轨道交通工程应用聚羧酸减水剂的情况
北京市轨道交通工程中使用的预制构件主要是盾构管片、短轨枕和现场预制箱梁。设计要求这些预制构件采用高性能混凝土,其共同要求是:①设计抗压强度等级为C50,并要求早强,适合快速脱模;②水胶比不大于0.35,工厂预制盾构管片混凝土期落度要求小于70mm,现场预制箱梁混凝土期落度一般为200±20mm;③管片几何尺寸偏差要求高,几何尺寸偏差要求小于1mm;④构件外观质量要求高,实际上要求达到清水混凝土的标准,即要求棱角完整无磕碰、外观光亮颜色均匀一致、表面致密气泡少;⑤由于振捣工艺强烈混凝土必须有良好的触变性,分层、离析和泌水小;⑥体积稳定性好,裂缝少;⑦耐久性要求高,在耐久性指标上明确提出了100年耐久性的设计要求,对混凝土抗渗性要求也很高,有的还有耐腐蚀要求;⑧低碱集料反应性等。
由于轨道交通工程需要的预制箱梁体积大,受交通运输限制不便于工厂预制生产,一般采用现场预制的方式。考虑到每次浇注的混凝土量很大,又必须采用预拌混凝土,所以实际使用减水剂和常规预拌混凝土用泵送剂基本一样,2008年前主要使用茶系减水剂目前北京市共有5个盾构管片厂,对于使用的高效减水剂,2003年前各厂主要采用茶系产品,个别单位采用氨基磺酸盐产品或三聚氯胺系产品。北京港创瑞博混凝土有限公司从2004年开始在管片生产中推广使用聚羚酸系高性能减水剂,并和茶系及改性三聚氧胺系产品的性能进行了全面对比研究。目前,北京市5个管片厂已经全部采用聚羚酸系高性能减水剂,根据管片模具周转次数可以细分为超早强型和普通早强型聚羚酸系高性能减水剂两大类。超早强型聚羚酸系高性能减水剂可以保证24h内模具周转3次以上,该类产品主要有北京同科建材有限公司生产的TK-PC01、西卡公司的ViscoCrete20HE和巴斯夫公司的ACE68。普通早强型聚羚酸系高性能减水剂只能做到24h内模具周转2次,该类产品主要是一些国产品牌。
从2007年开始,北京港创瑞博混凝土有限公司对国内市场上10种早强型聚羚酸系高性能减水剂进行了较系统的对比研究,研究的主要性能指标有:蒸汽养护条件下早期强度发展规律、标准养护条件下强度发展规律、新拌混凝土工作性能以及硬化混凝土收缩性能等。混凝土设计强度等级为C50,原材料情况如下。
水泥:北京琉璃河P.042.5;
石子:北京门头沟山碎石,最大粒径20mm;
砂子:河北河州河砂,细度模数为2.5;
粉煤灰:I级;
混凝土配合比:(水泥+粉煤灰):水:砂:石子=1:0.32:1.44:2.80,单方胶凝材料用量450kg,混凝土出盘坝落度为80~100mm;
减水剂:由于各厂家提供的产品浓度不一致,通过测定相对密度近似比较其有效组分质量分数。
不同聚羚酸系减水剂的性能以及配制的混凝土工作性和强度发展规律试验结果见表1和表2。
试验结果表明,国内市场上可以取得的10种早强型聚羚酸系减水剂混凝土的工作性和强度发展规律有较大差别。
(1)两种国外早强型聚羚酸系减水剂的性能较好,其中以PC01#最好,表现在混凝土流动性好、毋落度损失小、混凝土不泌水、不黏也不抓底;不仅混凝土蒸养强度高,而且混凝土28天强度保证率也最高;管片外观色泽均匀一致,表面气泡小。PC01#的缺点是掺量较大,混凝土成本较高。PC02#性能次之,混凝土流动性好、毋落度损失小、混凝土不泌水,缺点是混凝土略微偏黏、混凝土蒸养强度略微偏低,但是混凝土28天标养强度好,管片外观质量也很好。
(2)总体来说,国内早强型聚羚酸系减水剂性能和国外产品有较大差距,除PC03#性能和国外产品性能基本接近外,其他产品性能均不理想。国内大多数早强型产品新拌混凝土性能也不错,但是有很多产品砂石包裹性不好、黏度大、抓底。在强度发展方面,国内产品性能较差,表现在蒸养强度发展慢,同时混凝土28天强度保证率低于国外产品。在不追求快速脱模的情况下,能做到管片外观色泽均匀一致,反之则管片外观质量较差。