聚羧酸减水剂在宁波轨道交通中的应用

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　　摘要： 应用正交试验方法找出适合工程使用的C25P10配合比设计，研究了聚羧酸减水剂应用于自密实混凝土以及管片混凝土。
　　关键词： 聚羧酸；配合比设计；自密实混凝土；管片
　　1、前言：
　　混凝土聚羧酸盐系高性能减水剂自上世纪80年代中期开发应用于混凝土工程以来，由于其具有高减水率，混凝土塌落度经时损失小，掺量低等优点，为各国所重视和开发，我国目前聚羧酸与混凝土外加剂使用率不高且主要集中应用于重大工程。如水利、水电、海工、桥梁等工程中。宁波地区目前应用聚羧酸盐的重大工程如杭州湾大桥，北仑港二期工程等均获得较好评价，但其在宁波的各商品混凝土公司并未被广泛应用于普通工程中，本文就聚羧酸应用于宁波轨道交通中的部分高性能混凝土要求以及其在地铁、管片中的应用加以阐述，为以后的减水剂和混凝土生产提供一定的技术基础。
　　2、工程概况
　　在宁波轨道交通工程中，除大量各级普通性能混凝土外，亦需要高性能混凝土及预制构件。本文就低强度高抗渗混凝土（C25P10），C55自密实混凝土以及地铁管片预制构件等三个类别加以试验分析，在试验过程中通过轨道交通对混凝土的主要性能的诉求来考察聚羧酸对高性能混凝土要求的满足与否。
　　3、原材料和试验分析
　　
　　3.2、试验分析
　　3.2.1低强度高抗渗（C25P10）混凝土配制。
　　在以往生产试验实践中，抗压强度与抗渗透性能高度比相关性，一般普通混凝土抗渗等级P10时，相对应强度等级C35及以上，抗压等级设计为C25时，抗渗等级对应为P6。本次试验运用聚羧酸及膨胀剂UEA的掺入，使用L934正交试验方法获取比较经济的低强度高抗渗性能混凝土配合比。
　　正交试验法是一种安排多因素试验的方法，有时也称为正交法。正交试验就是根据试验的要求选择影响试验的因素与各个因素所对应的水平，利用正交表格进行试验安排，利用正交表示计算和分析试验结果，其最大的特点为各因素的各种水平之间是均衡搭配的，可利用均衡搭配的试验结果找出全部试验条件下最好的一种。
　　本次试验选取4个影响因素，各因素的水平数均为3个，因此选取4因素3水平的 L9(34) 正交试验表，试验方案及结果见表一所示。
　　表一 L9(34)的试验方案与计算结果
　　
　　从以上数据可以看出，各因素对强度和抗渗性能影响程度顺序为水灰比>聚羧酸掺量>膨胀剂掺量=粉煤灰掺量，这与实际应用情况相吻合，在优化配合比时，采用A1B1C3D1组合是能够满足力学指标要求的。
　　3.2.2自密实混凝土的试验研究
　　在地下轨道交通中，有部分混凝土必须采用自流平混凝土作为要求，较多的是C55自流平混凝土，自密实混凝土具优异的施工性能，包括良好的流动性，优异的间隙通过性以及抗离析性能，其将流动性、塑性、抗离析性协调统一在一起。本文通过比对聚羧酸与萘系减水剂的差异，通过对其工作性的评价，选择适用于轨道交通施工的混凝土配合比。
　　3.2.2.1试验采用固定砂石体积法配合比计算
　　该方法在保证强度的基础上，体现了按工作性要求设计自密实混凝土的原则，认为粗集料的体积含量和砂在砂浆中的体积含量是影响拌合物流动性的重要参数，以此区别于普通混凝土配合比。
　　3.2.2.2对比聚羧酸与萘系减水剂应用于自密实混凝土
　　表二 萘系减水剂性能
　　
　　自密实评价按R1/R2值确定，当R1/R2>0.85，自密实性优良，当R1/R2=0.75-0.85，自密实性良好，当R1/R2<0.75，自密实性差。
　　表三 聚羧酸减水剂性能
　　
　　经比对，聚羧酸的工作性能明显优于萘系减水剂，故而选择减水效率高的聚羧酸作为自流平混凝土的减水剂类型，在进一步的试验中发现，低水胶比、高砂率、高矿物掺合料是保证自密实混凝土工作性能的良好途径。
　　3.2.3聚羧酸在宁波轨道交通管片混凝土中的应用
　　目前我公司管片生产工艺流程如下：
　　
　　通过改变聚羧酸减水剂掺量和用水量，考察混凝土坍落度大小对管片生产的影响，结果见表四
　　表四 聚羧酸减水剂不同掺量条件对混凝土性能影响
　　
　　由表四可以看出，同等水灰比条件下时，坍落度小的混凝土抹面收光时间短，而相同坍落度时，水灰比小的混凝土抹面时间短，由于管片在生产过程中，在混凝土浇筑成型完毕后，需要静停一段时间，在混凝土达到一定硬度之后，对管片进行收光抹面，如果静停时间不够长，在硬度未达到收光时，管片在蒸养后会导致成品表面出现起鼓，酥松，气泡等严重影响质量及外观的现象，为保证质量，在满足施工条件时，尽可能降低水灰比、减少坍落度、缩短抹面时间，并将坍落度控制在30-60mm,水灰比<0.31。
　　目前生产表明，聚羧酸减水剂在管片生产应用是成功的。
　　4、结束语
　　混凝土聚羧酸减水剂具高效减水率、低掺量、保坍性好、可用更多的矿物掺合料取代水泥，是可利用其实现多种高性能混凝土的外加剂。随着聚羧酸外加剂技术的发展，在往后混凝土外加剂的应用中，它将逐步替代萘系外加剂是无疑的。
　　
　　注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。

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