聚羧酸高效減水劑在抗凍混凝土中的應(yīng)用

劉金鵬

摘? ?要：聚羧酸高效減水劑是一種科技含量高、綜合性能優(yōu)、應(yīng)用前景好的混凝土超塑化劑，其性能指標(biāo)以及性價比均可與國際先進(jìn)水準(zhǔn)媲美。隨著時代進(jìn)步，混凝土結(jié)構(gòu)對耐久性、經(jīng)濟(jì)性等參數(shù)的要求越來越高，而普通減水劑很難滿足高等級強(qiáng)度的要求。與傳統(tǒng)減水劑相比，聚羧酸系減水劑在表現(xiàn)行為以及節(jié)能環(huán)保等方面占有顯著優(yōu)勢，受到了社會廣泛關(guān)注。文章將簡述聚羧酸高效減水劑的性能特點(diǎn)，結(jié)合工程實(shí)例分析實(shí)際應(yīng)用過程中的問題，并提出相應(yīng)的解決對策。

關(guān)鍵詞：聚羧酸減水劑;抗凍性混凝土;應(yīng)用分析

1? ? 聚羧酸減水劑概述

減水劑是一種常見的混凝土外添加劑，可以優(yōu)化水灰比，提高混凝土的耐久性與強(qiáng)度。減水劑有普通減水劑與高效減水劑之分。前者的減水率5%～10%，如木質(zhì)素減水劑、松香酸鈉等;后者的減水率在10%以上，如萘系高效減水劑、胺系高效減水劑、聚羧酸系高效減水劑等。其中，聚羧酸系高效減水劑的分子結(jié)構(gòu)呈梳形，因其摻量低、減水率高、緩凝影響小、坍落度保持性能高等優(yōu)勢，獲得了國內(nèi)外的一致好評。聚羧酸系高效減水劑的性能特點(diǎn)如下：（1）摻量低、減水率可達(dá)到45%。（2）坍落度輕時影響小，1 h混凝土坍落度損失可維持在5%以內(nèi)，2 h混凝土坍落度損失可維持在10%以內(nèi)。（3）和易性良好，混凝土整體顏色均勻，避免泌水、離析等問題。對于高標(biāo)號而言，便于攪拌，有利于提高混凝土的黏性。（4）混凝土3 d抗壓強(qiáng)度增強(qiáng)50%～110%，28 d抗壓強(qiáng)度增強(qiáng)40%～80%，90 d抗壓強(qiáng)度增強(qiáng)30%～60%。（5）收縮率低，混凝土抗碳化及穩(wěn)定性有明顯提升，無沉淀、分層現(xiàn)象，尤其是在冬季，避免結(jié)晶問題。（6）含氣量適宜，對混凝土彈性模量的影響可忽略，抗凍耐久性優(yōu)越。（7）適應(yīng)性強(qiáng)，可與多種摻合料配合使用。（8）綠色環(huán)保、經(jīng)濟(jì)型產(chǎn)品。在相同條件下，比普通減水劑提高水泥利用率15%～25%。

2? ? 應(yīng)用問題與對策

近些年，聚羧酸類減水劑在國內(nèi)外的應(yīng)用相當(dāng)普遍，特別是在日本，聚羧酸系減水劑與萘系減水劑的使用比例已高達(dá)7∶3。由于聚羧酸系減水劑的作用機(jī)理、分子結(jié)構(gòu)等和普通減水劑存在較大差異，因此，正確認(rèn)識羧酸減水劑，并合理使用尤為關(guān)鍵。雖然聚羧酸高效減水劑的保塑性好、減水率高、適應(yīng)性強(qiáng)，但是實(shí)際應(yīng)用過程中，這些優(yōu)勢是相對而言的，局限性并沒有完全消除?；诖?，聚羧酸高效減水劑在抗凍混凝土中的應(yīng)用仍需要實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方可投入生產(chǎn)。下面將結(jié)合工程實(shí)例，對常見問題以及對策進(jìn)行闡述分析。

2.1? 與水泥適用性

由于水泥、凝膠材料的成分復(fù)雜且多變，從分散或者吸附的作用機(jī)理來說，各種環(huán)境都能完全適應(yīng)的減水劑基本是不存在的。雖然與萘系減水劑相比，聚羧酸系減水劑的適應(yīng)性更廣一些，但是對于某些水泥而言，其應(yīng)用效果不佳。該問題通常會降低減水率以及增加坍落度的影響。甚至對于同一型號的水泥，當(dāng)球磨細(xì)度等級不同時，減水劑的作用也會有所不同。

2.1.1? 工程實(shí)例

某攪拌站以P-042.5R水泥為工地供應(yīng)C50混凝土，采用的是聚羧酸高效減水劑。在配合比過程中，發(fā)現(xiàn)減水劑摻量略高于其他水泥，而經(jīng)過實(shí)際攪拌后，目測出廠混凝土的坍落度約為210 mm，但是混凝土泵車到工地卻卸不出來料。加入一桶減水劑后，坍落度減小到160 mm，基本滿足泵送條件，但在很短時間內(nèi)，又出現(xiàn)上述問題，返廠少量減水劑以及大量水之后，才勉強(qiáng)卸出。

2.1.2? 原因與對策分析

原因分析：開盤前，外添加劑的適應(yīng)性實(shí)驗(yàn)不充分。

預(yù)防措施：每一批水泥在開盤前都要做配合比復(fù)配實(shí)驗(yàn)，以便選擇最適宜的摻合料。需要注意，對于煤矸石摻合料水泥，聚羧酸系減水劑不適合使用。

2.2? 用水量的敏感性

聚羧酸減水劑系可以節(jié)約混凝土的用水量。單方混凝土的水膠比約為0.3～0.4（有些甚至在0.3以下），用水量在130～165 kg。在用水量較低時，加水量變化會對混凝土的坍落度造成很大影響，比如說拌和物泌水、坍落度劇增等。

2.2.1? 工程實(shí)例

配置C30混凝土，以P-032.5R水泥為原料，工地施工要求混凝土的坍落度不大于150 mm。出廠時，實(shí)際測量坍落度為180 mm，運(yùn)輸?shù)竭_(dá)施工現(xiàn)場時，實(shí)測變?yōu)?10 mm。返廠后，測量仍為210 mm，且伴有分層、泌水等問題。

2.2.2? 原因與對策分析

原因分析：由于減水劑對水泥的適應(yīng)性強(qiáng)，因此摻量增加，而攪拌時間過短，導(dǎo)致出廠的坍落度數(shù)據(jù)失真。

預(yù)防對策：針對部分對聚羧酸高效減水劑摻量敏感的水泥，應(yīng)注意保持外加劑的計量精確度。同時，攪拌要均勻，可適當(dāng)延長攪拌時間，即便采用的是雙臥軸強(qiáng)制攪拌機(jī)，也要保證攪拌時間在40 s以上。經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證，最佳的攪拌時間要維持在1 min以上。

2.3? 減水劑超量，凝結(jié)時間延長

2.3.1? 工程實(shí)例

某施工現(xiàn)場澆筑梁板結(jié)構(gòu)混凝土15 h后，混凝土出現(xiàn)未完全凝固的現(xiàn)象，且坍落度大。技術(shù)工程師查看后，采取加溫處理，攪拌站派工程師查看，后經(jīng)加溫處理，終凝時間延長到24 h。

2.3.2? 原因與對策分析

原因分析：高效減水劑在抗凍混凝土中的摻量過大，延長了水化反應(yīng)。

預(yù)防對策：對于抗凍混凝土，由于使用環(huán)境限制，施工現(xiàn)場要注意保溫等措施。同時，聚羧酸系的用水量要精確，未經(jīng)相關(guān)技術(shù)人員統(tǒng)一，切不可隨便更改混凝土配合比。

3? ? 結(jié)語

綜上所述，聚羧酸高效減水劑具有減水率高、摻量低、坍落度損失小等特點(diǎn)，同時對溫度有較強(qiáng)的適應(yīng)性，可以有效提高抗凍性混凝土的耐久性與穩(wěn)定性。隨著研究的不斷深入，聚羧酸減水劑在建筑工程產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的領(lǐng)域越來越廣泛。而聚羧酸高效減水劑與傳統(tǒng)減水劑的分子結(jié)構(gòu)以及作用機(jī)理有很大區(qū)別。因此，施工人員要注意該外添加劑與水泥的適應(yīng)性、用水量的敏感性以及摻量的精確性，從而避免因使用不當(dāng)造成的急凝、緩凝、分層、坍落度增加、強(qiáng)度減小等問題。

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