聚羧酸外加劑在混凝土工程應(yīng)用中應(yīng)注意的問題

賈 鋼

(大同市泰和春商品混凝土有限責(zé)任公司，山西 大同 037039)

聚羧酸外加劑在混凝土工程應(yīng)用中應(yīng)注意的問題

賈 鋼

(大同市泰和春商品混凝土有限責(zé)任公司，山西 大同 037039)

結(jié)合混凝土外加劑的應(yīng)用現(xiàn)狀，闡述了聚羧酸外加劑的特點(diǎn)及其發(fā)展方向，并通過對聚羧酸外加劑在工程應(yīng)用中常見問題的分析，研究了使用聚羧酸時應(yīng)注意的具體事項，以供參考。

聚羧酸，外加劑，混凝土，摻量

聚羧酸作為新一代外加劑在大同地區(qū)從2009年開始使用至今，收到了良好的效果，但盡管聚羧酸系減水劑被看作是高性能的、綠色的和最有前途的減水劑品種，但其在實(shí)際應(yīng)用中卻暴露出許多較復(fù)雜且一時難以解決的技術(shù)問題，在這里我把一些值得注意的事項、通常會遇見的狀況及解決方法，做一個簡單的描述，這些都是我個人在實(shí)踐中總結(jié)出來的一些看法和認(rèn)識，不妥之處希望大家及時指正。

1 混凝土外加劑的應(yīng)用現(xiàn)狀

很多混凝土公司在生產(chǎn)中低強(qiáng)度等級混凝土(C10～C40)時，大部分使用傳統(tǒng)的萘系減水劑，在生產(chǎn)C40以上混凝土?xí)r使用聚羧酸。我想這是由于幾個方面原因決定的：1)萘系外加劑復(fù)配工藝較簡單，有的混凝土企業(yè)自己可以復(fù)配萘系外加劑，降低混凝土生產(chǎn)成本。2)在混凝土生產(chǎn)過程中便于控制，摻量波動在±0.2%范圍內(nèi)時，混凝土的狀態(tài)不會發(fā)生嚴(yán)重的變化，也就是說外加劑的調(diào)控空間較大；并且對水泥的適應(yīng)性好，當(dāng)骨料中的含水率、含泥量有輕微變化時不會太敏感，并且中低強(qiáng)度等級混凝土強(qiáng)度很容易實(shí)現(xiàn)。3)中低強(qiáng)度等級混凝土(C10～C40)的市場需求量大，產(chǎn)量占到混凝土拌合站全年產(chǎn)量的80%～90%，高標(biāo)號只能占到10%甚至不到10%。上述原因決定了目前混凝土外加劑以萘系為主的現(xiàn)狀。

但萘系外加劑在生產(chǎn)和使用時有其局限性，表現(xiàn)為：1)生產(chǎn)萘系外加劑時，會產(chǎn)生一些有毒物質(zhì)，對環(huán)境造成一定污染。2)在配置高標(biāo)號、大流動性混凝土?xí)r，強(qiáng)度和工作性難以保證。由于減水率的限制，高標(biāo)號混凝土水泥用量較大，使用萘系減水劑拌和的混凝土?xí)@得十分粘稠，不便于施工。以前用萘系生產(chǎn)高標(biāo)號混凝土?xí)r，為了保證強(qiáng)度，對用水量和外加劑摻量控制也很嚴(yán)格，但實(shí)際當(dāng)中混凝土的工作性較差，混凝土又粘又稠，流動性雖說有，但流速很慢導(dǎo)致施工速度慢，現(xiàn)場工人怨聲載道意見很大，這時候即使加大外加劑摻量也效果欠佳，況且一味加大外加劑摻量對混凝土的凝結(jié)時間、強(qiáng)度都有影響，加水就更不允許了。

2 新一代聚羧酸外加劑的特點(diǎn)及發(fā)展方向

隨著建筑業(yè)的飛速發(fā)展，對混凝土的強(qiáng)度和耐久性也提出了更高的要求。就強(qiáng)度而言，它是混凝土技術(shù)發(fā)展的主攻方向之一。由于我國城市化建設(shè)步伐的加快，開發(fā)商對城市土地的利用率不斷提升，超過100 m的建筑物已經(jīng)不足為奇，同時，混凝土標(biāo)號不再停留在過去的C40以下，取而代之的是C50，C60甚至更高強(qiáng)度等級的高性能混凝土。大量的工程實(shí)踐證明，在建筑中使用高強(qiáng)混凝土，不僅能夠減小結(jié)構(gòu)斷面尺寸、減輕結(jié)構(gòu)自重、降低材料用量、有效利用高強(qiáng)鋼筋，而且能夠增強(qiáng)建筑物的抗震能力、加快施工進(jìn)度、降低工程造價，滿足特種施工的要求。隨著混凝土向著高強(qiáng)、高性能的方向發(fā)展，對原材料，特別是外加劑也提出了更高的要求，而傳統(tǒng)的萘系外加劑由于其受到生產(chǎn)工藝及混凝土工作性等方面的限制，已經(jīng)不能滿足需要。應(yīng)運(yùn)而生的新一代聚羧酸系外加劑在鐵路、橋梁、水利水電等混凝土工程建筑領(lǐng)域得到迅速發(fā)展，并成功推廣應(yīng)用。與萘系外加劑相比，聚羧酸有以下三大優(yōu)點(diǎn)：1)減水率高、分散性好。在外加劑摻量一樣，保證混凝土強(qiáng)度、坍落度、流動度一致的同時，節(jié)約用水10 kg左右，業(yè)內(nèi)人士應(yīng)該都了解10 kg水在一方混凝土中是什么概念，影響有多大，也就是說少用10 kg水在保證水膠比(W/B)不變的情況下節(jié)約水泥20 kg～30 kg。其最大的優(yōu)勢還是在高標(biāo)號混凝土中的體現(xiàn)，使水泥用量大幅降低，有效降低生產(chǎn)成本，真正意義上做到“低水泥用量、低水膠比、低用水量”的“三低”要求。2)聚羧酸在生產(chǎn)過程中不使用強(qiáng)刺激性物質(zhì)甲醛和強(qiáng)腐蝕性的濃硫酸，對環(huán)境不會造成污染，是環(huán)保型的外加劑，有利于可持續(xù)發(fā)展。3)聚羧酸外加劑的應(yīng)用范圍廣泛，發(fā)展前景較為看好，并且在自密實(shí)混凝土、清水混凝土、高強(qiáng)混凝土、高耐久性混凝土、海工混凝土、混凝土預(yù)制構(gòu)件工程中開始得到應(yīng)用，質(zhì)量水平也不斷提高。由于其具有的綜合優(yōu)勢，我國許多地區(qū)的混凝土工程都大量、廣泛、成功應(yīng)用了聚羧酸外加劑，而且產(chǎn)生了巨大的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)踐證明，推廣應(yīng)用聚羧酸外加劑是混凝土質(zhì)量向高性能方向發(fā)展的必然要求。

3 聚羧酸外加劑在工程應(yīng)用中常見的問題

聚羧酸被認(rèn)為是一種高性能外加劑，人們總是期望在應(yīng)用中比傳統(tǒng)的萘系外加劑更安全、更方便、更高效、適應(yīng)能力更強(qiáng)，但實(shí)際情況并非如此，工程中總是遇到這樣那樣的問題，而且許多問題還是使用萘系外加劑時從未遇見的。例如某些時候，混凝土出廠的時候坍落度、流動性、保水性良好，但經(jīng)過一段時間運(yùn)到施工現(xiàn)場后卻表現(xiàn)為兩個極端，混凝土要么變得十分干澀、無法卸料，更不用提泵送了；要么分層、離析，泌水嚴(yán)重，造成堵泵。造成上述情況的原因有二，首先，聚羧酸本身的質(zhì)量有時也不穩(wěn)定，因為生產(chǎn)聚羧酸的原材料每一批次的品質(zhì)可能存在差異，使得外加劑品質(zhì)得不到完全的保障；其次就是聚羧酸生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)水平、生產(chǎn)工藝也是控制聚羧酸生產(chǎn)的難點(diǎn)。第二，聚羧酸外加劑敏感性強(qiáng)、適應(yīng)性較差?；炷猎牧辖M分、產(chǎn)地等因素的微小變化都會造成混凝土性能發(fā)生變化，這一點(diǎn)與萘系外加劑具有較強(qiáng)適應(yīng)性和穩(wěn)定性的特點(diǎn)截然不同，也就是說混凝土狀態(tài)的控制手法與萘系有所不同，需要逐步適應(yīng)和了解其特性才能充分發(fā)揮其優(yōu)勢。重點(diǎn)介紹一下與聚羧酸適應(yīng)性有關(guān)的因素。水泥。水泥的化學(xué)組分、石膏種類、助磨劑、活性混合材料及非活性混合材料的摻量、水泥的含堿量、細(xì)度、使用時的溫度等都會造成影響。首先，水泥是一個地域性很強(qiáng)的產(chǎn)品，由于不同地域生產(chǎn)水泥熟料的原材料礦物組分存在不同程度的差異，一些微小的變化可能會引起混凝土性能的巨大變化。石膏的類型、水泥中堿含量超標(biāo)、助磨劑的摻入、水泥細(xì)度的不斷提高、水泥溫度過高都會影響外加劑的適應(yīng)性，引起混凝土坍落度保留值、流動度、擴(kuò)散度和粘聚性發(fā)生變化。因此，不宜頻繁地更換水泥，并且選用品質(zhì)可靠、質(zhì)量穩(wěn)定的水泥是必要的前提。粗細(xì)骨料(砂、碎石)影響聚羧酸適應(yīng)性的主要因素為含泥量。隨著含泥量的不斷增加，混凝土的流變性能會成倍降低，同時，骨料中的泥質(zhì)種類、石粉對聚羧酸的適應(yīng)性影響也很大。當(dāng)骨料的含泥量較高時，聚羧酸的減水率會大大降低，以往在使用萘系外加劑，遇到含泥量較高的情況時，可以增加一點(diǎn)外加劑摻量就能解決問題，但聚羧酸如果采取這一辦法時，混凝土變化有時并不明顯，有些時候是當(dāng)流動性還未達(dá)到要求時，混凝土已經(jīng)開始泌水了，很難掌握外加劑摻量，最好的辦法是選用含泥量較低的優(yōu)質(zhì)水洗砂和碎石。摻合料(礦粉、粉煤灰)影響適應(yīng)性主要是燒失量和細(xì)度。燒失量大時會吸附外加劑，使外加劑摻量加大，并且混凝土坍落度損失快，優(yōu)選Ⅰ，Ⅱ粉煤灰可以獲得良好的流動性。

4 使用聚羧酸時的幾點(diǎn)注意事項

1)合理控制用水量。一方面為了保證水膠比(混凝土強(qiáng)度)，另一方面是因為聚羧酸對用水量十分敏感。通常反映混凝土拌合物性能的指標(biāo)有流動性、粘聚性和保水性，由于聚羧酸對用水量很敏感，在試配和生產(chǎn)過程中有時用水量只增加1 kg～3 kg，拌合物就出現(xiàn)嚴(yán)重泌水、露石起堆、離析抓底等現(xiàn)象，無法保證混凝土拌合物的均勻性。因此生產(chǎn)時一定要嚴(yán)格控制單方用水量，準(zhǔn)確測算砂石含水率，尤其是水洗砂的含水率會受到其自身含水不穩(wěn)定及外界降水(雨、雪)的干擾，所以新進(jìn)場的水洗砂應(yīng)擱置一段時間，待含水率較為穩(wěn)定時再用，并且盡量避免雨天施工。

2)聚羧酸摻量的掌握。試配和生產(chǎn)過程中控制用水量是一方面，另外還要合理控制聚羧酸摻量，摻量不足混凝土表現(xiàn)為坍落度損失快、損失大、流動性變差；過量則嚴(yán)重泌水、離析、抓底，要通過多次試驗來確定用水量和聚羧酸摻量的最佳切合點(diǎn)，也就是最佳的用水量和外加劑摻量。值得注意的是：在試配時應(yīng)采用工程使用的原材料，混凝土性能的控制根據(jù)施工要求確定，試配條件盡量模擬現(xiàn)場施工條件。當(dāng)原材料發(fā)生變化或混凝土性能要求發(fā)生改變時，應(yīng)再次進(jìn)行試配。

3)在用聚羧酸試配高標(biāo)號混凝土?xí)r，打破原有的思維模式。以往在試配高標(biāo)號混凝土?xí)r，總覺得水泥用量多一點(diǎn)，摻合料少一些強(qiáng)度會更高，其實(shí)不然，水泥用量大往往混凝土粘稠，流動性也不好，混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展快，后期增長緩慢甚至不增長。有些時候增加30 kg水泥和不增加水泥的混凝土強(qiáng)度差不多，有時還不如不加，這樣相當(dāng)于走入了一個誤區(qū)。通過大量的試配后發(fā)現(xiàn)在膠凝材料用量一樣的情況下，適當(dāng)放大摻合料用量提高5%～10%，強(qiáng)度也比較理想，后期強(qiáng)度增長也令人滿意，而且大量摻用粉煤灰能使混凝土獲得很好的流動性，對降低水化熱、防止裂縫、提高耐久性等方面都有幫助。

4)嚴(yán)禁萘系外加劑混入。大部分混凝土拌合站根據(jù)工程的不同，需要在使用聚羧酸的同時也使用萘系外加劑(中低強(qiáng)度混凝土用萘系，高標(biāo)號用聚羧酸)。條件允許的情況下，最好分站使用，若同一機(jī)組既有聚羧酸又有萘系，在交替使用時，必須將外加劑稱量容器、管道和攪拌機(jī)徹底清洗干凈，混凝土罐車也要涮干凈再裝料。當(dāng)現(xiàn)場由于種種原因使混凝土不能及時卸料導(dǎo)致坍落度和流動性下降時，可采取“二次添加外加劑”的方法來解決，添加量由試驗和經(jīng)驗來確定，不可將萘系外加劑加入，因為兩種外加劑混合會發(fā)生反應(yīng)使混凝土“速凝”，致使整車混凝土報廢。

5)加強(qiáng)檢驗。以外加劑檢驗與試配相結(jié)合的辦法來驗證混凝土工作性是否可靠，此法雖然麻煩但很有效。有時在外加劑檢驗時，各項指標(biāo)均合格，但在生產(chǎn)和使用時卻遇到種種問題，弄得措手不及。因此在檢驗外加劑的同時，從現(xiàn)有即將使用的原材料中取樣，根據(jù)工程對混凝土的技術(shù)要求進(jìn)行試配，發(fā)現(xiàn)問題及時請外加劑生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行調(diào)整。

6)加強(qiáng)與施工方溝通并實(shí)地考察施工現(xiàn)場，對有特殊要求的工程項目及施工部位要加強(qiáng)監(jiān)督。由于摻聚羧酸混凝土在生產(chǎn)控制及對原材料的敏感度方面與以往的混凝土不同，在使用前及時向施工方了解混凝土的技術(shù)要求以及運(yùn)距、當(dāng)天氣溫等情況，必要時到工作面實(shí)地考察，目的是了解混凝土泵送方式、管道布設(shè)路徑是否合理、鋼筋的分布情況、施工單位的人員配備、隊伍素質(zhì)等，根據(jù)上述情況合理配置、調(diào)度運(yùn)輸車輛。當(dāng)需要鋪設(shè)管道泵送大坍落度、大流動性混凝土?xí)r，應(yīng)減少“平管”的鋪設(shè)長度，因為當(dāng)坍落度較大時，混凝土粘稠度下降，如果泵送間隔時間較長，泵管內(nèi)的混凝土骨料容易附著在管壁上，使泵送阻力增大造成堵管。其辦法是隔10 min～15 min打幾下泵，間隔時間不宜過長。

7)逐步掌握混凝土在試配—生產(chǎn)—施工等環(huán)節(jié)的變化規(guī)律，通常我們在試配時的混凝土與生產(chǎn)時的混凝土存在用水量和外加劑摻量上的差異(屬系統(tǒng)誤差)；新拌出機(jī)的混凝土與經(jīng)過一段時間運(yùn)送到施工現(xiàn)場的混凝土狀態(tài)存在差異(坍損)；卸料時的混凝土與經(jīng)過管道泵送到工作面的混凝土也不一樣(泵損)，這些都是正常的也是在所難免的，需要在試驗和生產(chǎn)實(shí)踐中摸索這些規(guī)律，積累經(jīng)驗。遇到混凝土狀態(tài)突然發(fā)生變化時，要及時提出合理的解決辦法，切不可猶豫不決拖延時間，造成更大的損失，要做到“及時、科學(xué)、合理”。

5 結(jié)語

聚羧酸作為新一代高性能混凝土外加劑具有突出的優(yōu)勢和強(qiáng)大的生命力。但任何事物都有其兩面性，只有善于發(fā)揮它的優(yōu)勢，改進(jìn)它的不足，正確認(rèn)識和應(yīng)用它才能取得最大的效果。個別地區(qū)對聚羧酸的使用起步較晚，積累的經(jīng)驗較為有限，在實(shí)際當(dāng)中常常會遇到一些預(yù)想不到的難題，一個人的能力畢竟有限，容易走彎路、鉆牛角尖，因此，各混凝土企業(yè)的技術(shù)人員在工作中多多交流，能夠資源共享，才能共同進(jìn)步。

The matters should pay attention to ofpolycarboxylic acid admixture in concrete engineering application

Jia Gang

(DatongTaihechunCommodityConcreteLimitedLiabilityCompany,Datong037039,China)

Combining with the application situation of concrete admixture, this paper elaborated the characteristics and development direction of polycarboxylic acid admixture, and through the analysis on common problems of polycarboxylic acid admixture in engineering application, researched the specific matters should be paid attention to using polycarboxylic acid, for reference.

polycarboxylic acid, admixture, concrete, dosage

2015-02-09

賈 鋼(1977- )，男，工程師

1009-6825(2015)11-0107-02

TU528.042

A