聚羧酸高性能减水剂在商品混凝土中应用

2005-02-24 00:00

聚羧酸类减水剂因具有掺量小，减水率高，坍落度保持久和无毒不污染等优点而在国外迅速发展，如在日本，聚羧酸类高性能减水剂已代替萘系和三聚氰胺，成为配制中、高标号混凝土的主导材料。

上海市建筑科学研究院研制生产的LEX-9系列聚羧酸高性能减水剂是我国首家成功生产并大批量用于实际工程的聚羧酸减水剂，LEX-9P是适用于泵送混凝土的型号。上海嘉宝混凝土有限公司从2001年初起协助建科院开展工程试点。产品投产后，先后在逸仙路高架、地铁车站、外环高架、嘉定区固体废物处置中心等重大工程中约2万立方米混凝土中应用了LEX—9P减水剂，取得了良好的技术经济效果。现将公司开展的试验研究结果和使用效果介绍如下：

一、试验及结果

1、试验用材料

以下试验中除有特别说明的外，均采用以下材料：

（1）水泥：上海宝山水泥厂产海豹牌P.O42.5水泥；

（2）矿粉：上海宝田新型建材公司S95矿渣微粉；

（3）粉煤灰：宝钢综合开发公司Ⅱ级磨细（低钙）灰；

（4）LEX—9P：上海建研建材科技有限公司生产聚羧酸高性能减水剂。

2、LEX—9P均质性试验结果

（1）外观：茶色清澈有油质感水溶液，无沉淀；

（2）密度：1.065；

（3）PH：9.5；

（4）固体含量：20%左右；

（5）Cl^-：＜0.01；

（6）总碱含量：0.196%。

3、净浆流动度试验（与其他减水剂比较）结果

按照“混凝土外加剂匀质性试验方法”（GB/T8077-87）规定方法，测得LEX—9P净浆流动度以及1小时保留值如下表。

表1. 净浆流动度试验结果

减水剂品种	掺量（%）	流动度(mm)		1小时损失率（%）
减水剂品种	掺量（%）	5min	60min	1小时损失率（%）
LEX-9P	0.6	142	120	15
LEX-9P	0.8	162	140	13
LEX-9P	1.0	243	228	6
LEX-9P	1.1	270	245	9
	0.9	88	73	17
高效泵送剂	1.6	180	144	20

4、LEX-9P在商品混凝土中掺量

表2.LEX-9P在商品混凝土中掺量

LEX—9P 掺量(%)	混凝土配比（kg/m³）					坍落度(mm)		抗压强度(MPa)
LEX—9P 掺量(%)	水	水泥	砂+石屑	碎石	粉煤灰	出机	1小时	R₁^*	R₃	R₂₈
0.65	185	287	812	1058	82	160	110	0.7	17.7	42.5
0.85	180	287	812	1058	82	150	110	0.8	19.0	45.3
0.95	180	287	812	1058	82	170	120	1.3	20.4	45.9
1.05	180	287	812	1058	82	210	160	1.0	20.9	46.6

*1天室外养护环境温度3-5℃。

5、LEX-9P对掺矿粉混凝土作用

表3.矿粉混凝土试验

减水剂	配合比（kg.m³）						坍落度(mm0		强度(MPa)
减水剂	水	水泥	矿粉	粉煤灰	砂+石屑	碎石	起始	1小时	R₃	R₂₈
LEX-9P 0.8%	180	170	104/30	69	795	1075	160	100	11.6	42.1
	180	153	121/35	69	783	1075	170	100	11.2	42.1
	180	135	139/40	69	782	1075	175	120	10.0	36.4
萘系高效泵送剂1.2%	185	180	106/30	71	790	1070	145	100	12.6	42.8
	185	163	123/35	71	788	1070	180	130	11.2	43.1
	185	145	141/40	71	787	1070	185	140	11.2	45.6

以上结果用图示意：

6、用LEX-9P配制高强混凝土

表4.用复合粉煤灰配制高强混凝土

设计标号	水	水泥	复合灰^*	LEX-9P	砂	石	坍落度	抗压强度(MPa)
设计标号	水	水泥	复合灰^*	LEX-9P	砂	石	坍落度	R₃	R₇	R₂₈
C50	165	330	120	4.0	707	1075	200	20.2	47.8	62.3
C60	152	350	120	4.7	704	1064	220	23.6	53.8	72.1
C70	150	400	120	5.2	698	1054	225	30.4	66.1	82.7
C80	156	450	120	6.3	671	1025	230	39.9	88.2	98.8

*复合灰中高钙灰：低钙灰=4:6，45μ筛余=14.0%,需水比=0.96。

表5.矿粉、粉煤灰复合配制高标号混凝土

设计标号	水	水泥^*	矿粉	粉煤灰	LEX-9P	砂	石	坍落度	抗压强度(MPa)
设计标号	水	水泥^*	矿粉	粉煤灰	LEX-9P	砂	石	坍落度	R₃	R₇	R₂₈
C50	170	280	140	90	4.1	665	1070	165	30.0	50.6	62.1
C60	168	330	120	90	4.3	643	1050	175	38.6	60.8	79.8
C70	168	380	120	90	5.0	345	1035	180	41.6	72.1	81.9
C80	165	400	100	80	5.8	640	1010	195	57.3	78.4	90.5

*试验用水泥为海螺普硅，老标号525R。

二、试验结果分析和应用体会

1、聚羧酸减水剂LEX—9P掺量很小，减水率很高，坍落度保持性很好。在商品砼中，最佳掺量为胶凝材料重量之0.7—1.1%。

2、LEX-9P减水剂特别是使用掺矿粉或粉煤灰的混凝土，当矿粉取代40%水泥时，掺LEX-9P的砼强度继续增长，而掺其他减水剂的砼强度开始下降。

3、用LEX—9P配制C50—C80高标号混凝土时，由于减水率高，水泥用量相对用其他减水剂时少10%以上，因此，用LEX-9P生产高标号混凝土时，水泥、减水剂用量选择余地比较富裕。

4、掺LEX—9P减水剂的混凝土坍落度损失小，物料粘性较小，几乎无泌水，和易性好，易于泵送，尤其在粉煤灰等掺合料比例较高时，效果更好。

5、在采用石屑代砂的混凝土中，掺LEX-9P能弥补石屑引起的需水增多，石屑代砂配制C50、C60级混凝土已宝嘉混凝土公司生产用于工程。

三、造价分析

聚羧酸减水剂单价高于现有萘系减水剂，但是，由于这种减水剂掺量低、减水率高，能降低水泥用量或提高粉煤灰、矿渣在胶凝材料中的比例，因此，在生产C40以上混凝土时，可以不增加或节省造价，混凝土标号越高，节省越多。下表是C40—C60混凝土的造价分析，其中砂、石、水的造价变化微小，不计在内。

表6.掺LEX-9P混凝土造价分析

砼等级	减水剂类型	有关成分用量/造价（元/m³）^*				差价（元/m³）
砼等级	减水剂类型	水泥	粉煤灰	减水剂	小计	差价（元/m³）
C40	高效泵送	370/114.70	80/6.40	5.4/16.20	137.30	-8.10
C40	LEX-9P	320/99.20	100/8.00	3.3/22.00	129.20	-8.10
C50	高效泵送	420/130.20	80/6.40	6.0/18.00	154.60	-11.40
C50	LEX-9P	350/108.50	100/8.00	4.0/26.70	143.20	-11.40
C60	高效泵送	460/142.60	80/6.40	7.0/21.00	170.00	-16.30
C60	LEX-9P	370/114.70	100/8.00	4.7/31.00	153.70	-16.30

^*上表中各材料单价为：水泥—310元/吨、粉煤灰—80元/吨、高效泵送剂—3000元/吨、LEX—9P6600元/吨。

四、工程实例

1、外环线C50早强混凝土，施工要求7天强度达到50MPa。在使用LEX—9P之前，曾采用FDN高效减水剂或在此基础上再加2%左右早强剂等措施，但R₇或R₂₈保证率不够。采用LEX—9P（1.0%）后，水泥仅用300kg/m³左右，加上一部分矿渣粉和粉煤灰，使用R₇全部满足工程要求，R₂₈富裕较大。项目共节省水泥200余吨。

2、嘉定区固体废弃物处理中心项目，时值2001年最高温，运距35公里，掺LEX—9P后2小时坍落度几乎无损失，在保持成本不增加的前提下，圆满完成任务。

3、2002年初，曾有若干天最低温度低于0℃，由于LEX—9P能满足抗冻剂（-10℃）各项指标，用于生产防冻混凝土，成本远低于掺其他防冻剂，而且不增加掺加防冻剂的人工费，在这一时段里，累计节资10万元以上。

五、结论

通过一年来试验和应用LEX—9P聚羧酸减水剂，我们体会到这是一种性能优于现有减水剂的新产品。它具备水泥适应性好，坍落度损失小，可泵性及和易性好、水泥用量低。早期强度高、收缩变形小并兼有防冻作用等一系列优势。只要充分了解产品性能做好配合试验，不仅能解决工程的疑难问题，而且在成本上有一定优势，LEX—9P聚羧酸是生产高性能混凝土的首选产品。

编辑：监督：18969091791 投稿：news@ccement.com

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聚羧酸高性能减水剂在商品混凝土中应用

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