聚羧酸減水劑在機制砂商品混凝土應用中的敏感性評價

陳景，鄭廣軍，周金鐘，夏遠英，鄧均，蔡雪

（中建商品混凝土成都有限公司，四川 成都 610000）

0 引言

在缺少天然中粗砂的成都、重慶等西南地區，機制砂作為一種混凝土細骨料得到了廣泛應用，但受到生產設備以及母巖材質的影響，機制砂的細度模數偏大（一般在3.0以上），而且顆粒級配不良，粒徑大于2.36mm和小于0.15mm的顆粒偏多，導致配制的混凝土拌合物保水性差、泌水率大[1～2]，與天然砂相比存在明顯的差異，對混凝土減水劑的綜合性能提出了更高的要求。

聚羧酸作為一種新型的高性能減水劑，具有減水率高、混凝土保持能力好、混凝土收縮率低等突出優點，同時產品不含甲醛等對人體有害的物質，是一種綠色環保的產品[3～4]。目前成都地區商品混凝土公司已逐步開始加速推廣聚羧酸減水劑的應用，但在使用過程中，我們發現與天然砂相比，聚羧酸減水劑在機制砂混凝土中表現出了更高的敏感性，混凝土中聚羧酸減水劑的摻量、單方用水量稍高，其拌合物就容易出現泌水、分層現象，對混凝土泵送施工性能、力學性能和耐久性都造成了不利的影響[5]。

怎樣評價和降低聚羧酸的敏感性問題目前在國內未得到足夠的關注，多數的研究集中在提高適應性和減水率方面[6]，

但聚羧酸的敏感性對于混凝土的泵送施工影響顯著，因此，本文采用測試混凝土拌合物工作性能的方法，評價聚羧酸減水劑的敏感性，同時提出通過復配不同性能特點的聚羧酸產品來達到降低其在機制砂商品混凝土中應用的敏感性，提高聚羧酸減水劑綜合性能的措施。

1 原材料及試驗方法

1.1 原材料

(1) 水泥：選用四川峨勝P·O42.5水泥，主要技術指標如表1。

(2) 粉煤灰：采用成都某電廠生產的F類Ⅰ級粉煤灰，細度10.5%，燒失量4.64%，需水比94%。

(3) 減水劑：聚羧酸減水劑，國外某名牌（SS-1），自主生產產品（SS-A，SS-B），自主復合產品（SS-AB），所有減水劑的固含量都約為10%。

(4) 粗集料：粒徑5～31.5mm連續級配普通碎石。

(5) 細集料：機制砂，細度模數3.5。

(6) 水：自來水。

1.2 試驗方法

表1 水泥主要技術指標

表2 模擬實際生產的混凝土配合比

表3 模擬實際生產的混凝土在減水劑摻量不同時的坍落度及擴展度 mm

混凝土拌合物性能按照現行標準GB/T 50080《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》進行檢測，其他檢測指標見文中具體說明。

2 模擬實際生產的混凝土試驗情況

2.1 配合比

本文選擇了商品混凝土生產中較常用的C30和C40兩個強度等級的混凝土作為基準配比，模擬實際生產中減水劑摻量的波動變化，以4個不同的摻量(單方配合比中減水劑用量占膠凝材料總量的比例)進行試驗對比，觀察不同種類減水劑的敏感性情況，配合比見表2。

2.2 試配結果及分析

表3中試驗結果表明，SS-1和SS-A兩種聚羧酸減水劑的摻量超過目標摻量0.05%以后，混凝土即出現不同程度的泌水、分層、抓底等現象，超過目標摻量0.1%以后，已嚴重離析，低于目標摻量時，混凝土流動性下降明顯，而SS-B聚羧酸減水劑在目標摻量±0.1%的范圍內，混凝土的和易性變化則明顯較小，表明其敏感性較低，這點在商品混凝土的實際生產中其他原材料質量波動大的情況下，有利于混凝土的質量控制。

同時在試驗中，還考察了混凝土對用水量的敏感性，具體的方法是在減水劑達到目標摻量，混凝土具備較優的和易性后，再額外加入5～10kg水，考察和易性的變化。從表4中可以發現，其變化趨勢和減水劑摻量的接近，對摻量敏感的減水劑品種對水的敏感性更高。

表4 模擬實際生產的混凝土在單方用水量不同時的坍落度及擴展度 mm

表5 復合產品生產的混凝土在減水劑摻量不同時的坍落度及擴展度 mm

這三種減水劑中SS-B的減水率最低，增稠保水性也最好，其相對應的目標摻量也最高。這說明要降低減水劑的敏感性，從減水劑方面來說應選擇增稠保水性能好，而減水率稍低的產品，但這一類單一的產品又會因減水率過低、增稠效果過高導致目標摻量太大而增加成本。

3 降低聚羧酸減水劑敏感性的措施

從以上的思路著手，從復配上進行考慮，通過復合不同性能特點的聚羧酸母液，降低混凝土拌合物對減水劑摻量和單方用水的敏感性，同時保證適當的減水率。其主要思路是將高減水率產品SS-A和低減水高增稠產品SS-B按一定比例復合，通過調整復配比例，讓產品的減水率保持在一定水平，降低其目標摻量一定范圍內減水率的變化幅度，從而實現降低聚羧酸減水劑敏感性，提高綜合性能的目的。

通過研究，將SS-A類產品與SS-B類產品按照一定的比例進行了復配，得到了復合產品SS-AB，并開展了混凝土試驗評價其敏感性。由表5的試驗結果可知，SS-AB的綜合性能優異，其目標摻量接近SS-1和SS-A單獨使用時的摻量，同時在目標摻量±0.1%波動范圍內，混凝土拌合物的工作性能變化幅度接近SS-B，復合產品SS-AB的結果不是SS-A、SS-B兩種產品性能的簡單平均疊加，在實際應用中發現，通過復合能夠讓A、B兩種產品的特點都能繼續突出，實現綜合性能提升的目的，見表5。

試驗中還發現通過其他一些途徑也能達到類似的目的，如在聚羧酸母液中復合一定量的引氣劑、增稠保水材料等，但效果沒有進行母液復合那么理想。

4 結論

(1)聚羧酸減水劑在商品混凝土應用中的敏感性問題不容忽視，特別是在機制砂混凝土中該問題更加突出，會影響到商品混凝土生產企業的質量控制。

(2)通過復配不同功能特點的聚羧酸產品，可以有效降低聚羧酸的敏感性問題，提高聚羧酸減水劑在機制砂商品混凝土中的適用性。

[1]祁建華,張裕民,柳剛,張鉑.人工砂的應用研究[J].建筑技術,2006(01):51-53.

[2]蔣正武,石連富,孫振平. 用機制砂配制自密實混凝土的研究[J]. 建筑材料學報,2007(2)： 32-38.

[3]李崇智,馮乃謙,李永德,覃維祖. 高性能減水劑的研究現狀與展望[J].混凝土與水泥制品,2001(2):25-27.

[4]游長江,丁超,胡國棟.聚羧酸類高效減水劑的研究進展[J].高分子材料科學與工程, 2003(02):40-43.參考文獻

[5]孫振平; 王玲.如何安全高效地應用聚羧酸系減水劑[J].混凝土, 2007(06):40-43.

[6]趙聽南.聚羧酸減水劑應用中的幾點理解誤區[J].化學建材,2007(6):47-48.