聚羧酸減水劑在水運碼頭工程高性能混凝土中的應(yīng)用

趙敬考+盧任貴

摘 要：文章結(jié)合北方某水運碼頭工程實際案例，對聚羧酸減水劑在高性能混凝土中的應(yīng)用要點展開分析與探討，根據(jù)工程案例實際情況，對摻入聚羧酸減水劑條件下的高性能混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計，質(zhì)量控制要點，以及應(yīng)用期間的注意事項進(jìn)行了分析研究。

關(guān)鍵詞：聚羧酸減水劑 水運碼頭工程 高性能混凝土 應(yīng)用

近年，在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的時代背景之下，交通運輸設(shè)施的建設(shè)速度以及建設(shè)規(guī)模均呈現(xiàn)出了顯著的快速發(fā)展趨勢。沿海地區(qū)擁有持續(xù)不斷增長的內(nèi)外貿(mào)易貨物運輸、物流需求，而水路運輸?shù)母咝?、低價等特點，使得水運基礎(chǔ)設(shè)施--碼頭的建設(shè)日益引起大家的高度關(guān)注與重視。

但由于水運碼頭工程建設(shè)過程中所處區(qū)域的地質(zhì)條件往往比較復(fù)雜，且容易受到水流以及涌浪等多重因素的影響，特別是隨著碼頭結(jié)構(gòu)往大型化、外?；l(fā)展的趨勢，往往進(jìn)一步導(dǎo)致了其施工環(huán)境、服役環(huán)境比較惡劣，因此也對構(gòu)成結(jié)構(gòu)主體的主要工程材料--混凝土的性能提出了更嚴(yán)格的要求。

本文即結(jié)合北方某水運碼頭工程實例，對碼頭工程建設(shè)用高性能混凝土拌合過程中使用聚羧酸減水劑的應(yīng)用要點展開分析研究與探討。

1.工程概況

某碼頭位于我國北方微凍地區(qū)，屬于作用等級自中等程度至嚴(yán)重程度的氯鹽腐蝕環(huán)境。工程結(jié)構(gòu)使用壽命為50年。根據(jù)本工程所處地區(qū)的氣候環(huán)境特征，確保拌合形成的高性能混凝土滿足設(shè)計施工方面的具體要求，在混凝土拌合制備過程當(dāng)中引入了聚羧酸減水劑，以減少拌合用水，提高混凝土性能。

根據(jù)該工程案例，對高性能混凝土的應(yīng)用進(jìn)行分析：

本工程構(gòu)件類型為預(yù)制預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土箱梁，混凝土強(qiáng)度等級設(shè)置為C50等級，28d抗凍性能為300。原材料設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為：①水泥原料，使用普通硅酸鹽水泥原料，氯離子含量為0.018%；②粉煤灰原料：選擇I級粉煤灰原料；③礦粉原料：選擇煤礦S95型礦粉原料；④細(xì)集料：選擇招遠(yuǎn)天然河砂原料；⑤粗集料：選擇玄武巖碎石原料，按照10.0～20.0mm標(biāo)準(zhǔn)對集料粒徑進(jìn)行控制，摻入比例為70.0%，同時選擇碎石原料，按照5.0～10.0mm標(biāo)準(zhǔn)對集料粒徑進(jìn)行控制，摻入比例為30.0%；⑥外加劑：使用聚羧酸減水劑，減水率≥25%；⑦水：選擇常規(guī)生活用水。

由于本工程中混凝土拌合期間所使用的礦物摻合料整體用量較大，水膠比小，導(dǎo)致混凝土拌合物粘性較高，在實際工程應(yīng)用中容易出現(xiàn)拔底的問題，可能會給混凝土現(xiàn)場澆筑施工產(chǎn)生不良影響。為解決該問題，可在拌合過程中適當(dāng)提高砂率，按照42.0%標(biāo)準(zhǔn)控制。同時，摻入粉煤灰的混凝土早期強(qiáng)度較低，隨粉煤灰摻入量的增加，強(qiáng)度降低幅度也有持續(xù)增大的趨勢，雖后期強(qiáng)度增長潛力較大，但考慮到預(yù)制箱梁需要3d齡期進(jìn)行初張拉處理以及7d齡期進(jìn)行終張拉處理，因此需要在拌合階段對粉煤灰的摻入量進(jìn)行合理控制。針對該問題，共設(shè)計4組配合比進(jìn)行試驗比對，優(yōu)化后數(shù)據(jù)如下表所示（見表1）。

結(jié)合表1中的相關(guān)數(shù)據(jù)來看，在1#～4#高性能混凝土拌合物均能夠滿足強(qiáng)度要求的基礎(chǔ)之上，從實驗室以及現(xiàn)場控制要求角度考慮，最終選擇3#試件作為具體控制標(biāo)準(zhǔn)。優(yōu)化后的高性能混凝土配合比標(biāo)準(zhǔn)如下表所示（見表2）。

2.質(zhì)量控制要點分析

為確保碼頭施工過程中箱梁預(yù)制質(zhì)量符合設(shè)計要求，需要確保所用高性能混凝土具有良好的流動性，同時還需要具有優(yōu)秀的可泵性以及粘聚性。針對上述要求，結(jié)合以往工作經(jīng)驗，判斷在現(xiàn)場施工中，混凝土拌合物易出現(xiàn)干澀、粘稠的問題。甚至出現(xiàn)出機(jī)坍落度接近坍落度控制下限，可罐車運到現(xiàn)場后卻接近上限；混凝土從罐車放到地泵并不離析，可泵送到梁面后嚴(yán)重離析等現(xiàn)象，這些現(xiàn)象給施工過程中造成了一定的困難。

針對上述問題，在施工過程當(dāng)中，對高性能混凝土的擴(kuò)展度以及坍落度指標(biāo)進(jìn)行雙控，確保高性能混凝土在入模時擴(kuò)展度能夠達(dá)到420.0～520.0mm的標(biāo)準(zhǔn)值，坍落度能夠符合180.0～220.0mm的基本要求。此外，還需對原材料質(zhì)量進(jìn)行系統(tǒng)控制，確保清洗后的碎石有充足的脫水時間，并根據(jù)砂石含水量的檢測值對砂石用量進(jìn)行控制。

3.應(yīng)用中的關(guān)鍵要點分析

3.1振搗環(huán)節(jié)

在對混凝土進(jìn)行振搗的過程當(dāng)中，操作插入式振搗棒需要遵循“快插慢撥”的基本操作原則，點振過程中振搗棒與工作面需要保持垂直對應(yīng)關(guān)系，嚴(yán)禁平拉，且應(yīng)杜絕漏振或過振問題的發(fā)生。同時，在對振搗棒進(jìn)行移動過程中，移動距離應(yīng)當(dāng)控制在 1.5倍振搗棒作用半徑的有效范圍內(nèi)，點振時間按照20.0～30.0s標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制，為確保振搗效果符合標(biāo)準(zhǔn)，還需要在振搗期間上下略微抽動，根據(jù)前次灌注混凝土面層的深度，將振搗棒插入進(jìn)行深層振搗，確保振搗的均勻性與穩(wěn)定性。

3.2初期養(yǎng)護(hù)環(huán)節(jié)

結(jié)合碼頭工程特點，在高性能混凝土制備使用全過程中，混凝土膠材料的使用量較大，特別是針對可能出現(xiàn)的流漿以及浮灰問題，易導(dǎo)致表面局部混凝土強(qiáng)度值偏低，需做好初期養(yǎng)護(hù)工作，杜絕高性能混凝土出現(xiàn)早期收縮開裂方面的問題。

3.3儲存環(huán)節(jié)

由于高性能混凝土在加入聚羧酸減水劑后，其整體呈酸性狀態(tài)，若長期與鐵質(zhì)制品接觸，將發(fā)生緩慢化學(xué)反應(yīng)，可能導(dǎo)致鐵制品出現(xiàn)表面色澤變質(zhì)，對產(chǎn)品性能有不利的影響。因此，為確保整個工程實施期間混凝土儲存的穩(wěn)定性，需要在現(xiàn)場設(shè)置專門儲存混凝土的區(qū)域，并使用不銹鋼材質(zhì)或聚乙烯塑料材質(zhì)桶進(jìn)行妥善保管。

3.4制備環(huán)節(jié)

在高性能混凝土加入聚羧酸減水劑進(jìn)行制備的過程當(dāng)中，需要嚴(yán)禁將其與萘系高效減水劑及復(fù)配產(chǎn)品混合應(yīng)用，避免兩者混合使用后對混凝土自身的流動性產(chǎn)生不良影響，同時防止其對混凝土的強(qiáng)度以及可泵性造成損傷。此外，在制備過程當(dāng)中，若聚羧酸減水劑含量過高，則可能誘發(fā)混凝土離析、泌水等問題，需在拌合過程中對減水劑的摻入量進(jìn)行嚴(yán)格計算，并做好計量控制。根據(jù)工程實際需求，對外加劑的摻入量進(jìn)行動態(tài)控制，以浮灰流漿作為關(guān)鍵控制標(biāo)準(zhǔn)，從而確保其流動性、粘聚性滿足要求。

4.結(jié)束語

聚羧酸減水劑具有減水率較高，流動性好，增強(qiáng)性高，以及抗坍塌能力好等多方面優(yōu)勢，將其用于制備高性能混凝土，對于控制混凝土收縮性，提高混凝土耐久性與強(qiáng)度有非常關(guān)鍵的價值，這些優(yōu)勢在其應(yīng)用中得到了非常充分的體現(xiàn)。

本文針對聚羧酸減水劑在水運碼頭工程高性能混凝土制備中的應(yīng)用要點進(jìn)行了分析探討，以期能通過優(yōu)化配比、注重管控等環(huán)節(jié)，充分發(fā)揮聚羧酸減水劑的優(yōu)良性能，使其在改善工程質(zhì)量、提高混凝土結(jié)構(gòu)物耐久性方面體現(xiàn)更多價值。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭清春，王智，黨玉棟等.聚羧酸減水劑與減縮劑的相容性研究[J].建筑材料學(xué)報，2014，17（2）：239-245.

[2]劉娟紅，宋少民，高霞等.硫酸鹽對聚羧酸減水劑分散性能的影響[J].建筑材料學(xué)報，2013，16（3）：410-415.

[3]麻秀星，錢覺時，李苑等.聚羧酸減水劑粉體制備工藝研究[J].建筑材料學(xué)報，2011，14（6）：829-833.

[4]江姜，劉金芝，周棟梁等.聚羧酸減水劑合成工藝對產(chǎn)品性能影響的研究[J].新型建筑材料，2014，41（1）：72-75.

[5]劉加平，尚燕，繆昌文等.聚羧酸系減水劑引氣方式對混凝土性能的影響[J].建筑材料學(xué)報，2011，14（4）：528-531.endprint