聚羧酸減水劑對混凝土成本控制的研究

王東東

（1.河南科技大學應用工程學院， 河南三門峽， 472000；2.三門峽職業(yè)技術學院， 河南三門峽， 472000）

1 減水劑概述

1.1 減水劑

減水劑是一種廣泛運用在混凝土配置上的外加劑，其主要作用是確?；炷猎谔涠缺３植蛔兊那闆r下，最大程度降低混凝土拌合當中的用水量。因減水劑多為陰離子表面活性劑，在與混凝土拌合物進行攪拌過程中，能夠在活性劑的作用下分散拌合物當中的水泥顆粒，由此來改變混凝土拌合物原有的流動性，使混凝土拌合過程中的單位用水量或是單位水泥用量得以節(jié)約。依據(jù)減水劑減水能力的強弱，一般可以將減水劑分為普通型減水劑、高效型減水劑、高性能減水劑。而本文研究對象聚羧酸減水劑便是眾多減水劑中的一種，屬于高性能型減水劑。

1.2 聚羧酸減水劑

聚羧酸減水劑的高性能主要來源于其屬于羧酸類多元共聚物與其它助劑的復配產品。這決定了聚羧酸減水劑擁有其他減水劑所不具備的超分散型結構，可以做到依據(jù)分散水泥作用機理對水泥的分子結構采取有針對性的設計，從而在有效防范混凝土坍落度損失的同時，在作用的過程中又不會因外加劑的使用而導致混凝土出現(xiàn)明顯緩凝現(xiàn)象，能夠大大改善水泥粒子的分散穩(wěn)定性。只需在混凝土拌合中摻入少量聚羧酸減水劑，就能夠使混凝土拌合物在保持較好流動性的同時，使混凝土拌合物收縮降低，并在耐久性、和易性、強度等方面都能夠擁有良好的表現(xiàn)，從而達到現(xiàn)代混凝土施工要求。

2 聚羧酸減水劑的性能優(yōu)勢

主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）在摻量低的情況下就能夠展現(xiàn)出較高的減水率，且不會引起混凝土拌合物出現(xiàn)大幅度收縮。減水率在14%～45%之間；（2）適用性較好，與多種水泥都可以保持較好的相容性，從而在坍落度方面使混凝土表現(xiàn)出良好的性能，將混凝土坍落度損失控制在1h＜5%、2h＜10%；（3）具有較好的增強性，可使混凝土拌合物在早期、后期均表現(xiàn)出較高的強度。將混凝土3d、28d、90d 的抗強能力分別提升50%～110%、40%～80%、30%～60%；（4）能夠賦予混凝土較好的和易性，聚羧酸減水劑沁水率＜90%，在添加過后不會造成混凝土拌合物出現(xiàn)明顯沁水、離析現(xiàn)象。尤其是在對高標號混凝土進行配置時，可使混凝土在表現(xiàn)出良好攪拌性的同時又使其具有良好的粘聚性；（5）含氣量≤3.0%，氯離子含量≤0.02%、堿含量≤0.2%，該數(shù)值適中不會對混凝土彈性模量造成明顯負面影響，能夠有效防止混凝土產生堿骨料反應，可賦予混凝土較好的抗凍性、耐久性；（6）生產過程當中不存在污染的情況，且聚羧酸減水劑無甲醛，在使用的過程中不會對環(huán)境、人體造成健康干擾，屬于綠色友好型產品，符合國際環(huán)保標準ISO14000；（7）可使混凝土在早期拌合過程中水熱化現(xiàn)象的發(fā)生率得以大幅度降低，即便在炎熱的夏季也可以保障大體積混凝土施工工作的順利開展；（8）聚羧酸減水劑具有很好的適應性，能夠與水泥、煤粉灰、礦渣以及其他摻合料實現(xiàn)有效的相容；（9）能夠在最大程度上節(jié)省工程水泥消耗量，節(jié)省15%到25%的水泥用量。能極大地降低工程綜合造價成本。

由此來看，與一般的減水劑相比，聚羧酸減水劑無論是在各項技術指標方面還是在綜合性價比方面都略勝一籌。能夠達到國際先進水平標準，屬于當今世界范圍內科技含量最高的前沿性減水劑產品，可以被廣泛運用在高層建筑、隧道、大壩、橋梁、公路等建筑領域?？v觀我國的三峽大壩、田灣核電站、蘇通大橋、京滬高鐵等大型建筑工程當中，幾乎都能夠看到聚羧酸減水劑的身影。對于建筑工程本身來講聚羧酸減水劑的使用不僅是高質量標準實現(xiàn)的基礎，更能夠在最大程度上降低工程造價。

3 聚羧酸減水劑對混凝土成本控制的影響

混凝土是一種按照建筑工程要求，將水泥、礦物摻合料、凝膠材料、水、化學外加劑等依據(jù)一定的比例拌合而成的復合材料。基于混凝土良好的建筑性能，使得在當今的建筑業(yè)混凝土已經成為了一種用量最大、用途最廣的建筑材料，在民用房屋、橋梁、公路建筑以及國家核發(fā)電廠、軍事工程等大規(guī)模建筑工程當中都有著極為廣泛的應用。對于混凝土成本的控制實際上就是對建筑工程造價的控制，對于整個建筑工程而言是極為必要的。作為一種復合材料，混凝土拌合技術難度相對較低，不會對整體混凝土成本產生過多的影響。因此混凝土成本構成主要還是來源于其拌合過程中各種材料的使用量情況，聚羧酸減水劑對混凝土成本控制的影響也來源于此。具體如下：

3.1 水泥、礦物摻合料

相對其它用料水泥，礦物摻和料是混凝土的主要用料也是混凝土成本控制的主要對象。水泥是混凝土的主要構成，其用量最多，且相比較砂石、礦渣等原料而言價格也相對較高，截至目前，全國散裝水泥均價大致在每噸500 元左右。在混凝土的拌合過程中，大多選用穩(wěn)定性、強度表現(xiàn)較好的水泥，這樣能夠在最大程度保障混凝土質量的情況下，將水泥用量控制在一定范圍內。如若所選用水泥質量表現(xiàn)不佳，為保障混凝土質量就需要不斷增加水泥用量，由此造成混凝土成本的增加。而以煤粉灰、礦渣、硅粉、火山灰等為代表的礦物摻合料在混凝土中也具有一定的應用量，其目的是增強混凝土整體力學性能、降低水泥用量實現(xiàn)成本控制。面對目前市場上質量參差不齊的水泥產品以及細度不一的礦物摻合料，聚羧酸減水劑能夠與高堿水泥、低堿低硫水泥、C3A 含量高的水泥以及礦物摻合料等，都始終保持較好的適應性，更能夠憑借聚羧酸減水劑高性能優(yōu)勢作用的發(fā)揮，賦予水泥良好的穩(wěn)定性、強度表現(xiàn)，使問題水泥迅速放熱、坍落度持續(xù)時間短、流動性差、吸附水化等一系列缺陷得到大大改善，還能夠使礦物摻合料活性提升。

3.2 砂石原料

相對而言砂石原料價格較為低廉且用料較少，因此在大多數(shù)情況下工程管理者以及技術人員的關注點多放在水泥、礦物摻合料等方面，而忽視了對砂石地控制。實際上基于砂石材料的天然性，在許多情況下多是直接開采過來就用作混凝土拌合之用，因此其材質是難以掌控的，會受到采集地、產地、堆運條件等諸多因素地限制，而造成其多碎石針片、高含泥量等低品質情況的出現(xiàn)。如若在混凝土拌合過程中，不能及時對這些情況加以干預，不僅會對混凝土質量造成不好地影響，在砂石孔隙率不達標的情況下還需要加大水泥漿體倒入量，從而導致工程費用成本的增加。聚羧酸減水劑的使用能夠最大程度改善砂石的粘結強度問題，降低混凝土開裂、起皮等情況的發(fā)生率。由此來看，聚羧酸減水劑能夠在短時間內迅速解決砂石原料問題，在保障質量的同時能夠起到降低成本費用的目的。

3.3 外加劑

從外加劑的價格上來看，聚羧酸減水劑作為一種高性能減水劑其價格要遠高于普通型減水劑，就當前市場行情來看單價在每噸8500 元。但就混凝土成本控制的角度來講，只論單價，不對外加劑的質量、性能予以參考的做法是極為不合理的。要知道聚羧酸減水劑的高性能是其他普通型減水劑所難以達到的，通過對聚羧酸減水劑的使用，能夠在短時間內使混凝土拌合過程中的一系列難題得到有效解決，從而保障混凝土質量。以工程施工來看，如若在最初混凝土拌合的過程中，不考慮工程質量要求，一味地貪便宜選用了價格相對低廉的普通型減水劑，會因減水劑強度不夠而導致混凝土質量難以達標，此種情況下就需要反復增加不定量的水泥、礦物摻合料、砂石原料等，直至混凝土質量達標。最后成本核算下來，反倒是增加了成本。

4 聚羧酸減水劑在混凝土中應用應注意的問題

雖然聚羧酸減水劑具有較高的性能優(yōu)勢，通過在混凝土中添加聚羧酸減水劑能夠達到提質、降本的良好效用。但這并非意味著聚羧酸減水劑適用于任何環(huán)境下的混凝土拌合，聚羧酸減水劑即便是優(yōu)點顯著，但它也有著自己的一些缺陷和問題。在使用聚羧酸減水劑進行混凝土成本控制的過程中，就必須對這些問題有一個清晰地了解和充分地認知，以此來確保聚羧酸減水劑與混凝土拌合質量要求以及拌合環(huán)境、其他各種添加材料的相適應性。如若不能做到這一點，就難以實現(xiàn)對混凝土成本地有效掌控，要么是使用聚羧酸減水劑的時機、時間、環(huán)境不對，要么是聚羧酸減水劑使用量不合理，最終是花了冤枉錢。

在實際應用過程中要尤為注意以下問題：一是聚羧酸減水劑對高溫較為敏感，在高溫環(huán)境下難以保障其自身的保坍性。因此在具體使用過程中，要結合混凝土施工環(huán)境溫度條件，找準聚羧酸減水劑最佳摻和量。摻和量過大容易導致混凝土出現(xiàn)泌水離析問題，摻和量不足又難以促使混凝土達到最佳狀態(tài)。與此同時，聚羧酸減水劑對高溫較為敏感還表現(xiàn)在當長時間處于高溫狀態(tài)下時，聚羧酸減水劑當中的有機成分會變質、發(fā)酵，出現(xiàn)酸味、霉變、淡黃色液體、黑色液體等腐敗現(xiàn)象。因此要時刻注意做好聚羧酸減水劑的防腐處理，注意改善聚羧酸減水劑儲存環(huán)境。二是隨著聚羧酸減水劑應用范圍的逐漸拓展，市場上關于聚羧酸減水劑的種類也逐漸繁多起來，且每一種在性能上都具有一定的差異性。有些在高保坍方面較為突出，也有些以高減水型、凝結度好擅長。在具體使用過程中，管理人員要聯(lián)合技術人員，結合工程質量要求，選擇合適的聚羧酸減水劑，并依據(jù)混凝土施工實際條件適當搭配增稠劑、引氣劑、消泡劑、調凝劑等混合使用。最大程度激發(fā)聚羧酸減水劑效用，保障混凝土質量。

5 結束語

綜上所述，聚羧酸減水劑作為一種關鍵性的外用劑被廣泛運用在混凝土施工當中，能夠依托自身強大的性能優(yōu)勢達到降低混凝土成本的目的。在未來的工作中，工程管理人員、技術人員，不僅要做好混凝土材料的管控工作，還要加強對聚羧酸減水劑綜合性能以及適用情況的研究工作，最大程度提高聚羧酸減水劑使用的科學性、合理性、適度性，由此來達到控制混凝土成本的目的。