早强型聚羧酸减水剂在叠合板制备的应用

2021-07-29逄建军贺佳潘思娟徐美清钟明云

商品混凝土 2021年7期

逄建军，贺佳，潘思娟，徐美清，钟明云

（1. 重庆富皇建筑工业化制品有限公司，重庆 400707；2. 重庆绿色建筑材料工程技术研究中心，重庆 400707；3. 重庆富典建筑工业化制品有限公司，重庆 402560）

0 引言

装配式建筑结构体系中楼板是重要受力部件，具有承受荷载、传递荷载的作用，叠合板由预制地板和后浇层叠合而成，结合装配式楼板和现浇楼板的优点，近年来应用广泛[1]。混凝土叠合板制备过程主要有：钢模板清理→固定模板涂水性脱模剂→绑扎钢筋与布筋→混凝土浇筑振捣→表面粗糙处理→入窑→拆模吊装[2]。表面粗糙处理的目的是为了后期浇筑混凝土有更好的握裹力[3]。GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》规定粗糙面面积不宜小于结合面的 80%，预制板的粗糙面凹凸深度不小于 4mm[4]。常见粗糙处理方法有人工拉毛法、压痕法和冲毛法等[2]。

目前聚羧酸减水剂与不同叠合板生产过程的磨合存在较大差异，因此要寻找叠合板提质增效且兼顾强度和拉毛的控制过程手段是非常必要的。

1 试验材料与方法

1.1 试验材料

富皇 P·O42.5 水泥的比表面积为 355m2/kg，45μm 筛余量 2.9%，3d 抗压强度 27.5MPa，28d 抗压强度 50.5MPa；其化学组成由表 1 所示。

表1 水泥的化学成分分析 %

硫氰酸钠（NaSCN），工业级，西陇化工；丙烯酸（AA），工业级，兰州石化；OXVR-807（M = 5000）；工业级，奥克化学；丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DAC），分析纯，山东帆航；过硫酸铵，分析纯，西陇化工；维生素 C，食品级，石药集团；巯基乙酸，工业级，鑫昌化工；森拓早强减水剂（ST-Z）；聚羧酸系高性能减水剂（PC-H，40%）。

1.2 早强型聚羧酸减水剂的制备

常温下，向三口瓶中加入一定量的甲基烯丙基聚氧乙烯醚和去离子水。搅拌待其溶解后，加入过硫酸铵，搅拌 5min 后，分别将丙烯酸与丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的水溶液和维生素 C 水溶液在 2.5 h 内滴加至四口瓶中。滴加结束后，搅拌反应 1h。反应结束后，加入质量分数为 30% 的氢氧化钠中和至 pH=7，补水至含固量 40%，得淡黄色透明黏稠状液体。减水率为 26%（折固掺量 0.2%），编号 PC-Z，其化学结构由图 1 所示。

图1 所制备聚羧酸减水剂化学结构图

1.3 产品性能测试

混凝土强度测试：在坍落度为 (200±10)mm 时，分别测试标养室（20℃）下，C30 混凝土 18h 和 24h 抗压强度。其中 C30 混凝土配合比为 m(水泥) : m(石灰石粉) : m(精品砂) : m(石粉砂) : m(卵机砂): m(0.5~1 石子) : m(1~2 石子) : m(水) = 250:50:226:226:454:256:766:135。

拉毛时间测定：试模振动 60s 后，浆体上浮，静置养护，用混凝土捣棒依靠自身重力在混凝土表面拉毛，有 4～6mm 的深度且不返浆即为可以拉毛。重复 3 次。

凝结时间测定：参照 GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》进行测定。

2 试验结果与讨论

2.1 温度对混凝土早强性能的影响

叠合板生产全年生产温度变化较大，因此探讨不同温度下不同聚羧酸减水剂对混凝土的早强性能的影响，其结果见表 2 和图 2。

由表 2 和图 2 可知，由于温度会影响水泥水化，对混凝土早期强度影响较大，温度越高早期强度越高。PC-Z 在不同温度下早强性能最好。

表2 温度及外加剂对不同龄期强度的影响 MPa

图2 温度及外加剂对不同龄期强度的影响

2.2 硫氰酸钠对混凝土早强性能的影响

于标养室（20℃）探讨硫氰酸钠不同掺量对混凝土早强的影响，其结果见表 3 和图 3。由表 3 和图 3 可知，硫氰酸钠能提高混凝土早期强度，且随掺量增加强度呈现增加后缩小趋势。当掺量为 0.3% 时，强度增加最多。但使用该物质时要考虑整个混凝土体系的碱含量。

图3 硫氰酸钠对混凝土早期强度的影响

表3 硫氰酸钠对混凝土早期强度的影响 MPa

2.3 早强型聚羧酸减水剂掺量对拉毛时间的影响

环境温度为 10℃ 时，探讨外加剂掺量对混凝土坍落度和拉毛时间的影响，其结果见表 4 和图 4。

由表 4 和图 4 可知，随着外加剂掺量的增加，混凝土坍落度逐渐增加，拉毛时间呈先平缓增加后急速增加趋势。因此外加剂掺量影响坍落度进而影响拉毛时间最终影响施工效率。为提高效率可将外加剂折固掺量控制在 0.25%～0.32%，坍落度控制在 170～220mm，此时拉毛时间可控制在 10～75min。

表4 外加剂掺量对坍落度和拉毛时间的影响

图4 外加剂掺量对坍落度和拉毛时间的影响

2.4 早强型聚羧酸减水剂掺量对凝结时间的影响

早强型聚羧酸减水剂掺量对混凝土凝结时间的影响见表 5 和图 5。

由表 5 和图 5 可知，随外加剂掺量增加凝结时间呈逐渐增加趋势，最大差距在 1h。由于聚羧酸减水剂属于络合吸附型分散剂，羧酸根吸附钙离子而延缓水泥水化[5]。因此叠合板要想提质增效、降低成本，可将坍落度控制在相对较低范围。这样既能节省外加剂又能缩短凝结时间。

表5 外加剂掺量对凝结时间的影响

图5 外加剂掺量对凝结时间的影响

2.5 叠合板制备控速步骤分析

C30 叠合板制备流程如图 6 所示。钢板模具清理及除锈和固定模具喷涂水性脱模剂（水性脱模剂的成膜时间是 20～30min）一般不会影响工程进度，影响制备进度最大的是布筋绑扎和布料拉毛过程。绑扎一块叠合板需要 15min 左右，整个布料过程一般 30 分钟，2 方混凝土能布 6 块叠合板左右。依据 2.3 发现坍落度控制200mm 以内、拉毛控制在 30min 内时，布筋绑扎为控速步骤；当坍落度控制 240mm 以上时拉毛超过 150min，拉毛为控速步骤。因此在人员配置时可增加布筋人员减少布料和拉毛人员。将坍落度控制 200mm 左右，拉毛时间 30min 左右即可入窑蒸养。