DK--FS 混凝土高效防水剂的研制

    [摘　要] 　本文针对当前预拌混凝土生产中普遍存在的粉状高掺量防水剂添加计量麻烦,不自动计量,劳动强度高,环境污染大等问题,根据减水塑化、引气抑制泌水、补偿收缩及憎水等防水抗渗机理,采取多种防水性能互补的有效组份优化组合,通过试验研究,研制出了一种防水抗渗性能优良的低掺量(215 %以下) 复合型液体泵送防水剂。

    [关键词] 　泵送混凝土; 　防水抗渗; 　低掺量; 　液体; 　混凝土防水剂

    The  research  of  DK--FA  water-repellent  admixture  for  concrete

XIN De-sheng , 　AN Zhao-xia , 　BI Chong-liang , 　ZHOU Chong-qiang , 　WANG Yue-song , 　XUN Wu-ju

    (1．Dalian Research &Design Institute of Building Science Stock Co. ,Ltd ; 　2。Dalian Tielong Concrete Co. ,Ltd ,China)

　　
    Abstract : 　This test is amid at the general existent problems of the water-repellent admixture use in pump concrete ,the powdery and high accretion admixture with many shortcomings ,without automatic measure ,with high working-intension ,with polluted environment and so on.We mixed many water-repellent elements for concrete according as the theory of reduce water ,adhibit gas ,reduce shrinkage ,  adding hydrophobe and so on. According the research ,we produce a multiple liquid water-repellent admixture for pump concrete with good performance and low accretion(under 215 %) .

　　
    Key words : 　pump concrete ; 　water-repellent ; 　low accretion ; 　liquid ; 　water-repellent admixture for concrete

    1 　前言

    随着大连地区预拌混凝土的迅速发展,对混凝土外加剂的要求日益提高,我院曾成功研制了DK系列混凝土外加剂,并通过了鉴定。为了弥补粉状外加剂计量不准确、劳动强度高、环境污染大的缺点,我们研制了一种研新型优质的复合型液体混凝土高效防水剂—DK2FS ,本防水剂具有掺量低(215 %以下) 、减水率高、增强抗渗效果好、坍落度损失小等优点,可以很好的满足泵送混凝土的防水抗渗施工要求,并大大减小外加剂计量添加的劳动强度。本研制成果2003 年12 月正式通过了技术鉴定,现将DK2FS 混凝土高效防水剂的研制介绍给读者。

    2 　混凝土防水剂研制过程

    2.1 　混凝土产生透水、渗水的主要原因分析
    ①混凝土自身收缩(包括干缩和化学收缩等) 产生的裂缝及沉降裂缝渗水;

    ②混凝土大孔、毛细孔内水分迁移形成渗水的通道;

    ③混凝土和易性差(离析、泌水、分层等) 造成结构不密实而渗水;

    ④配比材料搭配不合理、施工振捣不实等造成结构不密实渗水。

    2.2 　改善措施

    ①提高混凝土的密实性,减少混凝土内部有害孔的数量;

    ②切断毛细管通道,改善于L 结构(形状、大小等) ;

    ③提高混凝土毛细孔憎水性;

    ④合理的施工。

    2.3 　防水机理

    混凝土防水剂提高混凝土抗渗性能的原理较多,在本防水剂的研制中我们主要应用了提高混凝土密实度,减少有害孔数量,补偿收缩等防水机理,具体如下:

　　
    (1) 高效减水组份的减水塑化作用

    减水塑化作用可改善混凝土和易性、降低水灰比、有效分散水泥颗粒,减少混凝土中的各种孔隙,即混凝土的总孔隙率和孔径分布都得到改善,特别是使孔径大于012 微米的毛细孔、气孔等渗水通道减少,混凝土密实度提高,防水抗渗能力增强。

    (2) 引气组份的引气抑制泌水作用

    适宜的含气量可提高水泥浆的粘度,抑制泌水和沉降收缩。同时,大量微小气泡占据着混凝土的自由空间,切断毛细管的通道,使混凝土的抗渗性能得到改善。

    (3) 微膨胀组份的补偿收缩填充堵塞作用

    膨胀密实组份与水泥水化产物生成钙钒石,引起体积膨胀,补偿收缩,强化密实结构,而且还能生成丰富的凝胶体,进一步填充堵塞微裂缝及毛细孔通道,阻断渗水通路。

    (4) 憎水组份的憎水作用

    憎水组份是一种具有很强憎水性的有机化合物,可提高气孔和毛细孔内表面的憎水能力,进一步提高抗渗性能。

    2.4 　原材料的选择与配方的确定

    根据对渗水原因和改善措施的分析我们进行原材料的选择。首先,根据满足混凝土泵送施工的要求,我们选择了减水组份A 及减水引气组份B ,A、B 两种组份均为阴离子表面活性剂,其中A 为高效减水组份,对水泥颗粒具有很强的吸附—分散、润滑和润湿作用,可大大减少混凝土拌合用水量,提高混凝土可泵性能,同时减少混凝土中自由水蒸发后留下的毛细孔体积,提高混凝土的密实性。单纯用A 组份,混凝土的坍落度损失较大,粘性也大,不宜于混凝土的泵送,因此,我们又选择了B 组份与之复合。B 组份的引气性能,可在混凝土中可以产生大量封闭、均匀分散的小气泡,增加混凝土的和易性,降低泌水率,同时,由于这种气泡的阻隔作用,可以改变毛细管的数量和特征,提高混凝土的防水抗渗性能。

    其次,根据膨胀密实防水抗渗的原理,我们选择了膨胀密实组份C、D 的复合,C、D 两种组份复合使用时,在水泥浆体中C 组份能加速水泥的水化作用,促使水泥水化早期生成较多的含水结晶物(低硫型的硫铝酸钙和六方板状和六方板状固溶体等) ,减少游离水的数量,从而减少了由于游离水蒸发而遗留下的毛细孔数量;D 组份在水泥水化过程中能生成络合物,生成过程中的发生体积膨胀,填充混凝土内部孔隙和堵塞毛细管通道,因而能够增加混凝土的密实性,提高混凝土的抗渗性能。为了更好的提高混凝土内气孔和毛细孔表面的憎水作用,我们选择了憎水组份E。由于A、B、C、D、E 五种组份复合使用,为了确定出最佳掺量,我们设计L16 ⁽⁴⁵⁾ 正交试验,其因素水平表如表1。根据以上的正交试验表,我们进行了16 组混凝土试验,试验结果及正交分析情况表列于表2。

           表1  因素水平表

因素 水平	高效减水组分 （A）/%	引气组分 （B）/%	密实组分 （C）/%	微膨胀组分 （D）/%	憎水组分 （E）/%
1	0.2	0.1	0.01	0.25	0.15
2	0.6	0.2	0.03	0.50	0.30
3	1.0	0.3	0.05	0.75	0.45
4	1.4	0.4	0.07	1.00	0.60

    注:上述各组份用量均为水泥用量C的百分比(C×%)

            
表2　多考核指标L₁₆(4⁵)正交试验结查及极差分析

 

 

 

    备注:

    1. 表中K1、K2、K3、K4 为各个因素每个掺量所得强度或渗透高度的平均值,R 为K1、K2、K3、K4 四者的极差。

    2.渗透高度为各试件渗透高度的平均值。

    3. 试验中水泥为小野田4215 硅酸盐水泥,砂为中砂,石子为5mm～3115mm 碎石, 水泥用量为340kg/m³ ,基准混凝土配比水泥∶砂∶石= 1 ∶2102∶3129。

    4. 基准混凝土R3、R7、R28 分别为1919MPa 、2415MPa 、3415MPa ,渗透高度为150mm(透水) 。

　
    表2 中R3、R7、R28 及渗透高度为试验结果,K1 、K2 、K3 、K4 和R值为分析结果。K值是指每种组份与每个掺量所得试验结果的平均值。例如组份A“1”掺量对应的三天强度分别为2016、2316、2419、2219 ,则三天强度K1 = (2016 + 2316 + 2419 + 2219) ÷3 = 3016 ,其它类推。R 为极差,即K1 、K2 、K3 、K4 、四个数据的最大值与最小值之差。由以上分析可以看出,每种组份的K值反映了各组份对混凝土强度及渗透性的影响程度。而R 值的大小则反映出该种组份在不同掺量时对混凝土性能的影响程度,即R 值越大,表明该组份对混凝土的该项性能影响越大。

    根据表2 中的分析数据,我们画出该次正交试验的直观分析图(如图1、图2) 。