使用聚羧酸類減水劑的混凝土泌水調(diào)控措施

郭勇軍

中鐵十四局集團(tuán)有限公司

使用聚羧酸類減水劑的混凝土泌水調(diào)控措施

郭勇軍

中鐵十四局集團(tuán)有限公司

聚羧酸類減水劑作為最新一代的混凝土減水劑，具有高減水、高保坍、綠色環(huán)保、可從分子結(jié)構(gòu)層面量身定制等眾多優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)樯婕爱a(chǎn)品換代，在具體工程應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)了一些不適應(yīng)的情況，本文就使用聚羧酸類減水劑的混凝土在泌水指標(biāo)調(diào)控中提出幾種可行有效的方案。

泌水；調(diào)控；聚羧酸

1 前言

重點(diǎn)工程中對(duì)混凝土的性能要求越來(lái)越精細(xì)化，面對(duì)原材料整體品位下降的現(xiàn)狀，如何穩(wěn)定預(yù)拌混凝土的各項(xiàng)工作性能已成為施工單位、混凝土攪拌站、減水劑廠家等相關(guān)單位亟需解決的問(wèn)題。羧酸類減水劑作為最新一代的混凝土減水劑，具有高減水、高保坍、綠色環(huán)保、可從分子結(jié)構(gòu)層面量身定制等眾多優(yōu)點(diǎn)。隨著技術(shù)升級(jí)，聚羧酸減水劑價(jià)格也基本與傳統(tǒng)萘系、脂肪族類產(chǎn)品達(dá)到同一水平，應(yīng)用范圍呈爆發(fā)式發(fā)展。在一些混凝土技術(shù)相對(duì)成熟的地區(qū)，聚羧酸在商混中的應(yīng)用已經(jīng)超過(guò)六成。但是，技術(shù)的更新?lián)Q代，也暴露出一些需要解決的問(wèn)題，比如在聚羧酸的具體工程應(yīng)用過(guò)程中，會(huì)遇到對(duì)砂石含泥量敏感、泌水率不易調(diào)控等問(wèn)題，本文專門就泌水指標(biāo)調(diào)控提出幾種有效可行的方案。

2 混凝土泌水的形成及影響

混凝土澆注與搗實(shí)后初凝前，在骨料的重力擠壓作用下，流動(dòng)性較好的水泥漿和水上浮。部分水分向外上浮至混凝土上表面，產(chǎn)生泌水，同時(shí)出現(xiàn)浮漿層。

在新拌混凝土表面產(chǎn)生少量的泌水是正常的現(xiàn)象，對(duì)于新拌混凝土及硬化混凝土的質(zhì)量也沒(méi)有不利的影響[1]，適量泌水還有助于防止表面裂縫的產(chǎn)生。

3 泌水調(diào)控措施

使用聚羧酸類減水劑的混凝土，相比使用傳統(tǒng)萘系、脂肪族減水劑的混凝土，大多數(shù)情況下泌水會(huì)低一些，較少的情況泌水會(huì)大一些。但是一旦使用羧酸的混凝土出現(xiàn)過(guò)度泌水情況，往往調(diào)整起來(lái)難度是較大的。

3.1 聚羧酸減水劑分子機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

聚羧酸高性能減水劑可以通過(guò)不同的方式減少泌水。首先，聚羧酸減水劑在保證水泥基材料工作性的前提下減少用水量，當(dāng)拌合物用水量減少時(shí)，泌水將顯著降低[2]。其次，聚羧酸減水劑具有極好的分散作用，能夠?qū)⑺囝w粒充分分散到水中，阻止較大顆粒的沉降，從而降低泌水。第三點(diǎn)，聚羧酸分子被吸附在水泥顆粒表面，使水泥顆粒相互排斥，減小絮結(jié)在一團(tuán)的有效水泥顆粒粒徑，延緩沉降速度，減少泌水。另外一個(gè)優(yōu)勢(shì)是，聚羧酸類減水劑的分子具有很強(qiáng)的定制性。分子量較小時(shí)，分散性會(huì)增加，泌水稍微降低，但同時(shí)帶來(lái)的混凝土流動(dòng)性損失也應(yīng)在考慮范圍內(nèi)。類似于分子量對(duì)泌水的影響，聚羧酸分子中的主鏈吸附基團(tuán)含量、接枝鏈密度、支鏈長(zhǎng)短等因素對(duì)混凝土的泌水都產(chǎn)生影響。

3.2 聚羧酸減水劑中添加輔料

在聚羧酸減水劑中添加輔料，如引氣劑、消泡劑、促凝劑、緩凝劑、黏度調(diào)節(jié)劑等都能改善混凝土泌水。

引氣劑能夠減小水的表面張力，引入微小氣泡。由于所帶的靜電荷極性不同，這些微小氣泡會(huì)吸附在水泥顆粒表面，吸附著氣泡的水泥顆粒的平均密度減小，降低沉降速度從而降低泌水[3]。消泡劑機(jī)理類似，作用相反。

促凝劑能夠縮短凝結(jié)時(shí)間，因而固體顆粒沉降時(shí)間也將縮短，表面泌水減少。相反地，緩凝劑會(huì)增大泌水率，因?yàn)樗娱L(zhǎng)了水上升至新拌水泥漿表面的時(shí)間。

黏度調(diào)節(jié)劑用于改善拌合水的黏度，進(jìn)而調(diào)節(jié)固體顆粒沉降速度，實(shí)現(xiàn)對(duì)泌水的調(diào)節(jié)。

3.3 混凝土骨料級(jí)配

適宜的骨料級(jí)配，有助于減少泌水，主要體現(xiàn)在砂率、砂的模數(shù)兩個(gè)方面。

砂率過(guò)小時(shí)，砂漿量不足，不能在粗骨料的周圍形成足夠的砂漿層起潤(rùn)滑和填充作用，會(huì)降低混合物的流動(dòng)性，使混凝土拌合物的粘聚性、保水性變差，使混凝土混合物顯得粗澀，粗骨料離析，水泥漿流失，水分易析出。適當(dāng)增加砂率可減少泌水；反之可增加泌水。

砂的模數(shù)對(duì)泌水的影響，實(shí)際上是指骨料中最小的顆粒部分，尤其是粒徑小于0.315mm的部分，對(duì)混凝土保水性能尤為關(guān)鍵。適當(dāng)降低砂的模數(shù)，或者添加適量粉砂，有助于減少混凝土泌水；反之可增加泌水。

3.4 混凝土摻合料

混凝土的泌水，實(shí)質(zhì)上可以看成是一種更細(xì)層次上的離析，水作為液相，所有的固體顆粒統(tǒng)統(tǒng)為固相，泌水的過(guò)程就是水的粘滯阻力已不足以克服水泥顆粒的重力的過(guò)程。這時(shí)考慮摻入一些較細(xì)的混合材，如較細(xì)的粉煤灰、硅灰等，由于這些材料顆粒較小，不至于與水產(chǎn)生分離，而與水均勻的混合在一起共同構(gòu)成液相，增大液相粘度，以增強(qiáng)阻止水泥顆粒在重力作用下沉降的能力，因而可減少泌水。

3.5 水泥

水泥對(duì)混凝土的泌水貢獻(xiàn)主要兩個(gè)方面，一個(gè)是細(xì)度，一個(gè)是摻合料。

水泥細(xì)度的增加對(duì)減少泌水有兩個(gè)積極作用，首先，水泥顆粒粒徑的減小意味著沉降速度減緩。另外，水泥顆粒越細(xì)，比表面積越大，與水反應(yīng)的速度加快，黏度增大，系統(tǒng)凝結(jié)和硬化也將加快，因此導(dǎo)致固體顆粒沉降的有效時(shí)間減少，進(jìn)而使泌水量減少。

水泥摻合料的品種不同，也會(huì)導(dǎo)致泌水率的差異，這一點(diǎn)與混凝土中摻合料的作用相同，此處不再贅述。

4 案例

無(wú)錫地鐵3號(hào)線中鐵十四局某工地C30泵送混凝土，配比如下。

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該配比在拌樓大試時(shí)發(fā)現(xiàn)泌水率偏高，混凝土靜置極易離析，泵送時(shí)堵管風(fēng)險(xiǎn)較大。為保障工程質(zhì)量，該配比需適當(dāng)下調(diào)泌水率。在混凝土配比不宜大幅調(diào)整的情況下，首選了調(diào)整減水劑、并在減水劑中添加輔料的思路。通過(guò)調(diào)整聚羧酸分子量和接支鏈種類，適當(dāng)降低了聚羧酸分散性、增加了黏度；經(jīng)跟蹤，硬化后的混凝土表面無(wú)裂縫，各項(xiàng)耐久性指標(biāo)優(yōu)異。

5 綜述

混凝土的泌水是把雙刃劍，只有控制適宜的泌水率，才能保障混凝土的順利澆筑和硬化后的各項(xiàng)指標(biāo)。泌水指標(biāo)受減水劑、摻合料、水泥、骨料及氣溫、配合比、施工方法等多種因素的影響，實(shí)踐證實(shí)，文中幾種對(duì)泌水的調(diào)控措施是可行有效的。在發(fā)現(xiàn)混凝土泌水率過(guò)高或過(guò)低時(shí)，上下游各相關(guān)單位包括施工方、混凝土公司、原材料供應(yīng)商尤其是外加劑廠家及時(shí)采取措施，選用一種或多種方案，控制泌水率在合理范圍，有助于消除工程隱患，確保工程質(zhì)量。

[1]錢覺(jué)時(shí).建筑材料學(xué)[M].武漢理工大學(xué)出版社,2007:185.

[2]GB8076-2008.混凝土外加劑[Z].

[3]文梓蕓,錢春香,楊長(zhǎng)輝.混凝土工程與技術(shù)[M].武漢理工大學(xué)出版社,2004:31.