高適應(yīng)性聚羧酸減水劑在機(jī)制砂混凝土中的應(yīng)用

梅海峰 李曉寧 李婷 陳家繼

（1中國建筑材料科學(xué)研究總院有限公司，北京 100024；2中建材中巖科技有限公司，北京 100024）

0 前言

近年來，全國河湖海采砂專項(xiàng)整治行動越來越嚴(yán)格，限采限挖政策推廣范圍越來越大，促進(jìn)了人工砂行業(yè)的飛速發(fā)展。但人工砂是巖石經(jīng)除土開采、機(jī)械破碎、篩分而成，一般表面粗糙、尖銳多棱角，細(xì)度模數(shù)大，級配不良，堆積孔隙率高，使得混凝土需水量高、和易性差、易離析泌水等問題日漸突出。而天然砂地域分布廣泛，巖性及含泥量的差別導(dǎo)致普通聚羧酸減水劑敏感性高、摻量高，影響混凝土性能穩(wěn)定性。因此，高適應(yīng)性聚羧酸系減水劑成為研究熱點(diǎn)。

眾多研究發(fā)現(xiàn)，影響聚羧酸系高性能減水劑適應(yīng)性的主要因素包括：大單體種類、主鏈聚合度、支鏈官能團(tuán)等。胡權(quán)等[1]采用普通單體與馬來酸酐及反式丁烯二酸雙官能團(tuán)取代單官能團(tuán)制備一種高適應(yīng)性PCE，具有更低的溫度敏感性和更高的水泥適應(yīng)性；李曉燕等[2]采用（2+2）單體結(jié)合聚酯單體與丙烯酸實(shí)驗(yàn)室制備了一種高適應(yīng)性PCE，經(jīng)驗(yàn)證知具有高減水率、高適應(yīng)性及高坍落度保持性；萬甜明等[3]采用普通單體引入不飽和酯基基團(tuán)和酰胺磺酸基團(tuán)單體，常溫制備了一種高適應(yīng)性緩釋保坍型PCE，與其他同類減水劑相比具有更好的初始分散性能和緩釋保坍性能；張明等[4]采用支鏈型功能單體與普通大單體自由基聚合制備一種高適應(yīng)性聚羧酸PCE，酯類單體的制備條件苛刻，對生產(chǎn)設(shè)備要求較高。綜上研究，高適應(yīng)性聚羧酸減水劑采取工藝復(fù)雜的酯類單體或較多種類的共聚單體，工藝復(fù)雜，成本高昂，工業(yè)化轉(zhuǎn)化有難度。

中巖科技采用新型乙烯醚類六碳單體[5]，與丙烯酸及自制功能性小單體共聚，采取低溫生產(chǎn)工藝，制備了一種高適應(yīng)性聚羧酸系高性能減水劑（ZY-C6），在砂石料品質(zhì)差、水泥品種波動大及對混凝土有較高要求的工程上實(shí)現(xiàn)了良好的應(yīng)用效果。

1 ZY-C6的水泥適應(yīng)性

選取桃江南方水泥、棗莊中聯(lián)水泥、海螺水泥、山水水泥4種水泥，采用GB/T 50119-2013附錄A的方法，測定初始、30min、60min、90min和120min砂漿微坍落度，對比市售減水母液PC-1與ZY-C6的水泥適應(yīng)性。砂漿配合比見表1，砂漿微坍落度結(jié)果見表2。

由表2對比可知，對于需水量較大、流動性損失較快的棗莊中聯(lián)水泥，ZY-C6比市售減水母液PC-1表現(xiàn)出更優(yōu)的適應(yīng)性；對于其他三種水泥，ZY-C6的初始減水率和后期保坍性能均優(yōu)于PC-1。這說明ZY-C6對水泥適應(yīng)性較好。

圖1 機(jī)制砂

表1 砂漿實(shí)驗(yàn)配比

表2 不同水泥的砂漿流動度結(jié)果

2 ZY-C6在河砂機(jī)制砂混用混凝土的應(yīng)用

水泥為鉆牌P.O42.5；粉煤灰為II級；礦粉為S95級；砂采用機(jī)制砂與河砂復(fù)配，細(xì)度模數(shù)3.2（圖2），含泥量高；石為5-25mm碎石（圖2），粒型差，針片狀含量高。

圖2 砂石狀況

混凝土配合比見表3。采用PC-1和ZY-C6與中巖科技緩釋母液SR-3復(fù)合，提高保坍性能。外加劑配比見表4。

表3 混凝土配合比

表4 外加劑配合比

圖3為兩種減水母液摻入混凝土?xí)r的出機(jī)狀態(tài)。由圖3可知，1#混凝土和易性比2#差，出現(xiàn)堆石現(xiàn)象，且1#混凝土靜置20-30min后出現(xiàn)泌水現(xiàn)象，而2#混凝土無此現(xiàn)象，說明針對此種河砂和機(jī)制砂混配的混凝土，ZY-C6具有較好的適應(yīng)性。

圖3 出機(jī)混凝土狀態(tài)圖

3 ZY-C6在高含泥機(jī)制砂混凝土中的應(yīng)用

水泥為坪塘南方水泥；粉煤灰為II級；礦粉為S95級；機(jī)制砂級配較好，但含泥量較高，約7%；石為5-25mm碎卵石，級配不連續(xù)，摻雜大粒徑石塊和卵石?；炷僚浜媳纫姳?，砂石情況較差（圖4），遂采用復(fù)配中巖科技抗泥劑ZY-KN和中巖科技調(diào)粘劑ZY-TN與PC-1和ZY-C6復(fù)配，外加劑配比見表6。

表5 混凝土配合比

表6 外加劑配比

圖4 砂石料狀態(tài)

由圖5可知，在相同外加劑摻量下，采用1#外加劑配制的混凝土出機(jī)包裹性較差、露石明顯，人工鏟拌沉且硬，采用2#外加劑配制的混凝土初始流動度大、包裹性好，混凝土輕且軟，具有優(yōu)異的和易性，說明ZY-C6在高含泥機(jī)制砂、大粒徑碎卵石的較差地材情況下，仍具有優(yōu)異的適應(yīng)性。

圖5 出機(jī)混凝土狀態(tài)圖

4 結(jié)論

通過不同廠家水泥的適應(yīng)性驗(yàn)證得出，中巖科技高適應(yīng)聚羧酸減水劑ZY-C6具有更廣泛的水泥適應(yīng)性，在河砂與機(jī)制砂混配混凝土、高含泥機(jī)制砂混凝土中應(yīng)用時，包裹性好，減水分散，保坍性能優(yōu)異，與市售減水劑相比具有更好的適應(yīng)性。