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聚羧酸系高性能减水剂在商品混凝土中的应用及成本分析

聚羧酸系高性能减水剂在商品混凝土中的应用及成本分析

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  不少学者和专家认为在商品混凝土(C10-C30,水胶比大、胶凝材料总量小)中使用聚羧酸系高性能减水剂性能受到局限,成本上更受到限制,所以认为聚羧酸系高性能减水剂更适宜于在胶凝材料总量高、水胶比小的高强、大流动的高性能混凝土中使用。

  但是毕竟聚羧酸高性能减水剂的生产环境和使用都彰显了他绿色环保的优点。因此C30以下商品混凝土如能广泛使用低成本聚羧酸系高性能减水剂,那应该是混凝土技术上的进步,也是混凝土业界对环境的贡献。本文的主要目标就是要开发一种低价位、高性能的可以在高水胶比、低胶凝材料混凝土中,在低减水剂掺量情况下,能够发挥好效果的聚羧酸系高性能减水剂产品。

  一、产品的设计

  A. 设计要点

  1: 产品须考虑商品混凝土工厂使用方便。所有聚羧酸产品的设计应与目前使用的萘系缓凝高效减水剂操作习惯接近,不能有太大的改变(包括掺量、掺加方法等等);

  2: 考虑用不同吸附速度的成份及不同分子结构的聚羧酸配合使用,使产品在较低掺用量时也能发挥较好的效果,以降低成本;

  3: 产品设计必须考虑商品混凝土所用材料包括水泥、粉煤灰、矿粉、砂、石等的多变性以及质量的波动性,尽量减少聚羧酸系高性能减水剂对混凝土材料多变和波动的敏感性。

  4: 设计的聚羧酸系高性能减水剂在商品混凝土中的最终混凝土单位使用成本,要低过脂肪族、萘系等缓凝高效减水剂的单位使用成本。

  5: 为了减少运输成本,长途运送采用大于40%的浓缩型产品,送到复配厂或搅拌站,加水稀释后使用;运送本地的搅拌站,则采用已稀释好的成品,可直接使用。

  B. 试验及使用的聚羧酸产品规格

  1:萘系缓凝高效减水剂,(WD-SP8A, 长沙市韦东建材有限公司生产) 比重1.160±0.02、固体含量30±2%、pH 8.5—10,掺量1.8%,减水率约16%

  2:聚羧酸高性能减水剂,(WD-SP10,长沙市韦东建材有限公司生产)比重1.02±0.01、固体含量9.5±1%、pH 6.8—7.5,掺量1.8%,减水率约20%

  二. 用萘系缓凝高效减水剂、聚羧酸系高性能减水剂做水泥净浆流动度的试验情况:

  1. 外加剂样本:WD-SP8A/WD-SP10

  2. 水泥净浆流动度的试验情况:

  用WD-SP10与市场萘系缓凝高效减水剂测试水泥净浆流动的情况及半小时后流动度损失情况以及不同掺量的流动度测试情况(见下表)。


减水剂

掺量%
流动度(mm)

1%

1.1%

1.2%

1.3%

1.4%

1.5%

萘系WD-SP8

初始

100

100

110

120

135

150

半小时后

100

100

聚羧酸
WD-SP10

初始

130

140

145

160

190

220

半小时后

100

110

110

130

150

180

  表中所用聚羧酸高性能减水剂WD-SP10:比重1.015、固体含量9.5、pH 7.2,掺量1.8%,减水率20.5%

  表中所用萘系高效减水剂WD-SP8A:比重1.164、固体含量29.6%、Ph9.2,掺量1.8%,减水率约16.2%

  表中所用水泥为宁乡南方。

  从水泥净浆流动度的试验情况可以看出,用WD-SP10的流动度和流动度损失都较萘系缓凝高效减水剂好得多。

  3. 配制C10-C55混凝土的试验情况:

  本次研究在长沙的部分商品混凝土企业作为试点,选用本省市场占有最大量的三个水泥厂的水泥,(宁乡南方、坪塘南方、浏阳南方)用WD-SP10聚羧酸减水剂与市场上萘系缓凝高效减水剂作对比试验。

  试验配制C10-C55以下混凝土,以相同掺量减水剂、坍落度基本相近为原则,调整水胶比的情况下的对比,详细试验结果见下表:

  

 

  

 

  

 

  说明:1:上表中所用砂为湘江河段中砂,细度模数为2.7,含水率5.5%,含泥量1.2%

  2:上表中所用卵石为湘江河段天然和卵石,级配良好,含水率0.85%,含泥量0.2%

  3:上表中C10-C25所使用的为PC.32.5水泥,其他都为PO.42.5水泥。

  4:上表中C50-C55所使用的粗骨料为湖南中盛建材生产的碎石,级配良好,压碎值13.1

  上表试验结果,WD-SP10在所有使用水泥中表现的强度、坍落度、和易性、可泵性均比萘系减水剂优胜。在相同胶凝材料和相同坍落度的情况下调整水胶比,聚羧酸减水剂较萘系减水剂在强度的增长上高了一个档次,平均增长一个强度等级。因此,就减水剂性能而言、用WD-SP10聚羧酸高性能减水剂在商品混凝土中使用时大有潜力可挖的。

  三.用聚羧酸系高性能减水剂,配制C10-C55商品混凝土的实际使用情况:

  综合上述实验,以下重点介绍和分析商品混凝土采用聚羧酸系高性能减水剂与市场上萘系减水剂相对比,应用及成本的分析。

  从上表可以看到,在胶凝材料相同、坍落度基本相同的情况下,聚羧酸减水剂较萘系减水剂而言:

  第一:提高了减水率、减少了泌水比。

  第二:改善了保水性及和易性,增加了坍落度。

  第三:强度增长非常可观。

  综上所述,聚羧酸系高性能减水剂在性能上已显示了强烈的优越性。

  成本分析:

  价格:

  1:目前长沙市场上萘系减水剂(30%固体含量)价格在1900——2000元/吨之间,(平均价为1950元/吨)

  2:长沙市韦东建材公司生产的SPl0(固体含量9.5%±1、比重1.02±0.01)的价格为2150元/吨。

  以两种减水剂的平均差价来计算,在混凝土单位成本中外加剂的直接成本增加了近1.5元/立方。但强度上涨了近一个等级。

  混凝土一个强度等级平均价差为12元/立方。也就是说,使用聚羧酸减水剂相当于每方混凝土节约10元左右。

  结束语:

  1.本文中所设计的产品WD-SPl0聚羧酸系高性能减水剂经过大量试验(对近10种水泥的试验),都表现了较好的适应性。聚  羧酸系高性能减水剂是低氯、低碱,生产时不添加甲醛,生产环境不排放、不污染的绿色环保型产品,应该大力推广使用。

  2.商品混凝土采用聚羧酸系高性能减水剂WD—SPl0在坍落度、坍落度损失、和易性、可泵性和强度等方面都表现了良好的性能,并且可以大幅降低水泥用量,从而降低水化热满足混凝土耐久性的要求,从整体上降低混凝土的整体成本。

  3.从试验和应用的情况看,新型聚羧酸系高性能减水剂,在所有的商品的混凝土中均表现了较好的性能及较低的成本,得到迅速的推广使用。初步统计江浙和沿海城市中已有超过5/3以上的的商品混凝土企业在使用。

  4.应该指出在实际使用中,聚羧酸系高性能减水剂与市场上常用缓凝高效减水剂一样,对—部分水泥、粉煤灰的适应性表现不够理想,对砂的细度,细粉量比例,含泥量以及人工砂(石粉)的细粉量和石子中的石粉量的变化,比较敏感。在设计聚羧酸产品时,虽已考虑尽量减少这些影响,但还不可能完全解决。这需要外加剂厂家与商品混凝土企业进行沟通、试验和协调。对产品的适应性作针对性调节,对混凝土的配合比作适当的调整等。