超塑化劑在混凝土建筑施工中的應用淺析

一般認為，水泥和水接觸后會形成絮凝結構，這種結構會包裹一部分水使之對水泥凈漿或混凝土的流動性沒有貢獻。通常認為減水劑(或超塑化劑)的減水機理是，減水劑(或超塑化劑)和正在水化的水泥顆粒接觸后會吸附在水泥顆粒表面上，減水劑(或超塑化劑)通過電位斥力和位阻斥力將水泥漿絮凝結構破壞，從而達到減水增塑的目的。但是，這只是停留在較為淺顯的層面，還有很多問題沒有解決，例如，減水劑(或超塑化劑)的吸附形態、吸附的過程、與水泥礦物的反應、吸附的經時演變、液相中減水劑(或超塑化劑)分子的作用等。

一、超塑化劑作用機理初探

超塑化劑是改變混凝土性能十分重要的一種組分，但對其作用機理的研究還比較淺顯。本文總結了一些前人的結論，對超塑化劑的作用機理做了初步的探討。

1、超塑化劑在水泥顆粒表面的吸附奠定了其分散作用的基礎，是研究其作用機理重要部分。超塑化劑和水泥顆粒接觸后，首先會吸附在尺寸較小顆粒的吸附點上。吸附點可以認為是由于顆粒表面的蝕刻和水化活性比較高的部位產生的。另外，表面帶正電也有利于對超塑化劑的吸附。因為水泥顆粒表面物理、化學不均勻，吸附點的分布常常也是不均勻的，因此超塑化劑在水泥顆粒表面呈錯綜雜亂狀態。隨著水化的進行，吸附點發生變化，可能是水化產物或水化中間產物(如，C-S-H等)的表面。但是，對于吸附點的組成仍需要做進一步研究。

2、超塑化劑會改變一些水化產物的形態、數量以及生成時間，如CH、AFt等，并且會產生有機礦物相(OrganomineralPhase)。這可能是由于以下原因引起的:超塑化劑分子上的羥基，羧基和醚基等官能團絡合水泥漿液相中的鈣離子，使形成CH、鈣礬石和C-S-H所需的鈣離子量不充足;超塑化劑分子的吸附在水泥顆粒表面產生一層有機溶劑膜，這種膜阻礙了水泥顆粒和外界的物質和能量的交換，分子結構龐大的超塑化劑分子參與CH、鈣礬石和C-S-H的形成。

3、液相中的超塑化劑量對混凝土工作性的保持有重要意義，其作用可能有兩種:補充被水泥水化所消耗的超塑化劑和吸附在水泥顆粒上的超塑化劑產生斥力。

二、超塑化劑的選用

1、材料的選擇

分析XT承臺的施工難點，必須從改善混凝土性能入手，使混凝土性能滿足施工要求，才能達到施工目的。經分析比較，選擇了“結墻”牌csP27超塑化劑作混凝土外加劑，結合“A型混凝土抗裂防水膨脹AEA”，對混凝土配合比進行調整試驗。其各項技術指標均達到施工與設計要求，很好地解決了施工難題。

2、CSP-7超塑化劑對混凝土性能的影響

(1)對混凝土水化熱的影響。由于超塑化劑通過吸附包裹水泥粒子，破壞正常的水泥物質水化反應速度，將混凝土中相對集中、快速的水化反應分散，使得水化熱釋放周期延長，水化熱峰值降低。

(2)坍落度損失及緩凝作用的影響。由于超塑化劑延長水化反應時間，使得混凝土水泥成份不能短期內全部進水化反應，混凝土中膠凝成份數量少，混凝土粘性增長慢，同時降低水化反應耗水量，混凝土中自由水分損失減慢，混凝土坍落度損失減少，混凝土緩凝得到良好改善。

(3)對早期強度的影響。當水化作用達到混凝土緩凝、坍落度等要求后，其吸附作用減退，混凝土水化作用進入相對高峰期，產生大量熱量，促使各種水化產物增多，并填充混凝土空隙，增加混凝土的密實程度，形成一定的早期強度。

(4)對混凝土后期強度的影響。由于后期水化作用逐漸放慢，水化熱產生及數量也隨之放慢，已水化特點占大量空間，使得尚未反應的水泥組份與水難以起作用，因而混凝土中存在部分尚未水化物質，正是這些物質形成混凝土后期強度儲備。

(5)對水泥用量的影響。在混凝土拌合物中，由于減水劑各組分有效地使水泥組份進一步均勻擴散，并使水化熱作用得到有效控制，使得用水減少，從而有效地提高水泥物質水化后膠凝物質在混凝土中的作用，減少由于施工用水過多而帶來的水泥組份膠凝損失，從而達到降低水泥用量的目的。

(6)對混凝土抗滲作用機理。由于超塑化劑減緩混凝土水化作用，從而使混凝土水化熱膨脹得到有效控制，材料熱膨脹得到限制，減少混凝土水脂作用后的收縮量，有效避免了結構收縮的產生-同時，由于水化物形成膠凝質的填充作用，使得混凝土孫隙減少，密實度提高，其三，由于施工用水的減少，使得混凝土中自由水存量減少，相應也減少了自由水蒸發后混凝土中的水份空隙，從而對混凝土抗滲效果起到積極的作用。

三、具俸施工應用

1、應用超塑化劑作用

(1)混凝土和易性得到較好改善，塌落度提高10-12cm，為泵送混凝土施工創造良好的施工條件。

(2)混凝土初凝時間延長2h，終凝時間延長6-8h，為混凝土構件澆筑及接縫提供了時間保證，對提高混凝土構件的整體性、抗滲能力起到促進作用。

(3)緩凝高強使混凝土早期強度提高，一般3d強度為60%-80%，7d強度為80%-92%，實現早拆模，從而提高了模板周轉效益。

(4)增加混凝土后期強度儲備，保證結構安全。

(5)水化熱釋量降低，避免了構件因此而造成的脹縮性破壞。

(6)增強了混凝土內部的密實度，提高混凝土的抗滲能力。

2、經濟效益

(1)由于采用CSP27后改善了混凝土性能，減少了混凝土抗滲和養護材料費用，提高了施工效益。

(2)加快了模板及頂撐材料的施工周轉，降低了工程施工成本。

(3)cSP27使混凝土中水泥、水的用量分別減少為25.5%、16，5%，提高經濟效益。

超塑化劑是近年來在建筑工程，特別是高強、緩凝、泵送混凝土中廣泛應用的外加劑，由于其本身所具有的特點和性質，使它在工程應用中體現出越來越多的優點。混凝土是建筑行業主要的建筑材料之一，也是世界上用量最大的人工材料，2000年世界混凝土產量可達48億立方米，我國可達17億立方米。隨著建筑工業的不斷發展，人們對建筑材料的性能要求越來越高，如較高的施工性能以及強度和耐久性等。外加劑是改善混凝土性能十分重要的組份，可以在極小摻量情況下較大幅度地提高混凝士的性能，這一點已經在大量的實驗和工程應用中得到驗證。外加劑也已成為商品混凝土必不可少的組份之一。其中，減水劑(包括高效減水劑，即超塑化劑)是主要品種。高效減水劑(超塑化劑)可以大幅度地降低水灰比(w/c)從而可以大大提高混凝土的性能。因此，國內外在超塑化劑的研究和開發上做了大量的工作。