降低聚羧酸系減水劑敏感度的復配技術

王海濤，孫建英

（ 1. 天津市飛龍砼外加劑有限公司，天津 300400； 2. 天津市龍濤混凝土有限公司，天津 300400）

0 引言

聚羧酸系減水劑作為一種新型高性能減水劑，具有減水率高、混凝土坍落度保持好、混凝土收縮率低等性能優勢，同時不含甲醛等有害物質，是綠色環保型混凝土外加劑。但由于原材料質量波動以及摻量、單方用水量的波動對新拌混凝土工作性能有很大的影響，給商品混凝土澆筑施工造成不利影響，甚至會造成混凝土工程質量事故。

目前，如何降低聚羧酸系外加劑敏感度是其推廣應用中的難題。筆者在為天津眾多商品混凝土站提供復配技術服務的大量實踐中，發現除應用具有高減水及高保塑母液以外，基于保水劑的機理，結合不同水泥的水化速率及需水量的大小，優選出不同種類能在混凝土中發揮其增稠保水作用功能的組分，有效改善了混凝土的泵送施工工作性能。在保證優良工作性能的前提下，混凝土的整體密實度得到明顯提高，耐久性也達到確實保障，真正發揮了聚羧酸高性能減水劑的正確合理使用，使商品混凝土達到高性能混凝土的目的。以此復配思路所形成的泵送型聚羧酸產品，已在京津唐市場中成功確立了主導地位，并為提高我廠外加劑技術服務水平贏得良好口碑。本文以復配天津濱海新區某商混站實例予以研究探討。

1 工程特點及技術要求

本工程屬于天津市濱海新區重點工程項目。該項目位于天津市中新生態城核心區，工程地質條件復雜，且采用新工藝施工技術，對混凝土環保、耐久性能也有嚴格要求。在對商品混凝土澆筑過程中施工性能提出更高技術要求。

2 原材料情況及混凝土拌合物工作性能對比

2.1 原材料選用情況

水泥：選用唐山冀東水泥股份有限公司 P·O42.5R 水泥。

礦粉：選用天津地區某廠 S95 級礦粉。

粉煤灰：選用天津地區某廠Ⅰ級粉煤灰。

聚羧酸系減水劑：某廠復配產品 PC-1 聚羧酸高性能減水劑；筆者單位產品 JFL-a 聚羧酸高性能減水劑，JFL-b 聚羧酸高性能減水劑，及最終選定的復配產品 JFL-c（JFL-a 與JFL-b的復合產品） 聚羧酸高性能減水劑。

碎石：連續級配 5～25mm 碎石。

河砂：細度模數 2.6，Ⅱ 區中砂，綏中砂。

水：自來水。

2.2 混凝土拌合物工作性能及耐久性能對比試驗

混凝土拌合物性能對比試驗按照現行標準 GB/T50080—2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》進行檢測，選用商品混凝土生產中較為常見的普通 C30、C40 強度等級配合比作為試驗配合比。對比試驗如下：

（1）選用不同外加劑摻量對比不同品種聚羧酸產品性能變化情況，結果見表 1、表 2。

表 1 在最佳外加劑摻量情況下的坍落度及擴展度

表 2 在不同外加劑摻量情況下的坍落度及擴展度變化

表 2 中的試驗為外加劑增減摻量后的效果，結果顯示，摻量變化對 PC-1、JFL-a、JFL-b 影響很大，說明這三種外加劑對摻量敏感性高，而 JFL-c 對摻量變化敏感性相對穩定。

（2）在最佳外加劑摻量下，刻意增大單方用水量時混凝土和易性變化情況，結果見表 3。

表 3 聚羧酸同摻量增大單方用水量情況下混凝土工作性能變化情況

表 3 中混凝土單方用水量變化對使用 PC-1、JFL-a、JFL-b 的混凝土容易導致其離析現象發生，表明用水量過飽時，此三種外加劑保水性能有點捉襟見肘，而 JFL-c 保水性能卻有很好的效果。

（3）對比不同品種外加劑產品坍落度保留值，結果見表4。

從表 4 中可以看出使用 PC-1、JFL-a、JFL-b 的混凝土坍落度及擴展度的經時損失相對較大，JFL-c 混凝土坍落度及擴展度的經時損失相對較小。

（4）對比不同品種增稠組分在不同比例下對混凝土強度指標及密實度的影響，結果見表 5，以及不同品種增稠組分在不同比例下對混凝土和易性及泌水率的影響，結果見表 6。

表 6 復配不同品種及比例的增稠劑對混凝土的泌水率變化（30℃）

從表 5 中各品種外加劑的 7d、28d 強度指標及電通量法試驗，結果表明使用 JFL-c 的混凝土不僅有很好的施工性能，強度和密實度也很好。

表 4 不同外加劑產品的混凝土坍落度經時損失

表 5 混凝土的強度指標及密實度

2.3 試驗結果及對比分析

通過以上試驗對比分析，綜合考慮最終選定 JFL-c5 復合型產品。無論從摻量經濟性考慮，還是從混凝土拌合物性能上看，如減水率、保坍性能、增稠保水效果上均優于以上三種外加劑。筆者根據不同種類的增稠劑品種在水溶液中具

圖 3 中的的數據表明，加入檸檬酸的 Ca(OH)2飽和溶液中的 Ca(OH)2的濃度高于對照組，且隨著檸檬酸摻量的增加，Ca2+的濃度呈先上升后下降的趨勢，適當摻量的檸檬酸可起到較好的緩凝效果，過大或者過小會使緩凝作用降低。

由上述分析預測混凝土中可能出現的情況：由于檸檬酸能提高 Ca(OH)2飽和溶液的溶解度，可能影響水泥水化的進行，主要原因是羧基在堿性介質中與游離的 Ca2+形成不穩定的絡合物，降低了液相中 Ca2+的濃度，對水泥的水化起到抑制作用，產生緩凝作用。由于檸檬酸能與 Ca(OH)2飽和溶液中的 Ca2+的形成不穩定的絡合物，使孔隙溶液中的 Ca2+濃度呈過飽和狀態，說明檸檬酸可能有利于混凝土碳化反應的進行。

3 結論

根據以上分析和實驗結果，可以得出以下結論：

（1）三聚磷酸鈉、葡萄糖酸鈉、檸檬酸對水泥水化產物Ca(OH)2飽和溶液的溶解度都有影響。

（2）葡萄糖酸鈉、檸檬酸和三聚磷酸鈉對 Ca(OH)2飽和溶液溶解度的作用相反，主要原因是三聚磷酸鈉在溶液中與Ca(OH)2發生化學反應中生成沉淀，從而降低 Ca(OH)2飽和溶液的溶解度；葡萄糖酸鈉、檸檬酸在反應過程中有絡合物的形成，相當于加入弱電解質，間接增加 Ca(OH)2飽和溶液的溶解度。

（3）混凝土碳化過程包括三大步：外界二氧化碳進入混凝土孔隙并溶解于孔隙中水分，形成碳酸；水泥石中 Ca(OH)2溶解；Ca(OH)2與碳酸發生中和反應。所以 Ca(OH)2飽和溶解度的提高可能使混凝土的抗碳化性能下降，這還需進一步的試驗證明。

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