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HPMC对混凝土性能有什么影响?

发布于:2022-08-26 14:16:26 来自:施工技术/建筑施工 [复制转发]

随着我国基础设施建设需求量的不断增加,混凝土作为基建的必要材料之一,在基建各个工程领域中也发挥着巨大的作用。与此同时,天然砂资源紧缺及国家环保政策限制,导致机制砂的应用迅速增加,但机制砂存在颗粒级配不良、断档等问题,所以混凝土易出现和易性差、离析、泌水等问题,使得混凝土的施工性能、质量波动较大。使用复合聚羧酸高性能减水剂是改善混凝土性能的一种方法,而其中增稠剂的应用则可以改善混凝土和易性差、离析、泌水等问题。有研究表明,羟丙基甲基纤维素(HPMC)作为增稠剂,可有效地改善混凝土和易性、保水性以及抗压强度等性能[1]

本文研究了不同分子量的 HPMC(5W、10W、15W),在不同掺量下对混凝土坍落度和扩展度、保水性能的影响,观察 HPMC 对混凝土抗压强度的影响,期望对 HPMC 作为减水剂复配小料应用于混凝土提供理论和实际参考。

1 原材料及试验方法
1.1 原材料

(1)水泥为台泥 P·O42.5R 普通硅酸盐水泥;粉煤灰:Ⅱ级灰,需水比为 100%;矿粉为 S95,比表面积为 430m2/kg。水泥的性能指标结果见表 1。

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(2)减水剂为缓凝型聚羧酸减水剂,掺量据实际需求确定,推荐掺量为 2.0% 左右。

(3)试验砂为水洗机制砂与石粉机制砂,其中:水洗机制砂细度模数为 2.6,MB 值为 1.4;石粉机制砂细度模数 2.8,石粉含量 12.1%,MB 值 2.1。粗骨料由大石(10~20mm)和小石(5~10mm)组成,压碎值为 10.0%。

1.2 试验方法

(1)将不同分子量的 HPMC 按照减水剂配方的不同掺量(0.05%、0.10%、0.20%)复配均匀,然后连同拌和水一起加入混凝土中搅拌,搅拌时间为 90s。

(2)混凝土坍落度、扩展度、泌水率的测试根据GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》进行,试验温度为 25℃,湿度为 60%。

(3)掺入 HPMC 后的混凝土抗压强度测试按照 GB/T 50081—2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》进行,成型 100mm×100mm ×100mm 试块,采用标准养护,测定混凝土指定龄期的抗压强度。

1.3 试验配合比

试验采用混凝土强度等级为 C30,其配合比和原材料的用量见表 2。

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2 试验结果及讨论
2.1 HPMC 对混凝土坍落度和扩展度的影响

混凝土在浇筑施工过程中,需要混凝土具有一定的流动性,以保证泵送及到作业面振捣施工的顺利,而混凝土流动性主要以坍落度和扩展度来表征。故对不同分子量 HPMC 及掺量的混凝土坍落度和扩展度进行了测试,结果见表 3 及图 1、2。

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表 3 及图 1 结果表明,不同分子量 HPMC 对混凝土坍落度存在影响,其影响程度存在差异。随着 HPMC 分子量、掺量的增加,混凝土坍落度呈现先增加再减小趋势。表 3 及图 2 表明,不同分子量 HPMC 对混凝土扩展度存在影响,其影响程度存在差异。随着 HPMC 分子量、掺量的增加,扩展度均呈现减小趋势。其中 10W 分子量的 HPMC 随掺量增加对混凝土流动性影响较缓和,5W 分子量的 HPMC 加入后混凝土影响程度较小,15W 分子量的 HPMC 加入后混凝土对掺量增加反应较敏感。从试验结果来看,综合对混凝土坍落度、扩展度的影响及混凝土和易性要求,10W 分子量的 HPMC 效果最好。


不同分子量的 HPMC 加入混凝土的坍落度和扩展度有影响作用,但作用效果不尽相同。HPMC 属高分子聚合物,具有增稠作用[2],减水剂复配加入 HPMC 后可以增加混凝土的粘聚性,使得混凝土流动性和包裹性增加,从而增加坍落度、减小扩展度。但 HPMC 的增稠作用与其分子量和掺量有关,分子量越高、掺量越高,增稠作用越明显,达一定程度会降低坍落度。同时,HPMC 还具有引入微小气泡的作用,微小气泡的引入发挥了“滚珠”效应[3],使混凝土流动性提高,相应的提高坍落度,但分子量、掺量的提高会抵消部分微小气泡的作用。

2.2 HPMC 对混凝土抗离析泌水性能的影响

机制砂混凝土由于原材料紧张,易出现波动,这就容易造成混凝土浆骨分离、离析泌水,对施工等造成不利影响,故要求改善混凝土的抗离析泌水性能。对不同分子量 HPMC 及掺量的混凝土静置泌水率进行了测试,结果见表 4 及图 3。

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表 4 及图 3 结果表明,空白组离析泌水严重,泌水率高。相对于空白组而言,HPMC 的加入改善了混凝土离析泌水的状态。在同掺量下,随着 HPMC 分子量的增加,混凝土的泌水率降低,和易性改善。且分子量越高泌水率降低越多。


对于相同分子量的 HPMC 而言,其掺量提高,混凝土的泌水率降低,且分子量越高,降低幅度越大。

HPMC 的加入增强了混凝土抗离析泌水的性能,有研究表明,HPMC 增加了拌合水的粘度,提高了浆体的粘度,增加混凝土的稳定性[4],从而增强了混凝土的抗离析性能。同时 HPMC 结构中具有羟基和醚键,基团中的 O 原子与 H2O 缔合成了氢键,使得游离 H2O变为结合水,从而起到保水作用[5],故降低了混凝土的泌水率,且随着分子量、掺量的增加,泌水率降低越多。

2.3 HPMC 对混凝土抗压强度的影响

混凝土的抗压强度是最基础的指标之一,复配减水剂的小料对抗压强度的影响要尽可能得小。故对不同分子量 HPMC 及掺量的混凝土抗压强度进行了测试,结果见表 5 及图 4、5。

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表 5 及图 4、5 结果表明,相对于空白组而言,在掺量较低的情况下,HPMC 的加入使得混凝土 7d 强度先增强后降低。对混凝土 28d 强度的影响,分子量为 5W 和 10W 的 HPMC 与 7d 强度的影响规律大致相同,而 15W 分子量的 HPMC 对混凝土 28d 强度的影响则随着掺量的增加呈不断下降趋势。

HPMC 对于混凝土的强度的影响,与其分子量、掺量有关。一方面,HPMC 由于其增稠作用使混凝土粘聚性增强体系均匀性更强,以及保水作用提高了抗开裂性能[2],故在少量添加时能够提高混凝土抗压强度。另一方面,由于 HPMC 会向混凝土体系中引入气泡[6],使硬化混凝土密实度降低,从而降低混凝土强度。故 HPMC对混凝土强度的影响是由这两方面原因共同作用形成。掺量低时,增强大于降低,分子量高或掺量高时增强小于降低。

3 结论

(1)HPMC 对混凝土坍落度和扩展度有影响,其作用随分子量、掺量的不同有差异。分子量不同,对掺量反应敏感性不同,低分子量较优。低掺量下,可以提高混凝土流动性,而掺量高时则会使混凝土变粘稠而流动性降低。

(2)HPMC 由于其增稠保水作用,能提高混凝土稳定性,从而增加混凝土的抗离析泌水能力。分子量及掺量越高,抗离析泌水能力增强效果越明显。

(3)HPMC 对混凝土的抗压强度存在影响,两方面因素共同作用下,低掺量对抗压强度有利,高掺量及分子量过高则会存在负面影响。对于混凝土 7d 强度而言,低掺量下强度有所增强,掺量提高后强度降低。而 28d 强度,在分子量较低时随掺量提高先增强后降低,分子量较高时随掺量提高不断降低。

(4)对于 HPMC 应用于减水剂复配小料而言,需要根据不同使用情景,如混凝土原材料等,来选择合适的分子量及掺量,以达到最优效果。


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知识点:HPMC对混凝土性能的影响、混凝土工程

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只看楼主 我来说两句抢沙发
这个家伙什么也没有留下。。。

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