聚羧酸減水劑對(duì)混凝土成本控制的研究

王東東

（1.河南科技大學(xué)應(yīng)用工程學(xué)院， 河南三門峽， 472000；2.三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 河南三門峽， 472000）

1 減水劑概述

1.1 減水劑

減水劑是一種廣泛運(yùn)用在混凝土配置上的外加劑，其主要作用是確保混凝土在坍落度保持不變的情況下，最大程度降低混凝土拌合當(dāng)中的用水量。因減水劑多為陰離子表面活性劑，在與混凝土拌合物進(jìn)行攪拌過程中，能夠在活性劑的作用下分散拌合物當(dāng)中的水泥顆粒，由此來改變混凝土拌合物原有的流動(dòng)性，使混凝土拌合過程中的單位用水量或是單位水泥用量得以節(jié)約。依據(jù)減水劑減水能力的強(qiáng)弱，一般可以將減水劑分為普通型減水劑、高效型減水劑、高性能減水劑。而本文研究對(duì)象聚羧酸減水劑便是眾多減水劑中的一種，屬于高性能型減水劑。

1.2 聚羧酸減水劑

聚羧酸減水劑的高性能主要來源于其屬于羧酸類多元共聚物與其它助劑的復(fù)配產(chǎn)品。這決定了聚羧酸減水劑擁有其他減水劑所不具備的超分散型結(jié)構(gòu)，可以做到依據(jù)分散水泥作用機(jī)理對(duì)水泥的分子結(jié)構(gòu)采取有針對(duì)性的設(shè)計(jì)，從而在有效防范混凝土坍落度損失的同時(shí)，在作用的過程中又不會(huì)因外加劑的使用而導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)明顯緩凝現(xiàn)象，能夠大大改善水泥粒子的分散穩(wěn)定性。只需在混凝土拌合中摻入少量聚羧酸減水劑，就能夠使混凝土拌合物在保持較好流動(dòng)性的同時(shí)，使混凝土拌合物收縮降低，并在耐久性、和易性、強(qiáng)度等方面都能夠擁有良好的表現(xiàn)，從而達(dá)到現(xiàn)代混凝土施工要求。

2 聚羧酸減水劑的性能優(yōu)勢

主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）在摻量低的情況下就能夠展現(xiàn)出較高的減水率，且不會(huì)引起混凝土拌合物出現(xiàn)大幅度收縮。減水率在14%～45%之間；（2）適用性較好，與多種水泥都可以保持較好的相容性，從而在坍落度方面使混凝土表現(xiàn)出良好的性能，將混凝土坍落度損失控制在1h＜5%、2h＜10%；（3）具有較好的增強(qiáng)性，可使混凝土拌合物在早期、后期均表現(xiàn)出較高的強(qiáng)度。將混凝土3d、28d、90d 的抗強(qiáng)能力分別提升50%～110%、40%～80%、30%～60%；（4）能夠賦予混凝土較好的和易性，聚羧酸減水劑沁水率＜90%，在添加過后不會(huì)造成混凝土拌合物出現(xiàn)明顯沁水、離析現(xiàn)象。尤其是在對(duì)高標(biāo)號(hào)混凝土進(jìn)行配置時(shí)，可使混凝土在表現(xiàn)出良好攪拌性的同時(shí)又使其具有良好的粘聚性；（5）含氣量≤3.0%，氯離子含量≤0.02%、堿含量≤0.2%，該數(shù)值適中不會(huì)對(duì)混凝土彈性模量造成明顯負(fù)面影響，能夠有效防止混凝土產(chǎn)生堿骨料反應(yīng)，可賦予混凝土較好的抗凍性、耐久性；（6）生產(chǎn)過程當(dāng)中不存在污染的情況，且聚羧酸減水劑無甲醛，在使用的過程中不會(huì)對(duì)環(huán)境、人體造成健康干擾，屬于綠色友好型產(chǎn)品，符合國際環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)ISO14000；（7）可使混凝土在早期拌合過程中水熱化現(xiàn)象的發(fā)生率得以大幅度降低，即便在炎熱的夏季也可以保障大體積混凝土施工工作的順利開展；（8）聚羧酸減水劑具有很好的適應(yīng)性，能夠與水泥、煤粉灰、礦渣以及其他摻合料實(shí)現(xiàn)有效的相容；（9）能夠在最大程度上節(jié)省工程水泥消耗量，節(jié)省15%到25%的水泥用量。能極大地降低工程綜合造價(jià)成本。

由此來看，與一般的減水劑相比，聚羧酸減水劑無論是在各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)方面還是在綜合性價(jià)比方面都略勝一籌。能夠達(dá)到國際先進(jìn)水平標(biāo)準(zhǔn)，屬于當(dāng)今世界范圍內(nèi)科技含量最高的前沿性減水劑產(chǎn)品，可以被廣泛運(yùn)用在高層建筑、隧道、大壩、橋梁、公路等建筑領(lǐng)域。縱觀我國的三峽大壩、田灣核電站、蘇通大橋、京滬高鐵等大型建筑工程當(dāng)中，幾乎都能夠看到聚羧酸減水劑的身影。對(duì)于建筑工程本身來講聚羧酸減水劑的使用不僅是高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，更能夠在最大程度上降低工程造價(jià)。

3 聚羧酸減水劑對(duì)混凝土成本控制的影響

混凝土是一種按照建筑工程要求，將水泥、礦物摻合料、凝膠材料、水、化學(xué)外加劑等依據(jù)一定的比例拌合而成的復(fù)合材料。基于混凝土良好的建筑性能，使得在當(dāng)今的建筑業(yè)混凝土已經(jīng)成為了一種用量最大、用途最廣的建筑材料，在民用房屋、橋梁、公路建筑以及國家核發(fā)電廠、軍事工程等大規(guī)模建筑工程當(dāng)中都有著極為廣泛的應(yīng)用。對(duì)于混凝土成本的控制實(shí)際上就是對(duì)建筑工程造價(jià)的控制，對(duì)于整個(gè)建筑工程而言是極為必要的。作為一種復(fù)合材料，混凝土拌合技術(shù)難度相對(duì)較低，不會(huì)對(duì)整體混凝土成本產(chǎn)生過多的影響。因此混凝土成本構(gòu)成主要還是來源于其拌合過程中各種材料的使用量情況，聚羧酸減水劑對(duì)混凝土成本控制的影響也來源于此。具體如下：

3.1 水泥、礦物摻合料

相對(duì)其它用料水泥，礦物摻和料是混凝土的主要用料也是混凝土成本控制的主要對(duì)象。水泥是混凝土的主要構(gòu)成，其用量最多，且相比較砂石、礦渣等原料而言價(jià)格也相對(duì)較高，截至目前，全國散裝水泥均價(jià)大致在每噸500 元左右。在混凝土的拌合過程中，大多選用穩(wěn)定性、強(qiáng)度表現(xiàn)較好的水泥，這樣能夠在最大程度保障混凝土質(zhì)量的情況下，將水泥用量控制在一定范圍內(nèi)。如若所選用水泥質(zhì)量表現(xiàn)不佳，為保障混凝土質(zhì)量就需要不斷增加水泥用量，由此造成混凝土成本的增加。而以煤粉灰、礦渣、硅粉、火山灰等為代表的礦物摻合料在混凝土中也具有一定的應(yīng)用量，其目的是增強(qiáng)混凝土整體力學(xué)性能、降低水泥用量實(shí)現(xiàn)成本控制。面對(duì)目前市場上質(zhì)量參差不齊的水泥產(chǎn)品以及細(xì)度不一的礦物摻合料，聚羧酸減水劑能夠與高堿水泥、低堿低硫水泥、C3A 含量高的水泥以及礦物摻合料等，都始終保持較好的適應(yīng)性，更能夠憑借聚羧酸減水劑高性能優(yōu)勢作用的發(fā)揮，賦予水泥良好的穩(wěn)定性、強(qiáng)度表現(xiàn)，使問題水泥迅速放熱、坍落度持續(xù)時(shí)間短、流動(dòng)性差、吸附水化等一系列缺陷得到大大改善，還能夠使礦物摻合料活性提升。

3.2 砂石原料

相對(duì)而言砂石原料價(jià)格較為低廉且用料較少，因此在大多數(shù)情況下工程管理者以及技術(shù)人員的關(guān)注點(diǎn)多放在水泥、礦物摻合料等方面，而忽視了對(duì)砂石地控制。實(shí)際上基于砂石材料的天然性，在許多情況下多是直接開采過來就用作混凝土拌合之用，因此其材質(zhì)是難以掌控的，會(huì)受到采集地、產(chǎn)地、堆運(yùn)條件等諸多因素地限制，而造成其多碎石針片、高含泥量等低品質(zhì)情況的出現(xiàn)。如若在混凝土拌合過程中，不能及時(shí)對(duì)這些情況加以干預(yù)，不僅會(huì)對(duì)混凝土質(zhì)量造成不好地影響，在砂石孔隙率不達(dá)標(biāo)的情況下還需要加大水泥漿體倒入量，從而導(dǎo)致工程費(fèi)用成本的增加。聚羧酸減水劑的使用能夠最大程度改善砂石的粘結(jié)強(qiáng)度問題，降低混凝土開裂、起皮等情況的發(fā)生率。由此來看，聚羧酸減水劑能夠在短時(shí)間內(nèi)迅速解決砂石原料問題，在保障質(zhì)量的同時(shí)能夠起到降低成本費(fèi)用的目的。

3.3 外加劑

從外加劑的價(jià)格上來看，聚羧酸減水劑作為一種高性能減水劑其價(jià)格要遠(yuǎn)高于普通型減水劑，就當(dāng)前市場行情來看單價(jià)在每噸8500 元。但就混凝土成本控制的角度來講，只論單價(jià)，不對(duì)外加劑的質(zhì)量、性能予以參考的做法是極為不合理的。要知道聚羧酸減水劑的高性能是其他普通型減水劑所難以達(dá)到的，通過對(duì)聚羧酸減水劑的使用，能夠在短時(shí)間內(nèi)使混凝土拌合過程中的一系列難題得到有效解決，從而保障混凝土質(zhì)量。以工程施工來看，如若在最初混凝土拌合的過程中，不考慮工程質(zhì)量要求，一味地貪便宜選用了價(jià)格相對(duì)低廉的普通型減水劑，會(huì)因減水劑強(qiáng)度不夠而導(dǎo)致混凝土質(zhì)量難以達(dá)標(biāo)，此種情況下就需要反復(fù)增加不定量的水泥、礦物摻合料、砂石原料等，直至混凝土質(zhì)量達(dá)標(biāo)。最后成本核算下來，反倒是增加了成本。

4 聚羧酸減水劑在混凝土中應(yīng)用應(yīng)注意的問題

雖然聚羧酸減水劑具有較高的性能優(yōu)勢，通過在混凝土中添加聚羧酸減水劑能夠達(dá)到提質(zhì)、降本的良好效用。但這并非意味著聚羧酸減水劑適用于任何環(huán)境下的混凝土拌合，聚羧酸減水劑即便是優(yōu)點(diǎn)顯著，但它也有著自己的一些缺陷和問題。在使用聚羧酸減水劑進(jìn)行混凝土成本控制的過程中，就必須對(duì)這些問題有一個(gè)清晰地了解和充分地認(rèn)知，以此來確保聚羧酸減水劑與混凝土拌合質(zhì)量要求以及拌合環(huán)境、其他各種添加材料的相適應(yīng)性。如若不能做到這一點(diǎn)，就難以實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土成本地有效掌控，要么是使用聚羧酸減水劑的時(shí)機(jī)、時(shí)間、環(huán)境不對(duì)，要么是聚羧酸減水劑使用量不合理，最終是花了冤枉錢。

在實(shí)際應(yīng)用過程中要尤為注意以下問題：一是聚羧酸減水劑對(duì)高溫較為敏感，在高溫環(huán)境下難以保障其自身的保坍性。因此在具體使用過程中，要結(jié)合混凝土施工環(huán)境溫度條件，找準(zhǔn)聚羧酸減水劑最佳摻和量。摻和量過大容易導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)泌水離析問題，摻和量不足又難以促使混凝土達(dá)到最佳狀態(tài)。與此同時(shí)，聚羧酸減水劑對(duì)高溫較為敏感還表現(xiàn)在當(dāng)長時(shí)間處于高溫狀態(tài)下時(shí)，聚羧酸減水劑當(dāng)中的有機(jī)成分會(huì)變質(zhì)、發(fā)酵，出現(xiàn)酸味、霉變、淡黃色液體、黑色液體等腐敗現(xiàn)象。因此要時(shí)刻注意做好聚羧酸減水劑的防腐處理，注意改善聚羧酸減水劑儲(chǔ)存環(huán)境。二是隨著聚羧酸減水劑應(yīng)用范圍的逐漸拓展，市場上關(guān)于聚羧酸減水劑的種類也逐漸繁多起來，且每一種在性能上都具有一定的差異性。有些在高保坍方面較為突出，也有些以高減水型、凝結(jié)度好擅長。在具體使用過程中，管理人員要聯(lián)合技術(shù)人員，結(jié)合工程質(zhì)量要求，選擇合適的聚羧酸減水劑，并依據(jù)混凝土施工實(shí)際條件適當(dāng)搭配增稠劑、引氣劑、消泡劑、調(diào)凝劑等混合使用。最大程度激發(fā)聚羧酸減水劑效用，保障混凝土質(zhì)量。

5 結(jié)束語

綜上所述，聚羧酸減水劑作為一種關(guān)鍵性的外用劑被廣泛運(yùn)用在混凝土施工當(dāng)中，能夠依托自身強(qiáng)大的性能優(yōu)勢達(dá)到降低混凝土成本的目的。在未來的工作中，工程管理人員、技術(shù)人員，不僅要做好混凝土材料的管控工作，還要加強(qiáng)對(duì)聚羧酸減水劑綜合性能以及適用情況的研究工作，最大程度提高聚羧酸減水劑使用的科學(xué)性、合理性、適度性，由此來達(dá)到控制混凝土成本的目的。