新拌混凝土工作性差的問題

發布時間：2020-12-08 14:08:26 作者：新型建機

新拌混凝土的工作性能包括流動性、粘聚性和保水性。流動性是指混凝土拌合物在自重或機械振搗作用下能產生流動并均勻密實地填滿模板的能力。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，可避免在施工過程中產生分層和離析的現象。而保水性則是指混凝土拌合物具有一定的保水能力，可避免在施工過程中出現泌水現象。在混凝土實際配制過程中，一方面，對于低強度等級的混凝土，其膠凝材料用量不高且水膠比較大，此外，該類混凝土的骨料級配通常不佳，利用高減水率的PCE進行此類混凝土的配制，易發生拌合物離析泌水現象；另一方面，通過采用較低強度等級水泥、提高膠凝材料用量及降低水膠比等方法來制備的高強混凝土，易出現混凝土粘度高，拌合物流動性差，流動速度慢的現象。因此，混凝土拌合物粘度過低或過高都會致使混凝土工作性能不佳，降低施工質量，對混凝土力學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，簡稱VMA）是一種用來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定性。K.H. Khayat將常用的粘度改性劑分為如下幾類。
（1）水溶性的合成及天然有機高分子
這類粘度改性劑主要包括黃原膠、溫輪膠、纖維素醚、聚氧乙烯類、聚丙烯酞胺和聚乙烯醇等，它們能夠增加拌合水的粘度。
（2）水溶性有機絮凝劑
這類粘度改性劑主要包括含有羧基的苯乙烯共聚物、聚合高分子電解質和天然樹膠等，它們吸附在水泥顆粒表面上，通過增強水泥顆粒之間的相互作用力而使漿體粘度增大。
（3）有機乳膠材料
這類粘度改性劑主要包括丙烯酸類乳液和水溶性粘土分散劑。它們能夠增強水泥顆粒間的相互作用，為水泥漿體體系提供額外的超細乳膠顆粒。
（4）吸水膨脹性無機材料
這類粘度改性劑主要包括膨潤土、硅灰及磨碎石棉等。這類粘度改性劑具有超大的比表面積，大大地增強了漿體的保水能力。
（5）非吸水膨脹性無機材料
這類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。這類粘度改性劑同樣具有很高的比表面積，能夠增加漿體中細顆粒的含量。
關于粘度改性劑的作用機理，已有眾多學者進行過研究分析。很多研究認為粘度改性劑是通過多種作用機理的組合來改善混凝土的穩定性（防泌水、防離析），同時會減小其流動性（增加了剪切應力和塑性粘度）。粘度改性劑主要的作用機理可以總結為以下3個方面：
一是保水作用。粘度改性劑分子結構中的親水長側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。相鄰的粘度改性劑分子側鏈會相互吸引，導致凝膠網狀結構的形成和纏結，從而阻止自由水的遷移，增加了整個系統的粘度。
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吸附于水泥顆粒表面，導致顆粒粒徑的增加和聚合物鏈移動受到的阻力增加。另外，更高的濃度會導致水泥顆粒之間的橋接，形成剛性網絡結構。
（二）降低混凝土拌合物粘度
高強混凝土在其工作性方面的弊端是其拌合物粘度往往偏大，這很不利于高強混凝土的施工。實際工程中常采取的降粘措施包括如下幾種。
（1）使用優質粉煤灰
優質粉煤灰中含有大量細小的球形玻璃體物質，這些球形玻璃體物質能夠起到良好的滾珠效應，從而降低拌合物的粘度。超細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，是配制高強混凝土、超高強混凝土時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，這些微小氣泡會占據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，提高了水的潤滑作用。同時，引入的微小氣泡還能起到良好的滾珠效應，從而降低拌合物粘度。
（3）降粘型PCE的開發
目前，關于降粘型PCE的作用機理并不明確，大部分的解釋在于此類PCE能夠減少其親水基團對漿體中自由水的束縛，使更多的自由水參與到顆粒間的潤滑作用中，從而起到降粘的效果。但也有不少研究人員對其提出了質疑，認為可能是此類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，A. Lange等還指出，APEG類PCE具有好的降粘效果，而IPEG類PCE與MPEG類PCE的降粘效果依次減弱。
（4）其他措施
在“第六屆全國聚羧酸系高性能減水劑及其應用技術交流會”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共同發揮分散作用，這些小分子溶解于水泥孔隙液中，作為潤滑劑提供了隔離效果，使水泥顆粒分開，防止了顆粒間的絮凝。此類小分子聚合物為高強混凝土的降粘提供了一種可能，但其作用效果還有待進一步的試驗驗證。