淺析聚羧酸減水劑在混凝土配合比設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

畢研軍

前言

本文結(jié)合不同工程混凝土配合比設(shè)計(jì)中聚羧酸減水劑的應(yīng)用實(shí)例，探討聚羧酸減水劑在混凝土應(yīng)用中的控制點(diǎn)。

1、聚羧酸減水劑的主要作用機(jī)理

作為最新一代環(huán)保型高性能混凝土外加劑，聚羧酸減水劑工程應(yīng)用日益增加廣泛。從預(yù)制混凝土構(gòu)件到現(xiàn)澆混凝土，從自密實(shí)混凝土、清水混凝土到需要快凝早強(qiáng)的特殊混凝土，從鐵路、橋梁、水電等領(lǐng)域到市政、民建工程，聚羧酸減水劑正占有越來越大的市場份額。聚羧酸減水劑是一種分子結(jié)構(gòu)與含羥基接枝共聚物的表面活性劑。在混凝土中有很高和相對持久的減水作用，與萘系減水劑相比，減水劑進(jìn)入水泥—水體系中的作用機(jī)理要復(fù)雜的多。第一、它的主鏈和支鏈都有選擇性的吸附；第二、不同集團(tuán)可能形成強(qiáng)弱不同的雙電層，使顆粒相斥；第三、吸附后在顆粒表面形成立體的大分子層，使顆粒難以團(tuán)聚。

2、聚羧酸減水劑的優(yōu)點(diǎn)

聚羧酸減水劑是由多種高分子有機(jī)化合物聚合而成，屬羧酸系接枝共聚物高效減水劑，是新一代環(huán)保型混凝土外加劑，聚羧酸減水劑具有摻量低、減水率高、保坍能力強(qiáng)、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。除此之外，聚羧酸減水劑的分子結(jié)構(gòu)靈活、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)，可以滿足不同建筑工程的需要，按照GB8076檢測，減水率在25%以上；流動性保持性好即塌落度損失?。粨搅可?；混凝土拌合物的和易性好、實(shí)體結(jié)構(gòu)美觀等優(yōu)點(diǎn)，能顯著提高混凝土的抗壓強(qiáng)度，可滿足各種特殊結(jié)構(gòu)的施工。氯離子含量：≤0.1%，符合ISO14000環(huán)境保護(hù)國際管理標(biāo)準(zhǔn)。

3、聚羧酸減水劑在混凝土配合比設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1采用聚羧酸減水劑配合比設(shè)計(jì)實(shí)例

3.1.1普通混凝土配合比設(shè)計(jì)

積石峽水電站位于青海省循化縣境內(nèi)的黃河干流積石峽出口處。大壩最大壩高101m，壩頂全長355.5m，壩頂寬10m，壩頂上游側(cè)設(shè)5.2m高“L”形混凝土防浪墻，上游壩坡1：1.5，下游壩坡1：1.4，混凝土面板一次性施工完成。積石峽水電站工程根據(jù)氣象資料顯示，該地區(qū)屬于高寒、干燥地區(qū)。面板混凝土屬于薄壁結(jié)構(gòu)，混凝土面板配合比設(shè)計(jì)是面板防裂中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。要減少混凝土面板裂縫的產(chǎn)生，降低混凝土的水化熱和絕熱溫升值，就必須盡可能的降低單方混凝土的膠材用量，降低混凝土的水化熱和絕熱溫升值；混凝土配合比的和易性、抗分離性、均勻性要好等。基于這些方面的考慮，我們在配合比設(shè)計(jì)中，除采用其他的措施外，采用了以聚羧酸減水劑代替常規(guī)的萘系減水劑，充分發(fā)揮聚羧酸減水劑高減水率、保塌性好的特點(diǎn)，以較小的出機(jī)塌落度，滿足混凝土施工性要求，達(dá)到降低混凝土內(nèi)部絕熱溫升的目的。

通過現(xiàn)場混凝土澆筑驗(yàn)證，推薦配合比的混凝土拌合物和易性良好，混凝土均勻，抗離析性能好，運(yùn)輸過程中不泌水，溜槽輸送順暢，入倉坍落度適中偏小，可確?；炷潦┕べ|(zhì)量。良好的混凝土施工質(zhì)量，能有效的減少面板混凝土裂縫的產(chǎn)生?；炷僚浜媳鹊目墒┕ば粤己??；炷撩姘?010年5月開始澆筑，總方量1.46萬m3，7月澆筑完成共36塊面板，經(jīng)現(xiàn)場普查，截止目前積石峽水電站工程混凝土面板裂縫數(shù)量為53條，裂縫平均0.8條/1000m3。與同地區(qū)同氣候環(huán)境條件的其他工程混凝土面板裂縫594條相比，裂縫大幅度減少。大大降低了后期混凝土裂縫處理的費(fèi)用和保證了混凝土面板質(zhì)量。

3.1.2聚羧酸減水劑在高強(qiáng)混凝土中的應(yīng)用

南水北調(diào)中線一期工程總干渠溫博段Ⅲ標(biāo)位于河南省焦作市博愛縣境內(nèi)，標(biāo)段長度6.5km。標(biāo)段內(nèi)有公路橋3座。公路橋中組合梁、箱梁、連續(xù)梁為C50F200混凝土。根據(jù)南水北調(diào)中線干線工程建設(shè)管理局《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)混凝土配合比設(shè)計(jì)和使用的通知》要求及施工現(xiàn)場用砂石骨料的實(shí)際情況，對橋梁上采用的C50F200混凝土配合比進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化試驗(yàn)，優(yōu)化后的混凝土配合比設(shè)計(jì)參數(shù)見表2。

利用聚羧酸減水劑的高減水率，使摻用聚羧酸減水劑后的混凝土配合比降低了膠凝材料用量，不但節(jié)約了工程成本，也保證了工程的施工質(zhì)量。

3.1.3聚羧酸減水劑對混凝土外觀質(zhì)量的改善

混凝土結(jié)構(gòu)的外觀質(zhì)量通常被列為整體工程質(zhì)量的一項(xiàng)重要的考核內(nèi)容，尤其是對地面以上重要結(jié)構(gòu)部位的外觀質(zhì)量更是提出了嚴(yán)格的要求，做到混凝土表面光滑平整、無蜂窩麻面、外觀整體顏色一致、模板接縫嚴(yán)密平整、無錯臺漏漿，是每個建設(shè)者的心愿，也是每時每刻探討、研究的話題。此外，混凝土的外觀質(zhì)量在一定程度上也是混凝土內(nèi)在質(zhì)量的體現(xiàn)。因此，做好對混凝土的外觀質(zhì)量的控制，是保證工程質(zhì)量的一種重要手段。

3.2聚羧酸減水劑應(yīng)用中存在的問題

3.2.1聚羧酸減水劑太敏感，不易控制

一般而言，減水劑減水率越高，則在其有效摻量區(qū)間內(nèi)拌和物流動度對摻量越敏感。因此，許多工程技術(shù)工作者憑直覺認(rèn)為聚羧酸減水劑應(yīng)用時太敏感，并以此強(qiáng)調(diào)計(jì)量、混凝土生產(chǎn)與控制的困難性。這樣理解的前提是將減水劑折算成純固體，看純固體摻量的增加對混凝土流動性能的改善。

3.2.2聚羧酸減水劑自身的引氣性能

聚羧酸減水劑本身具有一定的引氣性特征，摻加聚羧酸減水劑 （常規(guī)摻量） 的混凝土含氣量一般在2.0%～3.5%間。在進(jìn)行混凝土箱梁設(shè)計(jì)時，較小的引氣劑摻量，即可滿足混凝土抗凍性能的要求。所以，在公路混凝土箱梁配合比計(jì)時，要嚴(yán)格控制引氣劑摻量，保證混凝土箱梁的質(zhì)量。這里需要說明的是，現(xiàn)場進(jìn)行混凝土澆筑時，引氣劑摻量控制應(yīng)以實(shí)測的含氣量和抗凍試驗(yàn)為依據(jù)。

（作者單位：中國水電建設(shè)集團(tuán)十五工程局有限公司科研設(shè)計(jì)院）