聚羧酸減水劑在福州商品混凝土中的應用探究★

翁志英 蔡鎮江

(1.福州職業技術學院，福建 福州 350108; 2.華東勘測設計院(福建)有限公司，福建 福州 350003)

1 概述

商品混凝土作為建筑工程中重要的建筑材料，在行業中被廣泛的應用，行業發展也處于穩健發展的趨勢。但是也存在商品混凝土強度不高、運輸時間過長導致混凝土形成初凝及和易性不足等問題[1]。減水劑是商品混凝土中必不可少的一種活性外加劑，它能改善商品混凝土的工作性能和力學性能。特別是在高層建筑、橋梁、水利、水電等國家重大工程中，聚羧酸系減水劑都得以廣泛使用。聚羧酸減水劑不僅減水率大(可高達35%左右)，施工環境溫度要求低，與各類混凝土相溶性好，而且能很好的控制混凝土的坍落度，避免使用其他減水劑易出現的離析分層、泌水嚴重、引氣量大、緩凝等問題[2]。雖然該類減水劑存在諸多優點，但不同的聚羧酸系減水劑與水泥的相溶性不同，且對消泡劑、引氣劑的選擇性較強，有可能導致所拌混凝土硬化后抗壓強度上存在很大差異，一定程度上制約了聚羧酸減水劑的發展。高效減水劑以其優越的性能受到行業的推崇，但我國關于減水劑的探究與國外相比仍存在相當大的差距。我國地域遼闊，區域環境差異大，減水劑的應用仍然具有一定的區域性特點，所以本文以福州市區域為主，廣泛收集商品混凝土的質量檢測數據，分析福州市區域減水劑的應用現狀及其對商品混凝土工作性能及力學性能的影響。

2 試驗數據收集

本文收集數據過程中發現目前福州區域商品混凝土的減水劑大部分采用Point-800S聚羧酸高效減水劑，因此本文主要是以Point-800S聚羧酸高效減水劑為代表進行接下來的研究分析。Point-800S聚羧酸高效減水劑是以聚羧酸鹽類高分子共聚物、多羥基鹽類為主體，多種高效功能化助劑通過優化復配技術相互復合而成，是一種專門適用于中低強度等級混凝土的中低濃度聚羧酸減水劑。試驗時適當調整減水劑的摻量，使各個強度的配合均滿足預定的坍落度要求。

本文試驗數據主要來源于福建省建筑科學研究院有限公司、福建省建筑工程質量檢測中心有限公司、復達檢測有限公司、福建上若工程技術有限公司等質量檢測中所出的《混凝土配合比驗證報告》，報告中所檢測的商品混凝土均用于福州市所在區域的建筑工程項目。本文試驗數據收集時間從2017.9到2019.9，收集了C25，C30，C35，C40，C45，C50六個強度等級的混凝土試驗數據，每個強度等級均收集5組試驗數據，每組數據均采用三組試樣進行試驗的有效加權平均值，每組試驗三塊。

3 試驗數據分析

3.1 原材料

水泥：普通硅酸鹽水泥；碎石粗骨料粒徑：5 mm～31.5 mm；砂：普通河砂，細度模數2.5～3.0；水：自來水；外加劑Ⅰ：緩凝型高效減水劑Point-800S；外加劑Ⅱ：高性能抗裂膨脹劑(SY-G)；摻合料Ⅰ：粉煤灰(F類Ⅰ級)；摻合料Ⅱ：礦渣(S95)?；炷恋呐浜媳仍O計參照JGJ 55—2011普通混凝土配合比設計規程進行，混凝土拌制方法和坍落度測定方法參照GB/T 50080—2016普通混凝土拌合物性能試驗方法標準。各強度等級的商品混凝土配合比見表1。

表1 商品混凝土配合比數據

3.2 試驗方法及數據分析

試驗采用商品混凝土攪拌站的攪拌機進行機械攪拌并測定坍落度。檢測中心試驗設備采用液壓式壓力試驗機，型號規格為YE2000C；試驗方法參照GB/T 50081—2002普通混凝土力學性能試驗標準；試樣采用150 mm×150 mm×150 mm立方體試塊，每組試驗采用三個試塊。各組商品混凝土的初凝時間如表2所示。

表2 商品混凝土初凝時間 min

由表2可以發現，摻加適量的緩凝型聚羧酸減水劑后，商品混凝土的初凝時間為365 min～640 min，其中C30混凝土的初凝時間則更長，在590 min～640 min之間。緩凝型聚羧酸減水劑的摻量對初凝時間的影響并沒有明顯的閾值，但在一定范圍內變動則會有敏感的波動。與沒有摻加減水劑的商品混凝土初凝時間相比，摻加減水劑可以很大程度上延長商品混凝土的初凝時間，解決了商品混凝土由于長距離長時間的運輸以及運輸到施工現場后卻沒有及時進行澆筑等原因造成的混凝土初凝問題，進而避免了商品混凝土的二次攪拌導致混凝土質量下降及商品混凝土施工前凝結硬化而導致報廢等一系列的問題。不同強度等級商品混凝土的減水劑摻量和坍落度如表3所示。

表3 減水劑摻量與坍落度

從表3中可以看出，商品混凝土強度等級在C25～C50之間時，隨著混凝土強度的增加，在水灰比逐漸減小的情況下，減水劑的摻量(減水劑/水泥質量比)在0.016～0.024之間進行微調，雖有波動但總體比較穩定。其中C35混凝土中的減水劑摻量是最大的，主要是因為C35混凝土的配合比中的摻合料用量最大而導致的。商品混凝土的坍落度則介于175 mm～190 mm之間，沒有較大的波動，坍落度的發展比較均勻，具有良好的流動性。

目前商品混凝土面臨的主要問題之一是在長距離的運輸之后坍落度損失，混凝土流動性不足、無法泵送及堵管等一系列問題；因此通過在商品混凝土配合比中摻加適量的聚羧酸減水劑，能夠顯著提高商品混凝土的坍落度，可滿足混凝土攪拌站附近一定區域范圍內建筑工程對商品混凝土流動性的要求。

表4 商品混凝土的立方體抗壓強度 MPa

從表4中可以得到C25，C30，C35，C40，C45，C50商品混凝土7 d的立方體抗壓強度分別達到25.6 MPa～27.3 MPa，31.0 MPa～32.1 MPa，35.8 MPa～37.7 MPa，40.5 MPa～42.9 MPa，46.2 MPa～47.2 MPa,52.8 MPa～54.1 MPa?？梢?，各標號的商品混凝土在7 d齡期時的立方體抗壓強度已經全部達到設計強度要求，并達到最終強度的78%～85%，可見聚羧酸減水劑對商品混凝土具有明顯的早強效果。C25,C30,C35,C40,C45,C50商品混凝土28 d的立方體抗壓強度分別達到33.6 MPa～34.2 MPa,38.9 MPa～39.8 MPa,44.6 MPa～45.6 MPa,53.6 MPa～57.4 MPa,53.6 MPa～57.4 MPa,61.2 MPa～63.7 MPa。各標號的商品混凝土在28 d齡期時的立方體抗壓強度達到設計強度的1.25倍～1.35倍。可見，在正常混凝土配合比的情況下摻加適量減水劑，一方面可以減少水灰比，另一方面延緩商品混凝土凝結時間，讓商品混凝土有充分的水化反應時間，商品混凝土強度可以得到充分的發展，從而滿足建筑工程對商品混凝土質量需求。

4 結語

1)摻加適量的緩凝型聚羧酸減水劑可以顯著增大商品混凝土的坍落度，商品混凝土經過長時間長距離的運輸后坍落度損失后，商品混凝土的流動性仍然滿足要求，有效解決了坍落度損失，混凝土流動性不足、無法泵送及堵管等一系列問題。2)商品混凝土配合比中摻入緩凝型聚羧酸減水劑可以顯著延長商品混凝土的初凝時間，保證了商品混凝土的質量并減少報廢率。解決了商品混凝土未及時進行澆筑而商品混凝土就已經開始初凝等問題，進而有效降低了商品混凝土的二次攪拌概率及報廢率等。3)商品混凝土配合比中摻加適量的緩凝型聚羧酸減水劑，商品混凝土在7 d齡期的立方體抗壓強度已經完全達到設計強度；28 d齡期的立方體抗壓強度達到設計強度的1.25倍～1.35倍。可見，摻加適量的緩凝型聚羧酸減水劑可以提高商品混凝土的立方體抗壓強度。