一種聚羧酸保坍劑的應用研究

■呂海濤，劉 遠 ■.貴州民族大學，貴州 貴陽 55005;.貴州天威建材科技有限責任公司，貴州 貴陽 550006

隨著我國基礎設施工程建設的大規模發展，對商品混凝土的質量要求越來越嚴格。目前在高性能混凝土中，聚羧酸減水劑因其無毒、環保、減水率高等特點，使用非常廣泛［1］。但聚羧酸減水劑的應用過程中遇到了許多工程難題，最為突出的就是混凝土坍落度的損失問題。因水泥、混合材、砂石含泥等質量問題導致混凝土坍落度損失加快，在施工過程中，容易造成堵管、施工困難以及拆模以后混凝土的蜂窩麻面現象，甚至產生嚴重的工程質量問題［2］。有學者試驗表明，摻加了高性能減水劑以后，坍落度損失更快，嚴重的影響到了商品混凝土的泵送距離和泵送高度以及商品混凝土攪拌站的供應半徑，給施工帶來很大的難度，嚴重影響聚羧酸減水劑的應用和發展［3］。目前拌合站常用以解決混凝土坍落度損失過快的方法有(1)減水劑里添加緩凝劑(2)多次添加減水劑(3)減水劑后添加法［4］，這些方法都未有效解決混凝土坍損過快的問題。聚羧酸系保坍劑是一種緩慢釋放減水率成份的外加劑，可有效解決混凝土坍落度損失過快的問題，從而確保商品混凝土在工程建設中長時間具有良好的施工性能。

貴州省屬云貴高原，沒有河砂資源，大部分混凝土攪拌站都使用機制砂，而機制砂的質量好壞嚴重影響到混凝土的質量。聚羧酸保坍劑需要與水泥、砂、石料有良好的適應性才能解決混凝土坍落度損失問題［5］。本文主要研究聚一種羧酸保坍劑對水泥凈漿流動度與混凝土性能的影響。

1 試驗原材料

聚羧酸系保坍劑:貴州天威建材科技有限責任公司生產的聚羧酸系保坍劑，本研究選用其中的保坍劑B，固含量20%。

減水劑:貴州某拌合站使用的聚羧酸高性能減水劑，以下簡稱減水劑C，固含量20%，摻量1%，減水率為25% －30%，28d的強度比為140%。

外加劑A:保坍劑B與減水劑C按1∶1比例復配制得。

河砂、碎石(5－10mm碎石占40%，10－20mm碎石占60%)、基準水泥(PI42.5):中國建筑材料科學研究總院銷售外加劑檢驗專用。

機制砂(細度模數為3.4，MB值為2.5)、碎石5－20mm的連續級配(含泥量0.2%)、紅獅水泥(PO42.5)、粉煤灰(一級):貴州某拌合站。

2 試驗

2.1 聚羧酸系保坍劑對水泥凈漿流動度的影響

因水泥所使用的原材料、摻合料與磨制的細度不一樣，導致水泥的品質差異較大，外加劑對水泥的適應性也會影響到混凝土的性能。試驗參照JC/T1083－2008《水泥與減水劑相容性實驗方法》，檢驗外加劑A、保坍劑B與減水劑C對基準水泥、紅獅水泥的適應性。水泥用量500g，用水量145g，選擇不同水泥和不同外加劑進行凈漿流動度試驗。由于保坍劑B是緩釋型減水劑，故此凈漿流動度測試試驗設計為3h，每0.5h檢測一次，結果如表1所示。

由表1可以看出，初始凈漿流動度一致的情況下，基準水泥使用的外加劑摻量比紅獅水泥大，因為紅獅水泥是PO42.5水泥，摻加了混合材，而其摻的混合材對外加劑的吸附量較少。不管是基準水泥還是紅獅水泥，保坍劑B摻量最大，減水劑C摻量最小。摻減水劑C的凈漿流動度是隨時間延長而變小;摻外加劑A的凈漿流動度1－1.5h達到最大值大，1.5h后隨時間延長而變小，但變化幅度很小，可忽略不計;摻保坍劑B的凈漿流動度在3h內隨時間的延長稍微增大。兩種水泥與減水劑C的適應性相似，但基準水泥的凈漿流動度經時損失比紅獅水泥的經時損失稍大。

表1 各種外加劑與水泥的凈漿試驗

2.2 聚羧酸保坍劑對混凝土性能的影響

2.2.1 外加劑對混凝土性能的影響

參照GB8076－2008《混凝土外加劑》、TB10424－2010《鐵路混凝土工程施工質量驗收標準》、GB/T 50080－2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》相關標準。

(1)坍落度控制在80mm±10mm，采用中國建筑材料科學研究總院銷售外加劑檢驗專用原材料，選擇不同外加劑進行試驗。單方混凝土原材料用量:基準水泥360Kg、河砂850Kg，碎石1039Kg，水152Kg(不摻外加劑時基準樣用水量為205Kg)，測試不同外加劑對混凝土包裹性、含氣量、強度等性能的影響，試驗結果見表2:

表2 混凝土性能試驗

從表2得出，初始坍落度相同時，保坍劑B摻量最大，減水劑A摻量最小。摻減水劑C的混凝土坍落度1h損失70mm;摻外加劑A的混凝土坍落度維持2h不變，2.5h開始變小;摻保坍劑B的混凝土在3h內，坍落度略增大10－30mm。與摻減水劑C相比，摻外加劑A與摻保坍劑B可提高混凝土的包裹性，含氣量無明顯變化，。

(2)將外加劑A、保坍劑B與減水劑C采用某拌合站的C50混凝土配合比進行試驗，并測試相關性能。采用拌合站的原材料，單方混凝土配比:水泥 360Kg，粉煤灰 120Kg，機制砂 852Kg，碎石 924Kg，水144Kg，具體試驗結果見表3。

表3 混凝土性能試驗結果

表3中顯示，摻減水劑C的混凝土坍落度損失最快，坍落度1h損失130mm。摻外加劑A的混凝土坍落度損失較慢，坍落度1h損失20mm;摻保坍劑B的混凝土坍落度損失很小，2h內幾乎不變，3h坍落度保留至185mm。初始坍落度相同時，相對摻減水劑C而言，外加劑A、保坍劑B的摻量需適當增加，混凝土的含氣量并無明顯影響，但包裹性變好。摻外加劑A、B的混凝土1d強度降低約9%，3d、7d強度幾乎不變、28天強度增加3%左右。

3 試驗結論

(1)與單摻減水劑C相比，摻保坍劑B或者將保坍劑B與減水劑C混合使用均可提高外加劑與水泥的適應性。

(2)使用外加劑檢驗專用材料，在坍落度設計較低時(坍落度設計在80mm±10mm)，摻保坍劑B的混凝土坍落度3h不降低;摻外加劑A的混凝土坍落度2h內保持不變。

(3)使用某拌合站混凝土原材料，當混凝土坍落度控制在220±20mm時，摻保坍劑B混凝土坍落度2h內不損失;摻外加劑A的混凝土坍落度1h內不發生明顯變化。

(4)達到相同初始坍落度時，與單摻減水劑C相比，保坍劑B與摻外加劑A的摻量需增加，混凝土1d強度降低9%，3d、7d強度無明顯變化、28d強度增加3%;混凝土的包裹性變好，含氣量無明顯變化。

［1］肖煜.聚羧酸高性能保坍劑的研究［D］，武漢科技大學碩士學位論文，2013.

［2］劉春燕，王自為，衛曉慧，等.新型聚羧酸接枝保坍劑的合成與性能研究［J］.新型建筑材料，2012(2):42－46.

［3］陳惠，趙婷婷，等.一種新型聚羧酸保坍劑的研究與應用［J］.山西大學學報(自然科學版)，2011(2):70－72.

［4］張月星，冉千平，等.新型聚羧酸類接枝共聚物高效保坍劑的性能研究［J］，新型建筑材料，2006(9):53－56.

［5］郭鑫祺.環保交聯型聚羧酸專用保坍劑的合成與性能研究［J］，新型建筑材料，2013(5):1－3.