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5、少。许多研究致力于研究如何利用聚羧酸高效减水剂配制高性能混凝土，但对聚羧酸高效减水剂在普通预拌混凝土中的研究及应用情况相对较少。鉴于此，本论文针对目前聚羧酸高效减水剂在预拌混凝土应用中存在的一些问题进行了系统研究。本文通过系统研究预拌混凝土中原材料组分和混凝土配合比对聚羧酸高效减水剂塑化效果的影响，发现聚羧酸高效减水剂受水泥、粉煤灰等原材料变化的影响较为敏感，聚羧酸高效减水剂的使用有效性受胶凝材料用量、砂率等混凝土配合比参数依赖性强，与常用减水剂、膨胀剂等其它外加剂组分相容性差等。这些问题是影响聚羧酸高效减水剂在预拌混凝土中应用的主要因素。通过对比研究掺加聚羧酸和萘系高效减水剂的预拌混凝土性能
6、，发现相同配合比情况下，掺聚羧酸高效减水剂的混凝土不仅可以提高预拌混凝土拌合物的坍落度，同时坍落度损失率较萘系高效减水剂减少 1520%，而且可以提高硬化混凝土强度约 10%，收缩可减低 10%20%。结合对影响聚羧酸高效减水剂塑化效果的主要因素的研究，本文以常用萘系高效减水剂混凝土配合比为参比对象，通过正交试验，得到了重庆地区掺聚羧酸高效减水剂的混凝土配合比中胶凝材料总用量可减少约 .0%，其中水泥用量减少约 6%，矿物掺合料用量提高约 8%，砂率提高约 0.5%；用水量减少约 6%。结合工程应用实际，分析并解决了聚羧酸高效减水剂在预拌混凝土应用中存在的储存聚羧酸高效减水剂容器管道易受腐蚀、
7、混凝土拌合物工作性瞬时损失大和二次添加聚羧酸高效减水剂后混凝土易出现泌水等问题。在不影响减水率的前提下，调整 PC 溶液至弱碱性（pH7.5），以此解决了聚羧酸高效减水剂对储存罐、管道的腐蚀问题；通过添加适量引气剂可弥补因粉煤灰烧失量高而造成的工作性瞬间损失大的问题；通过引入木质素磺酸盐解决聚羧酸高效减水剂二次添加后混凝土拌合物离析泌水的问题等。最后本文根据高附加值混凝土的发展方向，结合重庆地材，通过掺加聚羧酸高效减水剂配制了 C 0 低强自密实混凝土、C50 清水混凝土和 C80 高强混凝土，并成功应用于工程实践。关键词：聚羧酸减水剂，萘系减水剂，预拌混凝土，相容性，应用技术目 录中文摘要.
8、I英文摘要.III1 绪 论.11.1 混凝土. 11.1.1 混凝土的发展历史. 11.1.2 混凝土的分类. 11.1. 国内混凝土的发展方向. 21.1.4 预拌混凝土. 21.1.5 减水剂应用于混凝土的重要意义 . 1.2 减水剂. 41.2.1 减水剂定义及分类. 41.2.2 高效减水剂的作用机理. 41.2. 传统高效减水剂. 51.2.4 聚羧酸高效减水剂. 61. 聚羧酸高效减水剂在预拌混凝土应用中的问题及影响因素 . 101. .1 水泥品种的影响. 111. .2 减水剂掺量及用水量的影响 . 111. . 掺合料的影响. 111. .4 骨料的影响. 111.4 本课
9、题的研究内容及意义 . 121.4.1 研究目的和意义. 121.4.2 主要研究内容. 122 原材料与实验方法.152.1 减水剂性能测试的主要材料及仪器 . 152.1.1 减水剂性能测试的主要材料 . 152.1.2 减水剂性能测试的主要仪器 . 162.2 减水剂性能测试试验方法 . 162.2.1 水泥净浆流动度的测定方法 . 162.2.2 砂浆减水率的测定方法. 162.2. 混凝土减水率的测定方法. 172.2.4 抗压强度比测定方法. 17 2.2.5坍落度测定方法.182.2.6坍落度损失测定方法. 192.2.7混凝土含气量测定方法.192.2.8混凝土压力泌水率测定方
10、法.192.2.9表面张力的测定方法. 192.2.10倒坍落度筒试验.19 预拌混凝土中影响PC塑化效果的主要因素研究. 21 .1预拌混凝土中原材料对PC塑化效果的影响因素. 21 .1.1水泥对PC塑化效果的影响. 21 .1.2掺合材对PC塑化效果的影响. 25 .1. 集料对PC塑化效果的影响. 29 .2预拌混凝土常用泵送剂组分对PC塑化效果的影响. 2 .2.1 PC与常用减水剂的相容性. 2 .2.2 PC与常用缓凝剂的相容性. 5 .2. PC与常用引气剂的相容性. 7 .2.4 PC与常用增稠剂相容性. 8 .2.5 PC与常用膨胀剂的相容性. 9 . 混凝土配合比对PC塑
11、化效果的影响. 40 . .1总胶凝材料用量对PC塑化效果的影响. 40 . .2掺和材用量对PC塑化效果的影响. 41 . . 砂率对PC塑化效果的影响. 4 . .4水胶比及PC掺量对PC塑化效果的影响. 44 .4小结. 464 PC对预拌混凝土性能影响研究及拌合物配合比设计. 474.1 PC对预拌混凝土拌合物性能的影响. 474.1.1 PC对预拌混凝土拌合物坍落度保持性能的影响. 474.1.2 PC对预拌混凝土拌合物压力泌水率的影响. 484.1. PC对预拌混凝土拌合物含气量性能的影响. 484.2 PC对预拌混凝土硬化后性能的影响研究. 494.2.1 PC对预拌混凝土硬化后
12、强度的影响. 494.2.2 PC对预拌混凝土硬化后抗渗性能的影响. 494.2. PC对硬化混凝土收缩性能的影响. 504. 掺PC预拌混凝土配合比设计. 504. .1粉煤灰取代量和外加剂掺量的确定. 51 4. .2总胶凝材料用量、用水量、砂率确定. 54 4. . 掺PC其它等级预拌混凝土配合比设计. 56 4.4小结. 575掺PC预拌混凝土在工程中的应用研究. 59 5.1 PC在重庆预拌混凝土应用中的问题. 59 5.1.1 PC对管道腐蚀的问题. 59 5.1.2 PC变质的问题. 59 5.1. PC采用二次添加的问题. 60 5.1.4掺PC混凝土工作性瞬问损失的问题. 6
13、1 5.1.5掺PC混凝土扩展度差异大的问题. 6 5.2预拌混凝土中安全高效应用聚梭酸系高效减水剂措施建议. 64 5. 掺PC高附加值预拌混凝土工程应用研究. 675. .1白密实混凝土. 675. .2清水混凝土. 705. . 高强混凝土.725.4小结. 7 6结论与展望. 75 6.1结论. 75 6.2展望.76致谢. 77参考文献. 79附录. 8 1 绪 论1.1 混凝土混凝土是当代最主要的土木工程材料之一。它是由胶结材料，骨料和水按一定比例配制，经搅拌振捣成型，在一定条件下养护而成的人造石材。混凝土具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，因而使其用量越来越大；同时混凝土
14、还具有抗压强度高，耐久性好，强度等级范围宽，使其使用范围出十分广泛，不仅在各种土木工程中使用，在造船业，机械工业，海洋的开发，地热工程等，混凝土也是重要的材料。1.1.1 混凝土的发展历史混凝土的发展一共经历了三次大的飞跃。第一次是19世纪中叶出现的钢筋混凝土，混凝土是一种准脆性材料，抗压性能高，而抗拉性能较差。在混凝土中预埋钢筋在一定程度上解决了这种矛盾，提高了混凝土的抗拉能力，极大的拓宽了混凝土的应用范围；第二次是1928年Freyssinet E.的预应力钢筋混凝土技术，它充分地把混凝土和钢筋的性能结合起来，使长跨度、高耸、高承重结构成为可能；第三次是20世纪70年代，化学外加剂的引入，
15、混凝土进入高流态、高强化发展4,5。1.1.2 混凝土的分类按胶凝材料分有： 无机胶凝材料混凝土，如水泥混凝土、石膏混凝土、硅酸盐混凝土、水玻璃混凝土等； 有机胶结料混凝土，如沥青混凝土、聚合物混凝土等。按容重分有： 重混凝土,容重26005500kg/m甚至更大； 普通混凝土,容重2400 kg/m左右； 轻混凝土，容重为5001900 kg/m的轻集料混凝土、多孔混凝土、大孔混凝土等。按使用功能分主要有：结构混凝土、保温混凝土、装饰混凝土、防水混凝土、耐火混凝土、水工混凝土、海工混凝土、道路混凝土、防辐射混凝土等。按施工工艺分主要有：离心混凝土、真空混凝土、灌浆混凝土、喷射混凝土、碾压混凝
16、土、挤压混凝土、泵送混凝土等。按配筋方式分有：素(即无筋)混凝土、钢筋混凝土、钢丝网水泥、纤维混凝土、预应力混凝土等。按混凝土拌合物的和易性分有：干硬性混凝土、 半干硬性混凝土、 塑性混凝土、流动性混凝土、高流动性混凝土、流态混凝土等。按混凝土生产地点分有：现场搅拌混凝土；预拌混凝土6。1.1. 国内混凝土的发展方向混凝土是当代最大宗的人造材料也是最主要的建筑材料。目前，我国混凝土年使用量可达16亿m，占世界之首，其工程量之多，社会与经济意义之大，是人们所共知的。而我国今后混凝土发展的两个重点方向：高性能混凝土和预拌混凝土7。混凝土高性能化是世界上均在追求的，尤其今年国内高速铁路等重点工程的发
17、展推动，混凝土高性能化程度逐步提高。而预拌混凝土在节能、环保、经济、效率和保证质量等多方面优越性以被证明。因此发展预拌混凝土，逐步实现工厂化生产和机械化施工势在必行。1.1.4 预拌混凝土预拌混凝土又称商品混凝土，按照GBT 14902200 预拌混凝土的定义，预拌混凝土是指由水泥、集料、水以及根据需要掺入的外加剂和掺合料等组分按一定比例、在搅拌站（厂）经计量、拌制后出售，并采用运输车，在规定时间内运至使用地点的混凝土拌和物8。预拌混凝土是现代混凝土与现代化施工工艺的结合的高科技建材产品，它应包括：大流动性混凝土、流态混凝土、泵送混凝土、自密实混凝土、防渗抗裂大体积混凝土、高强混凝土和高性能混
18、凝土等。因此，商品混凝土是现代混凝土与现代化施工工艺的结合，它的普及程度能代表一个国家 或地区的混凝土施工水平和现代化程度。预拌混凝土最早出现在欧洲，它于 190 年在德国诞生，1926 年美国研制成功预拌混凝土运输车，奠定了现代预拌混凝土技术的基础。到20世纪70年代，世界预拌混凝土的发展进入了黄金时期，预拌混凝土在混凝土总生产中己经具备绝对优势，其中美国占84%，瑞士占8 %，日本占78%，澳大利亚占6 %，英国占57%。目前，美国和日本仍然是世界上最大的两个预拌混凝土生产国，预拌混凝土约占本国混凝土总用量的80%。俄罗斯现在年产水泥5000万吨，其中 0%-40%用于生产预拌混凝土，人均
19、预拌混凝土用量0.2-0.3 m。全欧洲包括东欧国家在内，年产预拌混凝土总量约4亿m；德国预拌混凝土产量最高，年产量7400万m，人均0.9 m；而人口仅650万的瑞士，却有预拌混凝土工厂 00多座，年产量970万m，人均1.49m，居欧洲第一。综上所述，预拌混凝土己成为一个独立的产业结构体系，正在全世界范围内得到较大规模的发展。预拌混凝土的应用量比重的大小标志着一个国家的混凝土生产工业化程度的高低，它在整个建筑行业中占有着举足轻重的地位。 建国初期，我国的预拌混凝土发展比较迟缓，与发达国家相比，形成很大的差距。2003年 10 月 16 日，商务部、公安部、建设部、交通部联合颁发了商务部、公
20、安部、建设部、交通部关于限期禁止在城市城区现场搅拌混凝土的通知（商改发【200 】 41 号），具体规定北京等 124 个城市城区从 200 年 12 月 1日起禁止现场搅拌混凝土，其他省（自治区）辖市从 2005 年 12 月 1 日起禁止现场搅拌混凝土。要求“各城市要根据本地实际情况制定发展预拌混凝土规划及使用管理办法，采取有效措施，扶持预拌混凝土的发展，确保建筑工程预拌混凝土和干混砂浆的供应。”这一文件的出台和实施为我国预拌混凝土的发展提供了法律保证，具有里程碑的重大意义，极大地带动了预拌混凝土市场的发展。2008年预拌混凝土年产量约5.7亿m，占现浇量的 8. %，其发展速度之快名列其
21、他产业的前列9,10,11。预拌混凝土的发展离不开外加剂的发展，如外加剂的发展推动了混凝土第 次革命发展一样，而对商品混凝土发展高效减水剂起到了关键作用，可以说新型高效减水剂的应用己成为混凝土技术发展的一个重要里程碑。另外随着世界能源和资源保护要求的日益增长，大量高炉矿渣、粉煤灰等作为水泥复合材料被应用于预拌混凝土中，高效减水剂使超细矿物掺合料应用于配制高性能混凝土成为可能，使资源得以综合利用并极大地改进了混凝土性能，随之产生了巨大的经济效益和社会效益。1.1.5 减水剂应用于混凝土的重要意义减水剂在混凝土应用中发挥的作用主要有三种：一、在混凝土单方用水量不变的情况下增大混凝土的流动性能以方便施工；二、在保持混凝土单方水泥用量和坍落度不变的情况下提高混凝土的强度等级；三、在混凝土强度等级不变的情况下降低水泥用量，节约水泥以降低成本。高效减水剂的出现是混凝土技术上的一次重要飞跃，它的应用具有极为重要的意