高性能水下不分散混凝土研究

V ol.19N o.2　Journal of H ubei Polytechnic U niversity Apr.2004

[收稿日期]2003-09-23

[基金项目]湖北省自然科学基金项目(2002AB079).

[作者简介]姜从盛(1963-),男,湖北大悟人,武汉理工大学副研究员,研究方向:新型建筑材料.

[文章编号]1003-4684(2004)0420018203

高性能水下不分散混凝土研究

姜从盛,陈　江,吕林女,丁庆军,胡曙光

(武汉理工大学材料学院,湖北武汉430070)

[摘　要]研制出性能优良的新型水下不分散剂NDA ,并利用NDA 配制出C40高性能水下不分散混凝土,分

析了其作用机理.研究结果表明,NDA 具有工作性好、强度损失低、抗分散性能好等优点;掺加NDA 的新拌水下不分散混凝土抗分散性能好,能自流平、自密实,无泌水;硬化水下不分散混凝土强度高、抗分散,抗冲磨、抗渗、抗蚀等耐入性能良好.

[关键词]水下不分散混凝土;高性能;不分散剂[中图分类号]TU528.36

[文献标识码]:A

　　水下不分散混凝土着眼于混凝土本身性能的改善,即靠添加水下不分散剂来增加混凝土自身的粘

稠性,从而实现混凝土在水中的直接下落和浇灌,克服了普通混凝土在水中抗分散性差、强度低的缺点,已成为水下混凝土的发展方向.但由于水下不分散剂的絮凝作用,导致混凝土强度损失大、工作性差,了水下不分散混凝土的进一步推广使用[123].

笔者通过试验研制出具有工作性好、强度损失低、抗分散性能好等优点的新型水下不分散剂NDA ,并配制出高性能的水下不分散混凝土.

1　原材料

1)水泥　湖北黄石华新水泥集团公司生产的

525#普通硅酸盐水泥,其主要化学组成及物理性能

见表1.

2)粉煤灰　荆门热电厂磨细二级粉煤灰,其主要化学组成及物理性能见表1.3)砂子　浠水河砂,细度模数2.8,松散容重1540kg/m 3,含泥量1.2%.

4)碎石　武穴产,细度(5～31.5)mm ,连续级配,针片状含量11.8%,压碎值10.6%.5)合成水溶性有机聚合物　主要成分是聚丙烯酰胺.

6)有机水溶性物质　主要成分是苯乙烯共聚物.

7)无机材料.

8)有机减水保塑剂.

表1　水泥、粉煤灰的化学组成及物理性能

原材料化学组成/%

SiO 2Al 2O 3Fe 2O 3TiO 2CaO

MgO SO 3Loss 比表面积

/(m 2・kg -1)

需水量比/%

水泥

21.47 5.80 4.04-59. 3.24 2.08 2.44310

-粉煤灰

50.35

27.94

5.09

1.32

6.36

1.68

0.85

3.0

295

105

2　新型水下不分散剂研制

2.1　N DA 的配合比设计

通过进行砂浆跳桌流动度、28d 强度和浊度指标的正交实验,以确定水下不分散剂中合成水溶性聚合物(水平值为0.2%,0.4%,0.6%)、有机水溶

性物质(水平值为0.02%,0.06%,0.106%)、无机

材料(水平值为0%,0.5%,1.0%)、有机减水保塑剂(水平值为0%,0.5%,1.0%)的最佳掺量,根据积差分析,得到新型水下不分散剂NDA 的配合比见表2.

成分合成水溶性

有机聚合物

有机水溶

性物质

无机

材料

有机减水

保塑剂

掺量2032651 2.2　掺N DA的水泥砂浆及混凝土实验

用水下不分散剂配制水下不分散水泥砂浆和混凝土,其中新型水下不分散剂NDA的掺量为2. 0%,市售水下不分散剂FM、UM的掺量为其推荐值,实验结果见表3.

表3　水下不分散水泥砂浆和混凝土的实验结果

种类

水泥砂浆

流动度

/mm

1h后的流

动度/mm

3d强度

/MPa

28d强

度/MPa

浊度指

标/%

混凝土

水泥/

(kg・m-3)

水/

(kg・m-3)

扩展度

/cm

1h后扩

展度/cm

3d强度

/MPa

28d强

度/MPa

浊度指

标/%

-140-30.458.650420190--20.2.252 NDA24020223.253.510420190434018.235.69 FM24816720.248.59420190453214.228.68 UW23317818.745.510420*********.925.39 2.3　N DA性能及作用机理分析

由表3可见,普通水泥砂浆或混凝土虽然强度

比较高,但抗分散效果差,水泥砂浆浊度指标高达

50%,混凝土的浊度指标高达52%.掺加水下不分

散剂NDA配制的水下不分散水泥砂浆或水下不分

散混凝土的工作性能优良,初始流动性能好,且1h

后损失低.水下不分散水泥砂浆28d强度为53.5

MPa,比基准水泥砂浆仅下降8.7%,水下不分散混

凝土28d的强度为35.6MPa,因而可配制强度为

C30以上的高性能水下不分散混凝土.

新型水下不分散剂NDA的优良性能是各组分

共同作用的结果.其中,聚丙烯类组分为含有长链结

构的高分子聚合物,它在水泥细颗粒体系中,将水泥

细颗粒体吸附到分子链上,通过分子链在水泥细颗

粒之间纵横交叉的“桥梁作用

形成稳定的网状结构,絮凝效果较好.苯乙烯共聚物

是一种表面活性物质,增大了颗粒间相吸的作用,使

多相粗分散体凝聚在一起,起到增稠的作用.高比表

面积的无机材料改善了混凝土拌和物的保水性能,

使混凝土的凝聚性能增加.有机减水保塑剂的减水

作用使水泥混凝土的流动性增加,而保塑成分起到

缓凝、强分散等作用,可延缓水下不分散砂浆中水泥

水化过程,减少流动度经时损失[324].

3　高性能水下不分散混凝土的制备

3.1　水下不分散混凝土的配合比

根据常用水下混凝土的配合比,通过正交实验,

确定了水下不分散混凝土的配合比见表4.

表4　水下不分散混凝土配合比　　　kg/m3

水泥粉煤灰水水灰比砂石水下不分

散剂/%

砂率

450502250.456301040 2.00.38 3.2　水下不分散混凝土的性能3.2.1　新拌水下不分散混凝土的性能

1)抗分散性　为测试水下不分散混凝土在水中的抗分散性,笔者测定了掺NDA的水下不分散混凝土和普通混凝土的浊度指标.

为测试水泥在混凝土倒入水中的流失量,采用酸度计测定p H.再将各组混凝土装入一个多孔( 2 cm)圆筒中,放入50cm深水槽中反复提升5次后测量其重量变化,得到水泥砂浆流失量(见表5).

表5　拌和物的抗分散性实验结果

混凝土种类

扩展度

/cm

浊度指标

/%

p H

水泥砂浆流

失量/%基准混凝土41.54610.2 4.4

水下不分散混凝土46.0611.50.7

　　从表5可以看出,基准混凝土的浊度指标高达46%,水泥砂浆流失量为4.4%,而掺加NDA后,水下不分散混凝土的浊度指标降为8%,水泥砂浆流失量仅0.7%,为基准混凝土的15.9%,说明其抗分散效果很好.

2)水、陆强度比　混凝土的水、陆强度比十分重要.为此进行水下不分散混凝土的水、陆强度对比实验,结果见表6.

表6　水、陆强度对比实验结果

混凝土

类别

3d抗压强度/MPa28d抗压强度/MPa

水上水下水下/水上水上水下水下/水上基准26.0 2.50.1048.312.80.27

水下

不分散

21.619.20.43.537.30.85

　　由表6可知,由于水下不分散剂NDA的高絮凝效果,所配制的高性能水下不分散混凝土具有良好的水中抗分散性,所以其3d和28d的水、陆强度比分别为0.、0.85,大大超过基准混凝土的水、陆强度比.

3)自流平及填充性　水下混凝土由于施工的特殊性,常常不能进行振捣,因此水下混凝土的自流平和填充性显得非常重要.掺加水下不分散剂NDA

91

　第19卷第2期　　　　　　　　　　　　姜从盛等　高性能水下不分散混凝土研究后,测混凝土拌和物扩展度与时间的关系见表7.

表7　拌和物的扩展度与时间的关系

时间/min扩展度/cm扩展度经时损失/cm

046.00

3043.8 2.2

6042.0 4.0

9040.1 5.9

12037.98.1

　　由表7可以看出所配制的水下不分散混凝土拌和物粘稠强,流动性能好,扩展度经时损失低,能缓慢地自动流平和自密实,充填性好.

4)泌水性　掺加水下不分散剂NDA,可提高了混凝土拌和物的保水性,混凝土不发生分层离析和泌水的现象.泌水实验结果见表8,可见当NDA掺量在2.0%以上,基本上就没有泌水现象.

表8　拌和物的泌水实验结果

时间/min

泌水率

未掺NDA掺1.5%NDA掺0.5%NDA

150.70.40.04

30 1.50.70.07

60 2.1 1.00.09

90 2.4 1.20.11

120 2.5 1.30.13

3.2.2　硬化水下不分散混凝土的性能

1)强度及抗分散性　水下不分散混凝土的强度及抗分散性见表9.

表9　水下不分散混凝土的强度及抗分散性

混凝土扩展度

/cm

1h后扩

展度/cm

3d强度

/MPa

28d强度

/MPa

浊度指

标/%

基准--25.8.246

水下

不分散

4221.243.66

　　由表9可知,基准混凝土虽然3d和28d抗压强度要高于水下不分散混凝土,但浊度指标高达46,所以抗水下分散效果很差,不能满足水工混凝土的施工需要;而掺加水下不分散剂NDA后,强度为43.6MPa,虽有些下降,仍可配制C40高性能水下不分散混凝土,且工作性良好,初始扩展度为46 cm,1h后扩展度为42cm,仅损失4cm,且浊度指标为6.

2)抗冲磨性　采用水砂冲磨失重法,作抗冲磨实验结果为基准混凝土,水砂冲磨失重为20679.0 g;水下不分散混凝土,水砂冲磨失重为20679.0g.

3)抗渗性　在静水压力1.2MPa下恒压24h,然后取出试件,测量渗透高度.水下不分散混凝土的抗渗实验结果见表10.

表10　水下不分散混凝土抗渗性

混凝土种类 1.2MPa静水压力下的平均渗透高度/cm 普通7.6

陆上试样 2.3

水下试样10.5

　　由表10可见,由于掺加水下不分散剂后,混凝土的粘聚力增加,水分不易扩散进入混凝土内部,因而抗渗性能良好.

4)抗蚀性　对掺加NDA的水下不分散混凝土进行了抗硫酸盐侵蚀实验,结果见表11.

表11　水下不分散混凝土抗蚀性

混凝土种类抗蚀系数/%

基准混凝土82

掺2.0%NDA水下不分散混凝土83

　　可见,水下不分散剂NDA对水下不分散混凝土抗蚀性无不利影响.

4　结论

1)研制的新型水下不分散剂NDA具有流动度经时损失低、强度损失小、抗分散性能好等特点.

2)掺加新型水下不分散剂NDA的新拌水下不分散混凝土,抗分散性能好,能自流平、自密实,无泌水现象.

3)利用新型水下不分散剂NDA可配制C40高性能水下不分散混凝土,其强度高,抗分散,抗冲磨、抗渗、抗蚀等耐久性能好.

[　参　考　文　献　]

[1]　冯士明.水下不分散混凝土的研究与应用开发[J].混

凝土,2000(7):36-38.

[2]　陈秋声.水下不分散混凝土的研制及应用[J].水利水

电技术,1999(3):47-49.

[3]　吴　能.水下不分散混凝土的配制和应用[J].东北公

路,1997(3):68-69.

[4]　林　鲜.新型水下不分散混凝土的研制及其应用[J].

建筑技术,2001(1):36-36,45.

(下转第34页)　　降低软件的开发和维护成本,提高软件的质量,控制

所构建系统的复杂性.E JB技术将使得Java在企业计算中的地位得到加强,为基于Java的应用系统提供了一个框架,和目前的许多系统和模型相比,E JB 具有许多优越性,种种迹象表明,E JB有可能成为多层结构分布式应用系统的服务器端构件模型的首要选择.

[　参　考　文　献　][1]　Paul J Perrone.J2EE构建企业系统(专家级解决方案)

[M].张志伟,谭郁松,张明杰译.北京:清华大学出版社,2001.

[2]　Vlada Matena,Beth Stearns.J2EE平台上的E JB组件

开发[M].瞿裕忠,陆海涛译.北京:机械工业出版社, 2001.

[3]　G amma E.Design Patterns:Elements of Reusable Ob ject2

oriented S oftWare[M].李英军译.北京:机械工业出版社,2000.

EJB T echnology and Its R eseach

ZHAN G Sheng2li,B I Hai,L IU Kun

(School of Inf orm ation Engi n.,Hubei Polytechnic U niv.,W uhan430068,Chi na)

Abstract:This paper analyzes the Architecture model of E JB,its technique characteristics and application prospect.A comparison is made between E JB and Jave Bean.

K eyw ords:component;enterprise java beans;architecture;architecture model

[责任编辑:张培炼]　　(上接第20页)

R esearch on High Perform ance Non2dispersible Concrete

J IAN G Cong2sheng,CHEN Jiang,L U Lin2nu,DIN G Qing2jun,HU Shu2guang (School of M aterials Science and Engi n.,W uhan U niv.of Technology,W uhan430070,Chi na)

Abstract:In this researce,admixture NDA for advanced non2dispersible underwater concrete was developed. C40high performance non2dispersible underwater concrete added with NDA was manufactured.The mechanism of improving the performance of the concrete by adding the admixture was analyzed.The results indicate that the addition of NDA has advantages of improving workability,decreasing strength loss and enhancing anti-dis2 persion.Fresh non2dispersible underwater concrete added with NDA exhibits superior properties such as anti2dis2 persion,self2compacting and no bleeding.The hardened non2dispersible underwater concrete added with NDA has high strength together with high durability in terms of high anti2abrasion,impermeability and anti2corro2 sion.

K eyw ords:non2dispersible underwater concrete;high performance;Non2disperse additive

[责任编辑:张培炼]