超塑化劑在混凝土建筑施工中的應(yīng)用淺析

一般認(rèn)為，水泥和水接觸后會(huì)形成絮凝結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)會(huì)包裹一部分水使之對(duì)水泥凈漿或混凝土的流動(dòng)性沒(méi)有貢獻(xiàn)。通常認(rèn)為減水劑(或超塑化劑)的減水機(jī)理是，減水劑(或超塑化劑)和正在水化的水泥顆粒接觸后會(huì)吸附在水泥顆粒表面上，減水劑(或超塑化劑)通過(guò)電位斥力和位阻斥力將水泥漿絮凝結(jié)構(gòu)破壞，從而達(dá)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(wèn)題沒(méi)有解決，例如，減水劑(或超塑化劑)的吸附形態(tài)、吸附的過(guò)程、與水泥礦物的反應(yīng)、吸附的經(jīng)時(shí)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(jī)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(duì)其作用機(jī)理的研究還比較淺顯。本文總結(jié)了一些前人的結(jié)論，對(duì)超塑化劑的作用機(jī)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(chǔ)，是研究其作用機(jī)理重要部分。超塑化劑和水泥顆粒接觸后，首先會(huì)吸附在尺寸較小顆粒的吸附點(diǎn)上。吸附點(diǎn)可以認(rèn)為是由于顆粒表面的蝕刻和水化活性比較高的部位產(chǎn)生的。另外，表面帶正電也有利于對(duì)超塑化劑的吸附。因?yàn)樗囝w粒表面物理、化學(xué)不均勻，吸附點(diǎn)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(cuò)綜雜亂狀態(tài)。隨著水化的進(jìn)行，吸附點(diǎn)發(fā)生變化，可能是水化產(chǎn)物或水化中間產(chǎn)物(如，C-S-H等)的表面。但是，對(duì)于吸附點(diǎn)的組成仍需要做進(jìn)一步研究。

2、超塑化劑會(huì)改變一些水化產(chǎn)物的形態(tài)、數(shù)量以及生成時(shí)間，如CH、AFt等，并且會(huì)產(chǎn)生有機(jī)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(tuán)絡(luò)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(chǎn)生一層有機(jī)溶劑膜，這種膜阻礙了水泥顆粒和外界的物質(zhì)和能量的交換，分子結(jié)構(gòu)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(duì)混凝土工作性的保持有重要意義，其作用可能有兩種:補(bǔ)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(chǎn)生斥力。

二、超塑化劑的選用

1、材料的選擇

分析XT承臺(tái)的施工難點(diǎn)，必須從改善混凝土性能入手，使混凝土性能滿(mǎn)足施工要求，才能達(dá)到施工目的。經(jīng)分析比較，選擇了“結(jié)墻”牌csP27超塑化劑作混凝土外加劑，結(jié)合“A型混凝土抗裂防水膨脹AEA”，對(duì)混凝土配合比進(jìn)行調(diào)整試驗(yàn)。其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到施工與設(shè)計(jì)要求，很好地解決了施工難題。

2、CSP-7超塑化劑對(duì)混凝土性能的影響

(1)對(duì)混凝土水化熱的影響。由于超塑化劑通過(guò)吸附包裹水泥粒子，破壞正常的水泥物質(zhì)水化反應(yīng)速度，將混凝土中相對(duì)集中、快速的水化反應(yīng)分散，使得水化熱釋放周期延長(zhǎng)，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(zhǎng)水化反應(yīng)時(shí)間，使得混凝土水泥成份不能短期內(nèi)全部進(jìn)水化反應(yīng)，混凝土中膠凝成份數(shù)量少，混凝土粘性增長(zhǎng)慢，同時(shí)降低水化反應(yīng)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(duì)早期強(qiáng)度的影響。當(dāng)水化作用達(dá)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(jìn)入相對(duì)高峰期，產(chǎn)生大量熱量，促使各種水化產(chǎn)物增多，并填充混凝土空隙，增加混凝土的密實(shí)程度，形成一定的早期強(qiáng)度。

(4)對(duì)混凝土后期強(qiáng)度的影響。由于后期水化作用逐漸放慢，水化熱產(chǎn)生及數(shù)量也隨之放慢，已水化特點(diǎn)占大量空間，使得尚未反應(yīng)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(zhì)，正是這些物質(zhì)形成混凝土后期強(qiáng)度儲(chǔ)備。

(5)對(duì)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(jìn)一步均勻擴(kuò)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(zhì)水化后膠凝物質(zhì)在混凝土中的作用，減少由于施工用水過(guò)多而帶來(lái)的水泥組份膠凝損失，從而達(dá)到降低水泥用量的目的。

(6)對(duì)混凝土抗?jié)B作用機(jī)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(jié)構(gòu)收縮的產(chǎn)生-同時(shí)，由于水化物形成膠凝質(zhì)的填充作用，使得混凝土孫隙減少，密實(shí)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(yīng)也減少了自由水蒸發(fā)后混凝土中的水份空隙，從而對(duì)混凝土抗?jié)B效果起到積極的作用。

三、具俸施工應(yīng)用

1、應(yīng)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(chuàng)造良好的施工條件。

(2)混凝土初凝時(shí)間延長(zhǎng)2h，終凝時(shí)間延長(zhǎng)6-8h，為混凝土構(gòu)件澆筑及接縫提供了時(shí)間保證，對(duì)提高混凝土構(gòu)件的整體性、抗?jié)B能力起到促進(jìn)作用。

(3)緩凝高強(qiáng)使混凝土早期強(qiáng)度提高，一般3d強(qiáng)度為60%-80%，7d強(qiáng)度為80%-92%，實(shí)現(xiàn)早拆模，從而提高了模板周轉(zhuǎn)效益。

(4)增加混凝土后期強(qiáng)度儲(chǔ)備，保證結(jié)構(gòu)安全。

(5)水化熱釋量降低，避免了構(gòu)件因此而造成的脹縮性破壞。

(6)增強(qiáng)了混凝土內(nèi)部的密實(shí)度，提高混凝土的抗?jié)B能力。

2、經(jīng)濟(jì)效益

(1)由于采用CSP27后改善了混凝土性能，減少了混凝土抗?jié)B和養(yǎng)護(hù)材料費(fèi)用，提高了施工效益。

(2)加快了模板及頂撐材料的施工周轉(zhuǎn)，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(jīng)濟(jì)效益。

超塑化劑是近年來(lái)在建筑工程，特別是高強(qiáng)、緩凝、泵送混凝土中廣泛應(yīng)用的外加劑，由于其本身所具有的特點(diǎn)和性質(zhì)，使它在工程應(yīng)用中體現(xiàn)出越來(lái)越多的優(yōu)點(diǎn)?；炷潦墙ㄖ袠I(yè)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(chǎn)量可達(dá)48億立方米，我國(guó)可達(dá)17億立方米。隨著建筑工業(yè)的不斷發(fā)展，人們對(duì)建筑材料的性能要求越來(lái)越高，如較高的施工性能以及強(qiáng)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(diǎn)已經(jīng)在大量的實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用中得到驗(yàn)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(guó)內(nèi)外在超塑化劑的研究和開(kāi)發(fā)上做了大量的工作。