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聚羧酸減水劑性能測試及應用過程注意事項

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 瀏覽： 發布日期：2019年09月12日 08:54:07【大 中 小】

　　聚羧酸減水劑具有綠色環保、減水率高、水泥適應好、混凝土坍損小的優點，且冬季使用不會因為硫酸鈉結晶而造成抽料系統堵塞的優點。但是冬季低溫施工要求在一定的溫度條件下混凝土施工需要摻加防凍型減水劑，聚羧酸同傳統萘系、氨基、脂肪族減水劑相比溶液體系還是存在較大差異的。本文闡述了聚羧酸防凍減水劑從配方設計、相容穩定性、工作液低溫耐候性、混凝土抗凍效果評定以及工程使用應注意的相關事項等內容。h5G膩子膠粉_可再分散乳膠粉_羥丙基甲基纖維素_聚丙烯纖維_木質纖維素_北京萬圖明科技有限公司

　　混凝土冬季施工在平均氣溫低于-5℃條件下必須摻加防凍劑或防凍減水劑方可進行，因為水在低溫條件下從液體轉化成冰體積將有10%左右的膨脹，這種情況下新澆筑混凝土如果強度達不到抗凍臨界值，在非約束條件下水的凍脹會在混凝土內部產生很大的應力，從而對新生混凝土水化結構產生不可修復的傷害，出現在表層：引起疏松、空鼓、起砂、露石，產生在內部：將造成混凝土強度永久性降低、抗滲、抗碳化等耐久性指標劇烈下降，情況嚴重的甚至造成結構報廢，拆除的嚴重后果。h5G膩子膠粉_可再分散乳膠粉_羥丙基甲基纖維素_聚丙烯纖維_木質纖維素_北京萬圖明科技有限公司

　　基于這種原理我們在防凍減水劑防凍效果的設計方面可以考慮：h5G膩子膠粉_可再分散乳膠粉_羥丙基甲基纖維素_聚丙烯纖維_木質纖維素_北京萬圖明科技有限公司

　　1、減水組份——減少混凝土體系內部自由水的含量，降低冰的生成數量;h5G膩子膠粉_可再分散乳膠粉_羥丙基甲基纖維素_聚丙烯纖維_木質纖維素_北京萬圖明科技有限公司

　　2、早強劑——通過提高混凝土早期強度，使體系出現有害凍脹之前強度達到抗凍臨界值，自身產生抗凍能力抵御凍害(減水劑減水減小水膠比也可產生此效果，也就是-5—0℃摻加高效減水劑也可施工的原因);h5G膩子膠粉_可再分散乳膠粉_羥丙基甲基纖維素_聚丙烯纖維_木質纖維素_北京萬圖明科技有限公司

　　3、防凍組份——通過引入防凍組份使混凝土體系內部的水溶液冰點降低，在低溫條件下不結冰或少結冰;h5G膩子膠粉_可再分散乳膠粉_羥丙基甲基纖維素_聚丙烯纖維_木質纖維素_北京萬圖明科技有限公司

　　4、引氣組份——通過引入一定量的封閉氣泡，以來阻斷毛細孔的聯通，使冰有線狀分布轉化為點，使其應力疊加打破，同時一個封閉的氣泡還可作為均勻分布的緩沖墊吸收該應力以減小凍脹破壞。h5G膩子膠粉_可再分散乳膠粉_羥丙基甲基纖維素_聚丙烯纖維_木質纖維素_北京萬圖明科技有限公司

　　2試驗設計、方法和材料h5G膩子膠粉_可再分散乳膠粉_羥丙基甲基纖維素_聚丙烯纖維_木質纖維素_北京萬圖明科技有限公司

　　聚羧酸減水劑相對于傳統萘系、脂肪族減水劑具有減水率高、坍落度保持效果好等特點，近年來聚羧酸減水劑的使用范圍逐步提升在減水劑市場占據并主導，但是由于其自身原材料及分子結構組成的差異也造成與傳統減水劑相比，在使用環境(PH值、離子濃度方面)、小料使用組合、性能穩定性方面顯示出較強的選擇性。所以冬季低溫使用聚羧酸防凍減水劑配方設計，要兼顧減水、引氣、防凍、阻銹、氯離子、堿含量等各個方面的限制要求(不同結構、部位及使用環境具體要求不同，如果一味追求參數指標勢必造成配方設計難度提高或成本壓力，具體還要緊密參照相關混凝土施工技術規范中相應規定如氯離子、堿含量及氨釋放等)。下面就結合我公司某系列防凍減水劑產品配方設計及使用混凝土使用效果低溫抗凍模擬驗證的整個過程，實驗結果依據JC 475-2004進行性能評價。h5G膩子膠粉_可再分散乳膠粉_羥丙基甲基纖維素_聚丙烯纖維_木質纖維素_北京萬圖明科技有限公司

　　首先明確我們目標防凍減水劑不同抗凍等級的摻量范圍，一方面來為我防凍工作液確定減水、含氣量、早強、降低冰點——防凍等組份比例計算框架樹立參考坐標，如抗凍等級-5℃、-15℃防凍減水劑摻量以3-5%計，那么減水組份用量就可通過對比常用減水劑摻量(如1.8%)來計算;再就是很多的早強防凍成份要達到一定效果其在膠材體系內的有效摻量要求較高，就常用各類無機鹽類早強(防凍)組分一般要求0.5%、醇胺類以3/萬起步，若是液體防凍減水劑摻量定的太低的話，為滿足使用效果就要很高的無機成分用量，但低溫狀態下很多鹽類溶解度有限，有機類早強劑一般會伴隨初期的緩凝，一樣會稀釋掉防凍配方的效果。參考傳統粉劑防凍劑(防凍減水劑)使用-5℃、-10℃、-15℃等抗凍等級其摻量范圍一般在3-5%，所以建議聚羧酸防凍減水劑同等級抗凍摻量不建議低于上述范圍。h5G膩子膠粉_可再分散乳膠粉_羥丙基甲基纖維素_聚丙烯纖維_木質纖維素_北京萬圖明科技有限公司

　　其次考慮防凍劑工作液穩定性及正常使用(拌合站抽料泵，低溫抽吸能力等)情況，建議體系固含量控制在30%以內，這樣在上條目摻量指導下先明確，減水劑、引氣、消泡劑等使用固含量(這部分因套用常規減水劑用量計算推導這里就不在復述)。該減水組份固含用量與目標值之差值就可框定早強防凍組份用量。h5G膩子膠粉_可再分散乳膠粉_羥丙基甲基纖維素_聚丙烯纖維_木質纖維素_北京萬圖明科技有限公司

　　液體防凍劑與粉劑不同，要求其各組成成分為一種穩定、共容的，在性能上并能相互補充，甚至產生我們所期待的那種疊加效應，所以各種材料之間復合使用時，首要考慮的就是在防凍減水劑常規PH環境下各組分之間不能發生如氧化-還原、沉淀、結晶等影響效果的反應展。根據上述材料配伍實驗對比這里特別指出，硫代硫酸鈉(較強的還原性)不能與硝酸鹽、亞硝酸鹽等氧化劑及鈣鹽復合使用;碳酸鹽、硫酸鹽與鈣鹽同時復合使用會出現碳酸鈣沉淀;銨鹽、尿素及硫氰酸鈉等有刺激氣味釋放風險的物質不能用于民用建筑及自來水工程(使用前需再次確認);預應力混凝土對氯離子有嚴格引入量限制;鈣鹽用量較大時在較高PH環境下會出現氫氧化鈣沉淀等情況需注意;h5G膩子膠粉_可再分散乳膠粉_羥丙基甲基纖維素_聚丙烯纖維_木質纖維素_北京萬圖明科技有限公司

　　附參考表1：常見工業品溶解度列表(摘自維基解密——溶解度表)h5G膩子膠粉_可再分散乳膠粉_羥丙基甲基纖維素_聚丙烯纖維_木質纖維素_北京萬圖明科技有限公司

　　同時對比早強效果(詳見早強劑系統對比試驗)這樣我們就可再次縮小材料選擇范圍：亞硝酸鈉、亞硝酸鈣、氯化鈣、三乙醇胺、三異丙醇胺、甲醇、乙二醇、甲酸鈣、硫氰酸鈉等;通過價格-用量-性能對比，亞硝酸鈉、氯化鈣、甲醇、甲酸鈣(0℃溶解度較小)、硫氰酸鈉、三乙醇胺等，這里指出一點上面附表1所指溶解度一元溶液體系就是一種溶質在水中的溶解度，而我們配置工作也為多元溶液體系，各溶質之間或會存在相互干擾，配合時需注意但也可利用某種溶質又是其它溶質的溶劑的特點來助溶、增溶。h5G膩子膠粉_可再分散乳膠粉_羥丙基甲基纖維素_聚丙烯纖維_木質纖維素_北京萬圖明科技有限公司

　　至此我們簡單對比攪拌站常用減水劑(C30摻1.8%——5H以200kg計)選出幾組防凍減水劑配方如下(經過實驗篩選出現沉淀、分層、溶解不完全或在一定負溫條件下儲存。h5G膩子膠粉_可再分散乳膠粉_羥丙基甲基纖維素_聚丙烯纖維_木質纖維素_北京萬圖明科技有限公司

附表1常見工業品在水中的溶解度列表，以化學品中特征元素的拼音順序排列。所有數據均為1atm下的數據，單位為g/100g水。
物質 化學式 0℃ 10℃ 20℃ 30℃ 40℃ 50℃ 60℃ 70℃ 80℃ 90℃ 100℃
氨 NH3 88.5 70 56 44.5 34 26.5 20 15 11 8 7
硫代硫酸銨 (NH4)2S2O3 　 　 2.15 　 　 　 　 　 　 　 　
硫氰酸銨 NH4SCN 120 144 170 208 234 　 346 　 　 　 　
氯化鈣 CaCl2 59.5 64.7 74.5 100 128 　 137 　 147 154 159
乙酸鈣 Ca(C2H3O2)2·2H2O 37.4 36 34.7 33.8 33.2 　 32.7 　 33.5 31.1 29.7
硝酸鈣 Ca(NO3)2·4H2O 102 115 129 152 191 　 　 　 358 　 363
亞硝酸鈣 Ca(NO2)2·4H2O 63.9 　 84.5 104 　 　 134 　 151 166 178
甲酸鈣 Ca(HC0O)2 16.1 　 16.6 　 17.1 　 17.5 　 17.9 　 18.4
碳酸鋰 Li2CO3 1.54 1.43 1.33 1.26 1.17 1.08 1.01 　 0.85 　 0.72
氯化鋰 LiCl 69.2 74.5 83.5 86.2 89.8 　 98.4 　 112 121 128
甲酸鋰 HCO0Li 32.3 35.7 39.3 44.1 49.5 　 64.7 　 92.7 116 138
氟硅酸鋰 Li2SiF6.2H2O 　 　 73 　 　 　 　 　 　 　 　
硝酸鋰 LiNO3 53.4 60.8 70.1 138 152 　 175 　 　 　 　
亞硝酸鋰 LiNO2 70.9 82.5 96.8 114 133 　 177 　 233 272 324
硫酸鋰 Li2SO4 36.1 35.5 34.8 34.2 33.7 　 32.6 　 31.4 30.9 　
氯化鋁 AlCl3 44.9 46.3 　 47 　 　 46.5 　 　 　 　
氯化鋁，六水 AlCl3·6H2O 43.9 44.9 45.8 46.6 47.3 　 48.1 　 48.6 　 49
氟化鋁 AlF3 0.56 0.56 0.67 0.78 0.91 　 1.1 　 1.32 　 1.72
物質 化學式 0℃ 10℃ 20℃ 30℃ 40℃ 50℃ 60℃ 70℃ 80℃ 90℃ 100℃
硝酸鋁 Al(NO3)3 60 66.7 73.9 81.8 88.7 　 106 　 132 153 160
硫酸鋁 Al2(SO4)3 31.2 33.5 36.4 40.4 45.8 　 59.2 　 73 80.8 89
氫氧化鋁 Al(OH)3 　 　 0.0001 　 　 　 　 　 　 　 　
碳酸鈉 Na2CO3 7 12.5 21.5 39.7 49 　 46 　 43.9 43.9 　
乙酸鈉 CH3COONa 36.2 40.8 46.4 54.6 65.6 　 139 　 153 161 170
甲酸鈉 HCOONa 43.9 62.5 81.2 102 108 　 122 　 138 147 160
碳酸氫鈉 NaHCO3 7 8.1 9.6 11.1 12.7 　 16 　 　 　 　
硝酸鈉 NaNO3 73 80.8 87.6 94.9 102 　 122 　 148 　 180
亞硝酸鈉 NaNO2 71.2 75.1 80.8 87.6 94.9 　 111 　 113 　 160
硫酸鈉 Na2SO4 4.9 9.1 19.5 40.8 48.8 　 45.3 　 43.7 42.7 42.5
硫代硫酸鈉 Na2S2O3 71.5 　 73 　 77.6 　 　 　 90.8 　 97.2
硫氰酸鉀 KSCN 177 198 224 255 289 　 372 　 492 571 675
硫代硫酸鉀 K2S2O3 96 　 155 175 205 　 238 　 293 312 　
硫酸鉀 K2SO4 7.4 9.3 11.1 13 14.8 　 18.2 　 21.4 22.9 24.1
硒酸鉀 K2SeO4 107 109 111 113 115 　 119 　 121 　 122
亞硝酸鉀 KNO2 279 292 306 320 329 　 348 　 376 390 410
硫酸氫鉀 KHSO4 36.2 　 48.6 54.3 61 　 76.4 　 96.1 　 122
碳酸鉀 K2CO3 105 109 111 114 117 　 127 　 140 148 156
乙酸鉀 KC2H3O2 216 233 256 283 324 　 350 　 381 398 　

　　自身抗凍效果不能滿足正常抽料、計量，影響生產的配方組合已經先期剔除，這里不再一一贅述。)h5G膩子膠粉_可再分散乳膠粉_羥丙基甲基纖維素_聚丙烯纖維_木質纖維素_北京萬圖明科技有限公司

　　附表2：h5G膩子膠粉_可再分散乳膠粉_羥丙基甲基纖維素_聚丙烯纖維_木質纖維素_北京萬圖明科技有限公司

編號 噸配方用量Kg
5H 亞硝酸鈉 氯化鈣 硫氰酸鈉 硫代硫酸鈉 硝酸鈣 有機醇胺 甲醇 QQ-3
F1 120 0 0 0 0 0 0 0 0.4
F2 120 120 60 0 0 0 20 20 0.4
F3 120 0 100 0 100 0 0 50 0.4
F4 120 100 0 0 0 100 20 0 0.4
F5 120 100 50 0 0 100 0 0 0.4
F6 120 0 0 80 0 100 0 100 0.4

依據防凍劑檢測標準JC475-2004，采用海螺PO42.5水泥，M2.4河砂、5-25mm碎石;參考配比(基準混凝土W0：C：S：G：F=195：335：750：1100：0%;測試混凝土Wf：C：S：G：F=195：335：750：1100：3%)，混凝土抗凍實驗操作按照相關技術規程，附表3：h5G膩子膠粉_可再分散乳膠粉_羥丙基甲基纖維素_聚丙烯纖維_木質纖維素_北京萬圖明科技有限公司

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防凍劑的規定溫度，℃ 預養時間，h Ｍ，℃h 解凍時間，h
-5 6 180 6
-10 5 150 5
-15 4 120 4
注：試件預養時間也可按Ｍ＝Σ（T+10）Δt來控制。式中：M——度時積，T——溫度，Δt——溫度T的持續時間。

　　然后將試件帶模移入規定抗凍溫度養護冰柜(有條件的可在試件表面覆膜進行保水)，恒溫7天以后，取出室溫解凍上述規定時間，1組測試-7d強度;另外幾組轉入標準養護室，到標準養護之規定齡期測試抗壓強度，并依據JC 475-2004相關規定加以對比。結果見附表4-1、2、3h5G膩子膠粉_可再分散乳膠粉_羥丙基甲基纖維素_聚丙烯纖維_木質纖維素_北京萬圖明科技有限公司

　　附表4-1(-5℃抗凍等級摻量3%)：h5G膩子膠粉_可再分散乳膠粉_羥丙基甲基纖維素_聚丙烯纖維_木質纖維素_北京萬圖明科技有限公司

編號 強度MPa
7d 28d -7d -7+28d -7+56d
基準 12.5 28.6 0.8 14.6 21.9
F1 —— 40.5 1.1 27.4 31.8
F2 —— 36.5 5.6 33.3 38.0
F3 —— 38.7 7.4 32.6 37.8
F4 —— 35.6 6.3 31.7 36.4
F5 —— 37.7 8.5 33.0 40.1
F6 —— 39.1 7.9 34.5 42.3

　　附表4-2(-10℃抗凍等級摻量4%)：h5G膩子膠粉_可再分散乳膠粉_羥丙基甲基纖維素_聚丙烯纖維_木質纖維素_北京萬圖明科技有限公司

編號 強度MPa
7d 28d -7d -7+28d -7+56d
基準 13.6 29.8 0 11.4 16.3
F1 —— 42.3 0.8 27.4 32.2
F2 —— 39.8 4.8 35.1 39.6
F3 —— 42.2 6.2 37.6 44.8
F4 —— 41.4 5.5 35.7 42.4
F5 —— 44.3 7.2 38.0 45.1
F6 —— 43.6 8.4 37.5 48.3

　　附表4-3(-15℃抗凍等級摻量5%)：h5G膩子膠粉_可再分散乳膠粉_羥丙基甲基纖維素_聚丙烯纖維_木質纖維素_北京萬圖明科技有限公司

編號 強度MPa
7d 28d -7d -7+28d -7+56d
基準 12.8 29.5 0 10.6 18.1
F1 —— 41.5 1.1 23.4 29.6
F2 —— 38.4 4.4 36.2 40.4
F3 —— 38.6 4.2 34.6 41.5
F4 —— 37.9 5.1 33.7 40.5
F5 —— 40.3 6.5 36.0 44.1
F6 —— 42.7 7.2 38.5 43.3

上述系列數據對比及參照JC475評定標準F2-F6幾組防凍配方均滿足相應抗凍等級要求，幾組配方可以根據混凝土結構具體部位、使用環境、成本預算及其它具體要求進行相應取舍。同時具體應用還需根據實際配合比、摻合料以及澆筑坍落度進行實際現場試配，并進行模擬抗凍實驗，各項參數滿足要求方可投入生產使用，同時每個配方也可根據實際需要及成本調整需要進行材料增減及置換，前提是須經混凝土抗凍檢驗合格。h5G膩子膠粉_可再分散乳膠粉_羥丙基甲基纖維素_聚丙烯纖維_木質纖維素_北京萬圖明科技有限公司

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