C20超緩凝混凝土的制備研究

陳庭，劉先國，王松亮，朱麗芬

（徐州中聯(lián)混凝土有限公司，江蘇  徐州  221100）

［摘   要］本文對比了三種緩凝劑在配制 C20 超緩凝混凝土?xí)r混凝土性能的差異，結(jié)果表明：采用乙二胺四亞甲基磷酸、氨基三亞甲基磷酸和蔗糖按照質(zhì)量比4:4:3 制備出的復(fù)合超緩凝劑，應(yīng)用于超緩凝混凝土中，其工作性能和凝結(jié)時間的穩(wěn)定性均優(yōu)于葡萄糖酸鈉和蔗糖，力學(xué)性能亦完全滿足要求。

［關(guān)鍵詞］混凝土；超緩凝；復(fù)合緩凝劑

0 前言

鉆孔咬合樁是一種深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，起著擋土、阻水的作用，與地下連續(xù)墻相比，其施工成本低、對地質(zhì)條件的適應(yīng)性強，因此在地鐵等諸多工程中得到了較為廣泛的應(yīng)用^[1-4]。在鉆孔咬合樁施工過程中，為保證后續(xù)施工的鉆孔樁與前期施工完畢的鉆孔樁相互咬合連成一個整體，常要求混凝土的凝結(jié)時間延長至60～80 小時^[1,3]，且由于是樁基施工，需要澆筑時的混凝土具有良好的流動性和粘聚性。

徐州軌道工程新元大道站等諸多工程的鉆孔咬合樁都采用了緩凝時間為70h 左右的 C20 超緩凝混凝土。經(jīng)過了大批量的試配和施工現(xiàn)場的調(diào)研，配制出了和易性滿足施工要求、凝結(jié)時間滿足樁基切割要求、力學(xué)性能適度的超緩凝混凝土。

1 原材料

（1）淮海中聯(lián) P·O42.5 水泥，28d強度為 52.7MPa。

（2）礦粉：徐州中誠礦粉，比表面積425m²/kg，28d 活性指數(shù) 101%。

（3）粉煤灰：國華Ⅱ級灰，需水量比 99%。

（4）天然河砂：Ⅱ區(qū)中砂，細(xì)度模數(shù) 2.6，含泥量1.2%。

（5）碎石：公稱粒徑 5～25mm，含泥量0.4%。

（6）水：市政自來水。

（7）減水劑：蘇博特 PCA，減水率18%。

（8）緩凝劑：蔗糖、葡萄糖酸鈉、乙二胺四亞甲基磷酸、氨基三亞甲基磷酸。

（9）天然河砂：Ⅱ區(qū)中砂，細(xì)度模數(shù) 2.6，含泥量2.4%。

2 試驗方法

由于混凝土的強度等級較低，且對拌合物的流動性和粘聚性要求較高，因此，選用粉煤灰作為混凝土的摻合料，摻入比例為50%。減水劑采用蘇博特的聚羧酸減水劑，保證混凝土的工作性能。緩凝劑單獨加入，以保證混凝土的凝結(jié)時間可調(diào)整，具體配合比如表 1 所示?；炷恋哪Y(jié)時間、坍落度等工作性能參照GB /T 50080—2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法》執(zhí)行，混凝土的抗壓強度參照 GB /T 50081—2002《普通混凝土力學(xué)試驗方法》執(zhí)行。

3 試驗結(jié)果及分析

3.1  葡萄糖酸鈉對超緩凝混凝土性能的影響

相對于其他緩凝劑而言，葡萄糖酸鈉由于其保坍性能較好、用量與凝結(jié)時間的線性關(guān)系較好且價位適中，是目前應(yīng)用最為廣泛的緩凝劑，因此首選的技術(shù)方案是葡萄糖酸鈉超量使用實現(xiàn)混凝土凝結(jié)時間延長的目的。試驗結(jié)果如表2 所示。

試驗結(jié)果表明，葡萄糖酸鈉的過量使用會加劇拌合物的泌水，當(dāng)葡萄糖酸鈉的用量達(dá)到1.2kg/m³，混凝土拌合物出現(xiàn)了嚴(yán)重的泌水，使得混凝土的粘聚性變差，已不能滿足樁基對混凝土工作性能的要求，此時混凝土的終凝時間為59h（剛達(dá)到超緩凝混凝土對凝結(jié)時間要求的臨界值）。因此單獨采用葡萄糖酸鈉作為超緩凝混凝土的緩凝劑并不可行。從混凝土力學(xué)性能的檢測結(jié)果來看，葡萄糖酸鈉用量的增加會降低混凝土7d 抗壓強度，而對 28d 強度的影響較小。

3.2  蔗糖對超緩凝混凝土性能的影響

蔗糖具有相對葡萄糖酸鈉更長的凝結(jié)時間，在其售價低于葡萄糖酸鈉的時期被大量使用。其對混凝土的保坍作用較好，并可適度提升混凝土的粘聚性，此次試驗將蔗糖作為超緩凝混凝土的緩凝劑，試驗結(jié)果如表3 所示。

試驗結(jié)果表明，相對于葡萄糖酸鈉而言，蔗糖的用量與混凝土凝結(jié)時間的線性關(guān)系較差，但混凝土的凝結(jié)時間隨著蔗糖用量的增加而延長的趨勢是穩(wěn)定的，當(dāng)蔗糖用量達(dá)到1.2kg/m³，混凝土拌合物的凝結(jié)時間完全可以滿足超緩凝混凝土的要求，且混凝土拌合物的粘聚性較好。與葡萄糖酸鈉相似，蔗糖的用量對混凝土7d 抗壓強度有一定的影響，對 28d 抗壓強度幾乎沒有影響。因此，蔗糖作為超緩凝混凝土的緩凝劑可以完全滿足施工要求。

然而，蔗糖對凝結(jié)時間的影響受環(huán)境溫度的干擾，而徐州地區(qū)地下巖層結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，有軟土層，也有堅硬的巖石層，許多地區(qū)地下水豐富，因而鉆孔時，樁孔的溫度變化較大，而樁孔的環(huán)境相對較為封閉，改變樁孔內(nèi)部溫度難度較大，因此選用蔗糖作為緩凝劑在徐州軌道工程的施工中存在一定的風(fēng)險。

3.3  復(fù)合緩凝劑對超緩凝混凝土性能的影響

在水處理藥劑中，有機磷阻垢劑具有良好的螯合作用，可以有效地抑制水泥的早期水化，其中的磷酸基團(tuán)還具有較強的緩凝作用，因而有機磷阻垢劑中的一些產(chǎn)品已在水泥砂漿和混凝土中得到了一定的應(yīng)用，其中乙二胺四亞甲基磷酸和氨基三亞甲基磷酸已作為砂漿穩(wěn)塑劑的重要組分在休眠砂漿中得到了較為廣泛的應(yīng)用。且有機磷阻垢劑對溫度的敏感性遠(yuǎn)低于蔗糖。因而，通過系列試驗，確定了乙二胺四亞甲基磷酸、氨基三亞甲基磷酸和蔗糖按照質(zhì)量比4:4:3 制備出復(fù)合超緩凝劑，將其應(yīng)用于超緩凝混凝土的制備中，試驗結(jié)果如表 4 所示。

試驗結(jié)果表明，復(fù)合緩凝劑的用量對混凝土的凝結(jié)時間影響低于葡萄糖酸鈉和蔗糖，但混凝土拌合物的工作性能穩(wěn)定性要優(yōu)于前兩者，當(dāng)復(fù)合緩凝劑用量達(dá)到1.6kg/m³，混凝土的凝結(jié)時間滿足超緩凝的施工要求，復(fù)合緩凝劑對混凝土力學(xué)性能的影響與葡糖糖酸鈉類似，其在混凝土中的應(yīng)用對混凝土28d 抗壓強度幾乎沒有影響，這些都與有機磷阻垢劑穩(wěn)定的螯合結(jié)構(gòu)相關(guān)。復(fù)合緩凝劑配制出的超緩凝混凝土具有優(yōu)于葡萄糖酸鈉和蔗糖的工作性能及凝結(jié)時間穩(wěn)定性，在超緩凝混凝土的施工中更為可靠、安全。

4 結(jié)論

（1）由于葡萄糖酸鈉的過量使用會加劇混凝土拌合物的泌水，其不適宜單獨作為超緩凝混凝土的緩凝劑。

（2）蔗糖作為緩凝劑制備超緩凝混凝土?xí)r，凝結(jié)時間完全可以滿足超緩凝混凝土的要求，且混凝土拌合物的粘聚性較好。

（3）復(fù)合緩凝劑配制出的超緩凝混凝土具有優(yōu)于葡萄糖酸鈉和蔗糖的工作性能及凝結(jié)時間穩(wěn)定性，在超緩凝混凝土的施工中更為可靠、安全。

參考文獻(xiàn)

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