能研究[期刊论文]-混凝土 2008(07)13. 唐明德;罗邦兆;颜恩泽 JN型早强减水剂的研制与应用[期刊论文]-矿业研究与开发 1996(02)

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1. 张新民. 李国云. 傅雁. ZHANG Xin-min. LI Guo-yun. FU Yan 早强快凝型聚羧酸减水剂的合成和应用[期刊论文]-混凝土2009(4)

2. 刘进强 聚羧酸系减水剂与早强组分的复合性能研究[学位论文]2008

3. 王子明. 刘进强. WANG Zi-Ming. LIU Jin-qiang 新型聚羧酸系超早强复合减水剂试验研究[期刊论文]-低温建筑技术2008,30(6)

4. 刘进强. 王子明. LIU Jin-qiang. WANG Zi-ming 聚羧酸系减水剂与早强组分的复合性能研究[期刊论文]-混凝土2008(7)

5. 孙振平. 罗琼. 蒋正武. 张冠伦. 蒋国宝. 杨芸 早强型聚羧酸系减水剂的性能及应用[期刊论文]-混凝土世界2010(5)

6. 刘尊明. 逄鲁峰. LIU Zun-ming. PANG Lu-feng 聚羧酸高效减水剂与缓凝剂的复配研究[期刊论文]-混凝土2009(12)

7. 王万金. 王靖. 贺奎. 王二坡 早强型聚羧酸系高性能减水剂作用机理研究[会议论文]-2007

引证文献(2条)

1. 易聪华. 黄欣. 张智. 杨东杰 聚羧酸分子结构对水泥砂浆早强性能的影响[期刊论文]-华南理工大学学报(自然科

学版) 2011(8)

2. 杜志芹. 陈国新. 祝烨然. 黄国泓. 沈燕平 早强型聚羧酸系减水剂的制备与性能研究[期刊论文]-混凝土 2011(5)

本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_gsytb201004040.aspx


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