C20超缓凝混凝土的制备研究

C20超缓凝混凝土的制备研究

 

陈庭，刘先国，王松亮，朱丽芬

（徐州中联混凝土有限公司，江苏  徐州  221100）

 

［摘   要］本文对比了三种缓凝剂在配制 C20 超缓凝混凝土时混凝土性能的差异，结果表明：采用乙二胺四亚甲基磷酸、氨基三亚甲基磷酸和蔗糖按照质量比4:4:3 制备出的复合超缓凝剂，应用于超缓凝混凝土中，其工作性能和凝结时间的稳定性均优于葡萄糖酸钠和蔗糖，力学性能亦完全满足要求。

［关键词］混凝土；超缓凝；复合缓凝剂

0 前言

钻孔咬合桩是一种深基坑围护结构，起着挡土、阻水的作用，与地下连续墙相比，其施工成本低、对地质条件的适应性强，因此在地铁等诸多工程中得到了较为广泛的应用^[1-4]。在钻孔咬合桩施工过程中，为保证后续施工的钻孔桩与前期施工完毕的钻孔桩相互咬合连成一个整体，常要求混凝土的凝结时间延长至60～80 小时^[1,3]，且由于是桩基施工，需要浇筑时的混凝土具有良好的流动性和粘聚性。

徐州轨道工程新元大道站等诸多工程的钻孔咬合桩都采用了缓凝时间为70h 左右的 C20 超缓凝混凝土。经过了大批量的试配和施工现场的调研，配制出了和易性满足施工要求、凝结时间满足桩基切割要求、力学性能适度的超缓凝混凝土。

1 原材料

（1）淮海中联 P·O42.5 水泥，28d强度为 52.7MPa。

（2）矿粉：徐州中诚矿粉，比表面积425m²/kg，28d 活性指数 101%。

（3）粉煤灰：国华Ⅱ级灰，需水量比 99%。

（4）天然河砂：Ⅱ区中砂，细度模数 2.6，含泥量1.2%。

（5）碎石：公称粒径 5～25mm，含泥量0.4%。

（6）水：市政自来水。

（7）减水剂：苏博特 PCA，减水率18%。

（8）缓凝剂：蔗糖、葡萄糖酸钠、乙二胺四亚甲基磷酸、氨基三亚甲基磷酸。

（9）天然河砂：Ⅱ区中砂，细度模数 2.6，含泥量2.4%。

2 试验方法

由于混凝土的强度等级较低，且对拌合物的流动性和粘聚性要求较高，因此，选用粉煤灰作为混凝土的掺合料，掺入比例为50%。减水剂采用苏博特的聚羧酸减水剂，保证混凝土的工作性能。缓凝剂单独加入，以保证混凝土的凝结时间可调整，具体配合比如表 1 所示。混凝土的凝结时间、坍落度等工作性能参照GB /T 50080—2002《普通混凝土拌合物性能试验方法》执行，混凝土的抗压强度参照 GB /T 50081—2002《普通混凝土力学试验方法》执行。

                 

3 试验结果及分析

3.1  葡萄糖酸钠对超缓凝混凝土性能的影响

相对于其他缓凝剂而言，葡萄糖酸钠由于其保坍性能较好、用量与凝结时间的线性关系较好且价位适中，是目前应用最为广泛的缓凝剂，因此首选的技术方案是葡萄糖酸钠超量使用实现混凝土凝结时间延长的目的。试验结果如表2 所示。

试验结果表明，葡萄糖酸钠的过量使用会加剧拌合物的泌水，当葡萄糖酸钠的用量达到1.2kg/m³，混凝土拌合物出现了严重的泌水，使得混凝土的粘聚性变差，已不能满足桩基对混凝土工作性能的要求，此时混凝土的终凝时间为59h（刚达到超缓凝混凝土对凝结时间要求的临界值）。因此单独采用葡萄糖酸钠作为超缓凝混凝土的缓凝剂并不可行。从混凝土力学性能的检测结果来看，葡萄糖酸钠用量的增加会降低混凝土7d 抗压强度，而对 28d 强度的影响较小。

3.2  蔗糖对超缓凝混凝土性能的影响

蔗糖具有相对葡萄糖酸钠更长的凝结时间，在其售价低于葡萄糖酸钠的时期被大量使用。其对混凝土的保坍作用较好，并可适度提升混凝土的粘聚性，此次试验将蔗糖作为超缓凝混凝土的缓凝剂，试验结果如表3 所示。

试验结果表明，相对于葡萄糖酸钠而言，蔗糖的用量与混凝土凝结时间的线性关系较差，但混凝土的凝结时间随着蔗糖用量的增加而延长的趋势是稳定的，当蔗糖用量达到1.2kg/m³，混凝土拌合物的凝结时间完全可以满足超缓凝混凝土的要求，且混凝土拌合物的粘聚性较好。与葡萄糖酸钠相似，蔗糖的用量对混凝土7d 抗压强度有一定的影响，对 28d 抗压强度几乎没有影响。因此，蔗糖作为超缓凝混凝土的缓凝剂可以完全满足施工要求。

然而，蔗糖对凝结时间的影响受环境温度的干扰，而徐州地区地下岩层结构较为复杂，有软土层，也有坚硬的岩石层，许多地区地下水丰富，因而钻孔时，桩孔的温度变化较大，而桩孔的环境相对较为封闭，改变桩孔内部温度难度较大，因此选用蔗糖作为缓凝剂在徐州轨道工程的施工中存在一定的风险。

3.3  复合缓凝剂对超缓凝混凝土性能的影响

在水处理药剂中，有机磷阻垢剂具有良好的螯合作用，可以有效地抑制水泥的早期水化，其中的磷酸基团还具有较强的缓凝作用，因而有机磷阻垢剂中的一些产品已在水泥砂浆和混凝土中得到了一定的应用，其中乙二胺四亚甲基磷酸和氨基三亚甲基磷酸已作为砂浆稳塑剂的重要组分在休眠砂浆中得到了较为广泛的应用。且有机磷阻垢剂对温度的敏感性远低于蔗糖。因而，通过系列试验，确定了乙二胺四亚甲基磷酸、氨基三亚甲基磷酸和蔗糖按照质量比4:4:3 制备出复合超缓凝剂，将其应用于超缓凝混凝土的制备中，试验结果如表 4 所示。

 

试验结果表明，复合缓凝剂的用量对混凝土的凝结时间影响低于葡萄糖酸钠和蔗糖，但混凝土拌合物的工作性能稳定性要优于前两者，当复合缓凝剂用量达到1.6kg/m³，混凝土的凝结时间满足超缓凝的施工要求，复合缓凝剂对混凝土力学性能的影响与葡糖糖酸钠类似，其在混凝土中的应用对混凝土28d 抗压强度几乎没有影响，这些都与有机磷阻垢剂稳定的螯合结构相关。复合缓凝剂配制出的超缓凝混凝土具有优于葡萄糖酸钠和蔗糖的工作性能及凝结时间稳定性，在超缓凝混凝土的施工中更为可靠、安全。

4 结论

（1）由于葡萄糖酸钠的过量使用会加剧混凝土拌合物的泌水，其不适宜单独作为超缓凝混凝土的缓凝剂。

（2）蔗糖作为缓凝剂制备超缓凝混凝土时，凝结时间完全可以满足超缓凝混凝土的要求，且混凝土拌合物的粘聚性较好。

（3）复合缓凝剂配制出的超缓凝混凝土具有优于葡萄糖酸钠和蔗糖的工作性能及凝结时间稳定性，在超缓凝混凝土的施工中更为可靠、安全。

 

参考文献

[1] 李用敏．超缓凝混凝土的探索[J]．广东水利水电，2002(4):9-10．

[2] 陈连发，陆洋．配合比参数对超缓凝混凝土性能的影响研究[J]．混凝土与水泥制品，2015(1): 27-32．

[3] 王亚强．超缓凝混凝土在深钻孔咬合桩中的配合比设计及应用[J]．浙江建筑，2006,23(11):40-43．

[4] 刘 勇，李世华，李章建，等．超缓凝大掺量矿物掺合料混凝土的配制及在钻孔咬合桩中的应用[J]．建筑施工，2014(11):1298-1300．

 

［作者简介］陈庭 ，男，本科，工程师，从事商品混凝土的生产和研究工作。