緩釋保坍型聚羧酸減水劑在混凝土中的應(yīng)用研究

曾小星 ，郭中堅(jiān) ，李興廉

（1.廣東信澳建材有限公司，廣東 廣州 510627；2.澳門混凝土有限公司，澳門 1106）

0 引言

澳門位于中國南部珠江口西側(cè)，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，每年的5～11月之間氣溫較高，由于受外部高溫環(huán)境的影響，澳門生產(chǎn)的新拌混凝土流動性隨時(shí)間的變化比較大，在短短的幾小時(shí)內(nèi)即由大流動態(tài)變到固態(tài)，這給混凝土攪拌站的生產(chǎn)管理帶來很大的挑戰(zhàn)?；炷恋奶涠葥p失是商品混凝土使用過程中經(jīng)常遇到的問題，特別是在夏季，由于商品混凝土生產(chǎn)運(yùn)輸和等待時(shí)間較長的特點(diǎn)，再加上外部溫度高容易導(dǎo)致坍落度的損失大，這就會造成現(xiàn)場澆筑時(shí)泵送或密實(shí)成型困難從而影響施工效率。因流動性下降引起的投訴和質(zhì)量糾紛讓混凝土攪拌站頭疼不已，更為嚴(yán)重的是，在實(shí)際澆筑過程中，有些施工單位為方便施工，往往會在施工現(xiàn)場無節(jié)制地加水，造成混凝土質(zhì)量下降，從而導(dǎo)致建筑物強(qiáng)度不合格[1-3]。

一般來講，防止混凝土坍落度損失過大的方法主要有以下幾種：一是用部分冰取代混凝土攪拌用水來降低混凝土的溫度，因混凝土的溫度降低可以降低混凝土中膠凝材料的反應(yīng)速率，從而減少坍落度的損失；二是增加緩凝劑的用量，通過外加劑的緩凝效果來保持混凝土流動性[4]；三是使用高性能新型外加劑，例如緩釋保坍型聚羧酸減水劑等[5-6]。然而，大量的加冰勢必會導(dǎo)致混凝土成本的增加，而摻入過多的緩凝劑也容易影響混凝土的凝結(jié)時(shí)間和施工現(xiàn)場的進(jìn)度，還很難達(dá)到效果，隨著聚羧酸減水劑技術(shù)的快速發(fā)展，緩釋保坍型聚羧酸減水劑被廣泛的研究和應(yīng)用，混凝土攪拌站通過利用該類減水劑的緩釋保坍技術(shù)可以較好的解決混凝土坍落度損失問題，從而為客戶提供優(yōu)質(zhì)的混凝土。本研究將緩釋保坍型聚羧酸減水劑用于混凝土生產(chǎn)，研究了其對水泥凈漿流動性能及混凝土坍落度損失的影響。

1 試驗(yàn)

1.1 原材料

水泥：澳門水泥廠有限公司生產(chǎn)的P·Ⅱ42.5水泥及P·F 42.5水泥，水泥的化學(xué)成分見表1。粗集料：碎石，5～20 mm連續(xù)級配，來源于廣東新會，表觀密度2680 kg/m3。細(xì)集料：河砂，來源于廣東譚江，細(xì)度模數(shù)2.6，表觀密度2650 kg/m3；機(jī)制砂，來源于廣東新會，細(xì)度模數(shù)2.9，表觀密度2630 kg/m3。外加劑：SVZ為普通木質(zhì)素緩凝劑、1100NTR為緩凝型聚羧酸減水劑，來自于西卡（香港）有限公司；外加劑SKY8330、SKY27R，均為緩釋保坍型聚羧酸減水劑，來自于巴斯夫（香港）有限公司。

表1 水泥的化學(xué)成分 %

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 凈漿試驗(yàn)

參照GB/T 8077—2012《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法》測試水泥凈漿流動度。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)控制試驗(yàn)溫度為（20±2）℃條件下，研究對比了P·Ⅱ42.5水泥與摻西卡緩凝型聚羧酸減水劑1100NTR和巴斯夫緩釋保坍型聚羧酸減水劑SKY8330的相容性，分析了摻不同外加劑水泥漿體1 h前后流動性能的變化，試驗(yàn)外加劑的摻量分別為0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%。

1.2.2 混凝土配合比試驗(yàn)

為了研究緩釋保坍型聚羧酸減水劑與緩凝型聚羧酸減水劑差異，采用P·F42.5水泥，在只改變外加劑種類的情況下，設(shè)計(jì)了LT-1和LT-2兩組混凝土配合比（見表2）：LT-1組通過加強(qiáng)緩凝劑的功效即用普通緩凝劑SVZ與緩凝型聚羧酸減水劑1100NTR復(fù)摻來減小混凝土的坍落度損失，LT-2組通過摻加緩釋保坍型聚羧酸減水劑來減少混凝土坍落度的損失，LT-3研究了緩釋保坍型聚羧酸減水劑在大流動性、超長緩凝時(shí)間混凝土方面的應(yīng)用。

考慮到溫度對混凝土坍落度的影響較大，參照LT-2的配比研究對比了混凝土出機(jī)溫度在24、32℃時(shí)，摻緩釋保坍型聚羧酸減水劑配制的混凝土坍落度隨時(shí)間的變化情況。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 外加劑摻量對水泥凈漿流動度的影響（見圖1）

圖1 外加劑摻量對水泥凈漿流動度的影響

從圖1可以看出，摻普通緩凝聚羧酸減水劑的水泥凈漿1h流動度略微減小，而摻緩釋保坍型聚羧酸減水劑的漿體1 h流動度卻有一定幅度的增大，增大了約20%。與普通緩凝聚羧酸減水劑相比，在1 h內(nèi)緩釋保坍型聚羧酸減水劑顯示了其逐步釋放的功能，使得水泥凈漿流動度增大，流動性變好。

2.2 外加劑對混凝土坍落度及強(qiáng)度的影響（見表3）

表3 外加劑對混凝土坍落度及強(qiáng)度的影響

從表3可以看出：

（1）摻復(fù)合型緩凝劑的混凝土LT-1坍落度隨時(shí)間的延長一直降低，1 h坍落度損失為50 mm，2 h坍落度損失為90 mm，坍落度損失非常明顯；而摻加緩釋保坍型聚羧酸減水劑的混凝土LT-2在1 h坍落度有所增大，2 h時(shí)基本與初始坍落度一致；LT-3也具有與LT-2類似的效果。

（2）在抗壓強(qiáng)度方面，摻緩釋保坍型聚羧酸減水劑的混凝土LT-2的后期強(qiáng)度略高于摻普通緩凝聚羧酸減水劑的混凝土LT-2強(qiáng)度。LT-3混凝土因具有超長的緩凝時(shí)間，初凝時(shí)間長達(dá)24 h，早期強(qiáng)度有一定的降低，但后期強(qiáng)度增幅較大，在配制LT-3混凝土的過程中發(fā)現(xiàn)：當(dāng)原材料有一定的波動時(shí)，配制出來的混凝土在放置一段時(shí)間后出現(xiàn)了泌水、離析現(xiàn)象，而通過調(diào)整緩釋保坍型外加劑的摻量可以消除該類現(xiàn)象，因此緩釋保坍型聚羧酸的用量對混凝土的性能也會有一定的影響，使用過程中應(yīng)充分考慮。

2.3 溫度對緩釋保坍型聚羧酸減水劑應(yīng)用的影響

不同出機(jī)溫度下?lián)骄忈尡Ｌ途埕人釡p水劑混凝土LT-2的坍落度變化見圖2。

圖2 溫度對摻緩釋保坍型聚羧酸減水劑混凝土坍落度的影響

由圖2可以看出，在混凝土出機(jī)溫度相對較低（即24℃）時(shí)，混凝土1 h的坍落度略微增大，即混凝土流動性變強(qiáng)，2 h坍落度有與初始坍落度基本一致；當(dāng)混凝土出機(jī)溫度相對較高（即為32℃）時(shí)，混凝土1 h坍落度基本保持不變，2 h坍落度有一定的減小。當(dāng)混凝土溫度較高時(shí)，混凝土中膠凝材料的反應(yīng)速率加快，同時(shí)混凝土表面的水分散失也較多，而此時(shí)緩釋保坍型聚羧酸減水劑通過緩釋的功能補(bǔ)償了這些因素對混凝土坍落度造成的損失，從而可將混凝土的坍落度損失降低到最小，因此，緩釋保坍型聚羧酸減水劑在溫度相對較高的環(huán)境中具有良好的使用效果。

2.4 緩釋保坍型聚羧酸減水劑保坍機(jī)理的探討

一般來講，當(dāng)減水劑與水泥顆粒吸附后，由于水泥水化作用，生成的水化物將減水劑“包裹”，從而使其失去分散作用[7]，溶液中殘存的減水劑逐漸減少，其減水作用隨時(shí)間延長而降低，是造成混凝土坍落度損失的主要原因。而緩釋保坍型聚羧酸減水劑正好克服了普通減水劑這方面的缺陷，因?yàn)榫忈尡Ｌ途埕人釡p水劑具有逐漸吸附的特點(diǎn)，減水劑分子能夠均勻分散在混凝土漿中，在一定的時(shí)間內(nèi)不斷地補(bǔ)充已經(jīng)被吸附并被水化產(chǎn)覆蓋上的減水劑分子[8]，由于緩釋保坍型聚羧酸減水劑對水泥顆粒的逐步分散，大大的推遲了水泥的水化放熱高峰期[9]，即推遲了水泥流動性變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，從而達(dá)到了在一定時(shí)間內(nèi)保持水泥漿體或混凝土流動性的效果，起到了保坍或減少坍落度損失的作用。

緩釋保坍型聚羧酸減水劑具有緩慢釋放其分散作用的特性，可以補(bǔ)償混凝土因膠凝材料的水化反應(yīng)和溫度等因素對混凝土坍落度造成的損失，確保了混凝土施工時(shí)仍具有良好的工作性能，并且可以避免高溫運(yùn)輸造成的混凝土坍落度損失過快現(xiàn)象，適用于日常各種混凝土的生產(chǎn)。

3 結(jié)語

（1）緩釋保坍型聚羧酸減水劑具有緩慢釋放其分散作用的特性，在1～2 h對水泥凈漿體和混凝土均具有保持甚至改善流動性的效果。

（2）溫度對緩釋保坍型聚羧酸減水劑的應(yīng)用有一定的影響，溫度相對較低時(shí)緩釋效應(yīng)明顯，容易導(dǎo)致水泥漿體或混凝土的流動性變大，溫度相對較高時(shí)正好可以補(bǔ)償因水泥水化和溫度等因素對混凝土坍落度造成的損失。

（3）緩釋保坍型聚羧酸減水劑克服了普通減水劑吸附、分散時(shí)效短的缺陷，在一定的時(shí)間內(nèi)延緩了水泥水化的高峰期，達(dá)到了緩釋保坍的效果，有效的保證了混凝土的各項(xiàng)性能。

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