早强型聚羧酸减水剂在修补砂浆中的应用

商品混凝土

实践技术 Beton Chinese Edition ——Ready-mixed Concrete 2009年第11期

早强型聚羧酸减水剂在修补砂浆中的应用

马安

（南通市建设混凝土有限公司, 南通226008）

[摘 要]本文详细描述了早强型聚羧酸减水剂在修补砂浆中的应用情况，试验结果表明早强型聚羧酸减水剂的减水率可达25%以上，可以显著降低修补砂浆的水胶比，提高砂浆的力学性能，特别是抗折、粘结强度显著提高；其促强作用可以提高修补砂浆的早期强度，保证常温下采用普通水泥4h抗压强度达到5MPa以上；其减缩作用保证修补砂浆的收缩率比小于95%，提高修补砂浆的体积稳定性。

[关键词]聚羧酸减水剂；修补砂浆；早强

0 前言

了快硬修补砂浆的应用，而硅酸盐水泥价格低廉，并且资源丰

我国正处于土木建筑高速发展期，每年都有大量的混凝富可以满足就地取材的需要，但不能满足快硬早强的要求。因土被应用。然而大量的建筑物在服役的过程中由于环境作用、此本文讨论了早强聚羧酸减水剂与普通硅酸盐水泥配制早强快自然灾害、外力冲击等作用不可避免地产生一定程度的破坏，硬修补砂浆的可行性。

如果这种破坏还未致使建筑物丧失使用性能，可以采取合适

的修补措施延长建筑物的服役龄期，节约资源。市场上应用较

1 原材料性能指标及配合比

广泛的修补材料主要有两大类：环氧树脂修补材料和水泥基修

1.1 水泥补砂浆。水泥基修补砂浆由于其成本低廉、原料广泛、施工方水泥采用P.Ⅱ52.5硅酸盐水泥，其物理性能指标见表1。法简洁等特点被广泛应用在混凝土建筑物的修补工程中。国内1.2 砂对水泥基修补砂浆的研究主要集中在两个方向：早强快硬型修砂采用长江江砂，细度模数为2.5，最大粒径小于5mm，补砂浆和聚合物改性修补砂浆。其中早强快硬型修补砂浆强属Ⅱ区中砂。调快速修补，一般以快硬水泥作为胶凝材料，普通硅酸盐水泥1.3 外加剂很难满足其快硬要求；而聚合物修补砂浆主要强调其良好的界江苏博特新材料有限公司生产的早强型聚羧酸减水剂，其

面粘结性能，一般根据具体的工程要求选择合适的种类。[1，2]

性能指标列于表2中。早强剂为市售工业品。

聚羧酸减水剂具有减水率高、保坍效果好、收缩变形小1.4 水和与水泥适应性强的特点，已经广泛地应用于水泥砂浆和混凝水为可饮用自来水，符合《混凝土拌和水用水标准》。

土中[3,4,5]

。随着我国对聚羧酸减水剂研发地深入，聚羧酸减水1.5 修补砂浆设计要求及基本配合比剂的功能化取得了快速发展。早强型聚羧酸减水剂不仅具有聚修补砂浆设计强度等级大于M60，并且满足在常温羧酸减水剂的所有特点，还兼具促硬早强功能。表1列出了早（15~20℃）养护4h抗压强度大于4.5MPa要求。为了方便施工，强型聚羧酸减水剂的性能指标，其加快了水泥的凝结速度，使要求修补砂浆30min后扩展度大于240mm。考虑到砂浆的施混凝土的凝结时间提前1h以上。工基体体积变形已达到稳定值，为了取得良好的界面粘结性能，

由于快硬水泥价格较高、资源有限，这在一定程度上限制要求砂浆的28d收缩小于500με。根据上述要求，笔者设计

表1 水泥物理力学性能

凝结时间力学性能(MPa)

需水量比(%)

(h：min)抗折强度

抗压强度

初凝

终凝3d7d28d3d7d28d26.4

2：40

3：50

5.87

7.25

9.85

29.5

45. 8

67.2

表2 早强型聚羧酸减水剂PCAⅤ检测性能指标

固体掺量

(%)减水率 (%)

含气量(%)

凝结时间(min)抗压强度比(%)28d收缩率比

初凝终凝1d3d7d28d(%)

0.20

27.3

2.1

308

362

220

170

164

151

93

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砂浆基本配合比如表3。

表3 修补砂浆基本配合比 kg/m3

水泥920

膨胀剂80

砂1000

水280

2 试验结果

2.1 PCAⅤ对修补砂浆早强性能影响

基于修补砂浆的设计要求，笔者以30min流动性保留值、4h抗压强度作为早强组分优选评价指标。重点考察了早强型聚羧酸减水剂与早强剂在修补砂浆中的作用，并以试验结果确定最佳的修补砂浆配方。见表4。

表4 不同早强组分对修补砂浆的改性效果

图1列出了PCAⅤ对水泥净浆放热速率的影响。可见，PCAⅤ使水泥的水化放热速率明显提前，这也进一步证明了PCAⅤ的促硬早强功能。PCAⅤ使水泥的放热速率在水化160min后开始上升，而纯水泥的放热速率在350min左右开始上升，PCAⅤ使水泥的放热速率在650min左右达到峰值，而纯水泥的放热峰值在1000min左右才能达到。PCAⅤ的显著促凝作用使得硅酸盐水泥也可以作为快硬修补砂浆的胶结材料应用，提高快硬修补砂浆的性价比。2.2 PCAⅤ对修补砂浆收缩性能影响

图2 PCAⅤ对修补砂浆收缩变形的影响

图2列出了PCAⅤ对修补砂浆收缩变形的影响，修补砂浆的养护制度为1d拆模后放入水中养护7d，后放入温度20±1℃、RH=65%的环境中干燥养护。PCAⅤ使修补砂浆的水养膨胀值提高，在干燥养护时能够降低砂浆的收缩。PCAⅤ的低界面张力和低碱含量对其减少收缩作用有益。2.3 修补砂浆性能检测

PCAⅤ能够加速硅酸盐水泥水化，并降低修补砂浆的干燥收缩变形，并通过与膨胀剂和甲酸钙复合，优化修补砂浆的性能指标，笔者在上述试验的基础上，确定了修补砂浆的最终配方，并对其性能进行了测试，见表5、表6。

表5 修补砂浆配合比 kg/m3

水泥920

膨胀剂80

砂1000

水280

PCAⅤ3

注：除第2组外，其他各组均掺加0.3%C的普通聚羧酸减水剂PCAⅠ试验及养护环境温度为20℃

表4 列出了不同早强组分对修补砂浆的改性效果，可见PCAⅤ具有最佳的改性效果，不仅提高砂浆的早期力学性能，而且还能满足修补砂浆的施工要求。掺入PCAⅤ后，修补砂浆的4h抗压强度较早强剂提高一倍以上，具有显著的促强作用。而早强剂中只有氯盐早强剂具有较好的早强效果，但考虑到氯盐对钢筋的锈蚀作用，其仅能应用在素混凝土修补中。

3 结论

PCAⅤ的促强作用使硅酸盐水泥作为快硬修补砂浆的胶凝材料成为可能，并且低界面张力和低碱含量使PCAⅤ能够降低修补砂浆的干燥收缩，这有助提高修补砂浆的界面粘结性能，减少开裂，提高耐久性。最终确定的修补砂浆产品可以保证在20℃的环境条件下4h抗压强度达到6.31MPa，可施工时间达到30min以上，28d收缩329με。

图1 PCAⅤ对水泥净浆放热速率的影响

表6 修补砂浆性能指标

注：本数据中所有时间均由加水拌合时间为起点； 本数据是基于20℃温度环境下所获得的数据。 （ 下转第64页）

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译文 Beton Chinese Edition ——Ready-mixed Concrete 2009年第11期

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（俞琳，孙继成校对）

（上接第35页）[1]

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[2]

[3]

[4]

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