低流動性損失水下混凝土抗分散劑的性能研究

摘要:采用速溶高分子聚合物,制成低流動性損失水下混凝土用抗分散劑.并進行抗分散性、流動性損失試驗。

關鍵詞:
抗分散荊;低流動性損失;粘稠;水下漏凝土
 
      水不分散混凝土是一種新型混凝土。它通過在普通水下混凝土中加入抗分散劑—— 通常是水溶性高分子聚合物,來提高混凝土拌和物的粘稠性,從而達到抗水洗的目的。摻加抗散劑,在提高了混凝土拌和物的粘稠性的同時,也帶來了諸如用水量增加、流動性損失快等新的問題。特別是流動性損失快制約了其應用范圍,使水下不分散混凝土規(guī)?;┕な艿较拗?。為解決這一問題,在原有產(chǎn)品的基礎上,采用控制高分子聚合物分子結構、溶解逮度以及選用相容性較好的流化劑,通過大量試驗,研制成功新型RS不分散混凝土抗分散劑。試驗表明,摻加RS的水下不分散混凝土,在保證抗分散性能的情況下,其塌落度(塌擴度)在2.0小時內(nèi)基本不損失,具有優(yōu)異的保塑性。
 
1 RS配制的水下不分散混凝土性能試驗
 
1.1 原材料
 
       水泥:冀東525#R普通硅酸鹽水泥;砂:薊縣中砂,細度模數(shù)2.6;石子:石灰?guī)r碎石,粒徑5—25mm,連續(xù)級配;粉煤灰:軍糧城電場二級灰;外加劑:自行研制的RS型抗分散劑(復合了流化劑等);水:自來水。
 
1.2 試驗方法
 
       采用日本JISA1112-75標準和中國石油天然氣總公司工程技術研究院院級標準Q/GCY012—92。
 
1.3 RS對混凝土抗分散性的影響
 
      混凝土的抗分散性常用混凝土在水中落下時,介質(zhì)水的pH值以及混凝土的水陸強度比表示。水陸強度比指配合比相同的混凝土分別在陸上和水下成型,在相同的條件下養(yǎng)護至同齡期,所得的抗壓強度比值??狗稚⑿阅茉胶茫琾H值越接近中性,水陸強度比也越高。試驗結果見圖1和圖2。
 
    
     圖1表明:RS抗分散劑摻量從1.0% 提高到2.0%時,水介質(zhì)的pH值迅速下降;摻量超過2.0%以后,混凝土在水中落下時基本不分散,滿足抗分散要求。圖2表明:RS摻量超過2.0%時,7天和28天的水陸強度比均能達到70% 以上,而不摻抗分散劑混凝土水陸強度比僅在30%上下。

     綜合圖1和圖2可看到,在Rs摻量超過2.0%(對水泥)時,混凝土具備優(yōu)良的水下抗分散性。
 
1 .4 RS抗分散劑對混凝土流動性損失的影響
 
      水下不分散混凝土流動性有三種測定方法:塌落度、塌擴度、 及德國DIN一1048擴展度。國內(nèi)外試驗結果表明,塌落度的靈敏度最差,其次是塌擴度、擴展度但由于測擴展度值的儀器需特殊加工,實際應用中常用塌擴度值來表示水下不分散混凝土的流動性。
    
      表1給出了水下不分散混凝土常用配合比及其力學性能,表2給出了流動性損失情況(為便于比較,同時給出了塌擴度和擴展度值 。從表1可看出,摻有Rs抗分散劑的水下不分散混凝土.7天和28天水陸強度比均超過了70%,28天更在80% 以上,超過日本和國內(nèi)標準的7天大于6o%、28天大于70%的規(guī)定 這說明摻加Rs抗分散劑的混凝土具有優(yōu)良的水下抗分散性能 從表2可看出.采用Rs配制的水下不分散混凝土,在2小時之內(nèi),其流動性損失很??;又由于粘稠,其壓力泌水率比很?。话阍?0%以內(nèi),可滿足泵送工藝對混凝土性能的要求。
 
2 機理探討
 
       RS抗分散劑中的高分子聚合物帶有一些活性官能團,通過官能團能將水泥分散體系中的細顆粒吸附到分子鏈上,多個分子的官能團交叉吸附,形成了穩(wěn)定的網(wǎng)狀結構. 同時,由于表面活性作用,改變了混凝土混合物分散體系中顆粒的表面電位,顯著降低粒子間的排斥勢能,增大了顆粒間吸引勢能,使多相分散體凝聚在一起。上述兩類作用的結果,使混凝土拌和物粘稠性增大,宏觀上表現(xiàn)出水中抗分散性能。

      對摻有Rs抗分散劑的水下不分散混凝土而言,它是一種高粘性易流動的粘稠體,其流變行為屬于接近牛頓液體的賓漢姆體,它的流動性主要與粘度有關。Rs抗分散劑中的高分子聚臺物具有速溶特性,這種特性使高分子聚合物在堿性水泥多相體系中迅速溶解,在攪拌期間體系粘度能迅速增加并趨于穩(wěn)定,防止了后期粘度繼續(xù)增大而導致流動性降低。同時,體系中流化劑受溶液粘膜包裹影響,短時間內(nèi)不能完全被水泥顆粒吸附,從而起到一種類似緩釋作用的效果,防止了混凝土拌和物流動性損失 另外,高分子聚合物分子具有直鏈短、支鏈多的分子結構,使混凝土在達到水中抗分散性的同時粘度不過分增大,也對流動性有利。
 
3 結論
 
      (1)Rs抗分散劑能顯著提高水下混凝土的抗分散性能。
 
      在單螺桿擠出機設計中,如何實現(xiàn)在低加工溫度下高速擠出優(yōu)質(zhì)管材是一個關鍵技術在螺桿設計上,采用了BM結構與屏障式結構相結合,并增加了特殊的混煉段,不僅保證了管坯的塑化效果,而且物料在整個螺桿上的各個區(qū)域,熔體壓力較低,壓力分布均勻;在機筒設計中,采用了開槽機筒以保證PP-R高速喂料;在加料段設計有一個特殊的冷卻裝置.用于控制原料進入機筒的溫度;機筒各段有可控溫的加熱段,采用強制風冷,擠出機產(chǎn)蠡具有良好的線性關系(便于同牽引速度同步調(diào)節(jié));為了高速擠出,減速箱采用高扭矩、低噪聲的減速箱,電機功率相應配大。目前,我公司生產(chǎn)PP-R的單螺桿擠出機主要機型有SJ65 *30、SJ90 * 32、sJl20* 30,生產(chǎn)PP-R最高產(chǎn)量為300~5ookg/h。
 
      (2)籃式擠出模頭
 
      為使管坯在模頭中不產(chǎn)生流動取向效應,要降低模頭的熔體壓力,并盡量減小壓縮比。我們采用了籃式擠出模頭。由于其分流流道徑向截面積很大,與其他傳統(tǒng)模頭(如支架式模頭)相比,其模頭壓力低,可保證在高擠出量下仍保持低熔體溫度。物料在通過無數(shù)分流孔時,熔體流動從軸向到徑向的雙重方向改變,起到了良好的混合效果,使熔體具有良好的融體均質(zhì)化性能,有效地消除了熔體的應力記憶性能。
 
      (3)冷卻、定徑系統(tǒng)
 
      定徑套的結構、加工精度及冷卻方式對加工PP-R管材的質(zhì)量非常重要。水環(huán)式定徑套(冷卻水對定徑水套進行循環(huán)冷卻,但不接觸管材)可在短時間內(nèi)生產(chǎn)薄壁(冷水)管。但由于管坯進入定徑套時溫度較高,粘度較大,采用水環(huán)式定徑套長時間生產(chǎn),會造成管材外表逐漸粗糙甚至拉斷。所以,PP-R管的生產(chǎn),采用水簾式定徑套,在管材進入定徑套前對其進行預冷卻,另外,也防止物料粘附在定徑套人口。PP-R材料熱容量較大,尤其是厚壁的大管,為滿足較快的擠出速度需配置較長的定徑冷卻長度,并對冷卻過程進行全程溫度控制。我公司真空定型機采用二室定型, 32mm以下小管采用碟片式定徑盤浸浴式冷卻,可滿足調(diào)整生產(chǎn)情況下冷卻和定型的需要。
 
      (4)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)
 
     采用德國西門子專為擠出生產(chǎn)線設計制造的SKYEX型擠出機電腦控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用上、下位機管理控制方式,上位機配有多幅面面和棒狀圖顯示,使系統(tǒng)的操作變得直觀方便;下位機選用可編程控制器,并增加了一些高級智能模塊,采用溫度控制模塊進行溫度控制,控制精度在±1℃。擠出機轉速由直流調(diào)速裝置控制,牽引速度由變頻調(diào)速器控制,擠出轉速與牽引速度采用專有控制技術,控制平穩(wěn),擠出波動極小,牽引機在低速下運行也相當穩(wěn)定。
 
3 PP-R管材擠出工藝分析
 
       PP-R管生產(chǎn)工藝與普通聚烯烴管材基本相同,在擠出過程中,工藝溫度控制和冷卻定徑調(diào)節(jié)是生產(chǎn)合格管材的關鍵。

      PP-R管材專用料的熔融溫度為140℃ ,分解溫度為250℃左右。提高擠出機熔融段及模頭口模段溫度有利于提高管材內(nèi)外表面質(zhì)量,但過高的熔體溫度會使原料分解,降低成型后管材的力學性能。標準要求管材的熔本流動速率比原料的熔體流動速率不能降低30%,因此,應以盡量低的工藝溫度來高速擠出高品質(zhì)的管材。采用水簾式定徑對PP-R管材進行定徑時,水簾出水應調(diào)節(jié)達到在整個圓周上保持出水均勻,否則成型管材上會出現(xiàn)水痕、粗糙、顏色不均等現(xiàn)象。對管材的定徑冷卻最好配置冷水機組(尤其是在夏季高溫下調(diào)整擠出生產(chǎn)時)。冷卻水的水質(zhì)對PP-R管材的加工質(zhì)量也相當重要,對于水質(zhì)較硬的地區(qū),生產(chǎn)線循環(huán)水應經(jīng)軟化處理后使用。

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2024-12-24 00:07:29