聚羧酸外加劑在混凝土工程應用中應注意的問題

賈 鋼

(大同市泰和春商品混凝土有限責任公司，山西 大同 037039)

聚羧酸外加劑在混凝土工程應用中應注意的問題

賈 鋼

(大同市泰和春商品混凝土有限責任公司，山西 大同 037039)

結合混凝土外加劑的應用現狀，闡述了聚羧酸外加劑的特點及其發展方向，并通過對聚羧酸外加劑在工程應用中常見問題的分析，研究了使用聚羧酸時應注意的具體事項，以供參考。

聚羧酸，外加劑，混凝土，摻量

聚羧酸作為新一代外加劑在大同地區從2009年開始使用至今，收到了良好的效果，但盡管聚羧酸系減水劑被看作是高性能的、綠色的和最有前途的減水劑品種，但其在實際應用中卻暴露出許多較復雜且一時難以解決的技術問題，在這里我把一些值得注意的事項、通常會遇見的狀況及解決方法，做一個簡單的描述，這些都是我個人在實踐中總結出來的一些看法和認識，不妥之處希望大家及時指正。

1 混凝土外加劑的應用現狀

很多混凝土公司在生產中低強度等級混凝土(C10～C40)時，大部分使用傳統的萘系減水劑，在生產C40以上混凝土時使用聚羧酸。我想這是由于幾個方面原因決定的：1)萘系外加劑復配工藝較簡單，有的混凝土企業自己可以復配萘系外加劑，降低混凝土生產成本。2)在混凝土生產過程中便于控制，摻量波動在±0.2%范圍內時，混凝土的狀態不會發生嚴重的變化，也就是說外加劑的調控空間較大；并且對水泥的適應性好，當骨料中的含水率、含泥量有輕微變化時不會太敏感，并且中低強度等級混凝土強度很容易實現。3)中低強度等級混凝土(C10～C40)的市場需求量大，產量占到混凝土拌合站全年產量的80%～90%，高標號只能占到10%甚至不到10%。上述原因決定了目前混凝土外加劑以萘系為主的現狀。

但萘系外加劑在生產和使用時有其局限性，表現為：1)生產萘系外加劑時，會產生一些有毒物質，對環境造成一定污染。2)在配置高標號、大流動性混凝土時，強度和工作性難以保證。由于減水率的限制，高標號混凝土水泥用量較大，使用萘系減水劑拌和的混凝土會顯得十分粘稠，不便于施工。以前用萘系生產高標號混凝土時，為了保證強度，對用水量和外加劑摻量控制也很嚴格，但實際當中混凝土的工作性較差，混凝土又粘又稠，流動性雖說有，但流速很慢導致施工速度慢，現場工人怨聲載道意見很大，這時候即使加大外加劑摻量也效果欠佳，況且一味加大外加劑摻量對混凝土的凝結時間、強度都有影響，加水就更不允許了。

2 新一代聚羧酸外加劑的特點及發展方向

隨著建筑業的飛速發展，對混凝土的強度和耐久性也提出了更高的要求。就強度而言，它是混凝土技術發展的主攻方向之一。由于我國城市化建設步伐的加快，開發商對城市土地的利用率不斷提升，超過100 m的建筑物已經不足為奇，同時，混凝土標號不再停留在過去的C40以下，取而代之的是C50，C60甚至更高強度等級的高性能混凝土。大量的工程實踐證明，在建筑中使用高強混凝土，不僅能夠減小結構斷面尺寸、減輕結構自重、降低材料用量、有效利用高強鋼筋，而且能夠增強建筑物的抗震能力、加快施工進度、降低工程造價，滿足特種施工的要求。隨著混凝土向著高強、高性能的方向發展，對原材料，特別是外加劑也提出了更高的要求，而傳統的萘系外加劑由于其受到生產工藝及混凝土工作性等方面的限制，已經不能滿足需要。應運而生的新一代聚羧酸系外加劑在鐵路、橋梁、水利水電等混凝土工程建筑領域得到迅速發展，并成功推廣應用。與萘系外加劑相比，聚羧酸有以下三大優點：1)減水率高、分散性好。在外加劑摻量一樣，保證混凝土強度、坍落度、流動度一致的同時，節約用水10 kg左右，業內人士應該都了解10 kg水在一方混凝土中是什么概念，影響有多大，也就是說少用10 kg水在保證水膠比(W/B)不變的情況下節約水泥20 kg～30 kg。其最大的優勢還是在高標號混凝土中的體現，使水泥用量大幅降低，有效降低生產成本，真正意義上做到“低水泥用量、低水膠比、低用水量”的“三低”要求。2)聚羧酸在生產過程中不使用強刺激性物質甲醛和強腐蝕性的濃硫酸，對環境不會造成污染，是環保型的外加劑，有利于可持續發展。3)聚羧酸外加劑的應用范圍廣泛，發展前景較為看好，并且在自密實混凝土、清水混凝土、高強混凝土、高耐久性混凝土、海工混凝土、混凝土預制構件工程中開始得到應用，質量水平也不斷提高。由于其具有的綜合優勢，我國許多地區的混凝土工程都大量、廣泛、成功應用了聚羧酸外加劑，而且產生了巨大的技術和經濟效益。實踐證明，推廣應用聚羧酸外加劑是混凝土質量向高性能方向發展的必然要求。

3 聚羧酸外加劑在工程應用中常見的問題

聚羧酸被認為是一種高性能外加劑，人們總是期望在應用中比傳統的萘系外加劑更安全、更方便、更高效、適應能力更強，但實際情況并非如此，工程中總是遇到這樣那樣的問題，而且許多問題還是使用萘系外加劑時從未遇見的。例如某些時候，混凝土出廠的時候坍落度、流動性、保水性良好，但經過一段時間運到施工現場后卻表現為兩個極端，混凝土要么變得十分干澀、無法卸料，更不用提泵送了；要么分層、離析，泌水嚴重，造成堵泵。造成上述情況的原因有二，首先，聚羧酸本身的質量有時也不穩定，因為生產聚羧酸的原材料每一批次的品質可能存在差異，使得外加劑品質得不到完全的保障；其次就是聚羧酸生產企業的技術水平、生產工藝也是控制聚羧酸生產的難點。第二，聚羧酸外加劑敏感性強、適應性較差?；炷猎牧辖M分、產地等因素的微小變化都會造成混凝土性能發生變化，這一點與萘系外加劑具有較強適應性和穩定性的特點截然不同，也就是說混凝土狀態的控制手法與萘系有所不同，需要逐步適應和了解其特性才能充分發揮其優勢。重點介紹一下與聚羧酸適應性有關的因素。水泥。水泥的化學組分、石膏種類、助磨劑、活性混合材料及非活性混合材料的摻量、水泥的含堿量、細度、使用時的溫度等都會造成影響。首先，水泥是一個地域性很強的產品，由于不同地域生產水泥熟料的原材料礦物組分存在不同程度的差異，一些微小的變化可能會引起混凝土性能的巨大變化。石膏的類型、水泥中堿含量超標、助磨劑的摻入、水泥細度的不斷提高、水泥溫度過高都會影響外加劑的適應性，引起混凝土坍落度保留值、流動度、擴散度和粘聚性發生變化。因此，不宜頻繁地更換水泥，并且選用品質可靠、質量穩定的水泥是必要的前提。粗細骨料(砂、碎石)影響聚羧酸適應性的主要因素為含泥量。隨著含泥量的不斷增加，混凝土的流變性能會成倍降低，同時，骨料中的泥質種類、石粉對聚羧酸的適應性影響也很大。當骨料的含泥量較高時，聚羧酸的減水率會大大降低，以往在使用萘系外加劑，遇到含泥量較高的情況時，可以增加一點外加劑摻量就能解決問題，但聚羧酸如果采取這一辦法時，混凝土變化有時并不明顯，有些時候是當流動性還未達到要求時，混凝土已經開始泌水了，很難掌握外加劑摻量，最好的辦法是選用含泥量較低的優質水洗砂和碎石。摻合料(礦粉、粉煤灰)影響適應性主要是燒失量和細度。燒失量大時會吸附外加劑，使外加劑摻量加大，并且混凝土坍落度損失快，優選Ⅰ，Ⅱ粉煤灰可以獲得良好的流動性。

4 使用聚羧酸時的幾點注意事項

1)合理控制用水量。一方面為了保證水膠比(混凝土強度)，另一方面是因為聚羧酸對用水量十分敏感。通常反映混凝土拌合物性能的指標有流動性、粘聚性和保水性，由于聚羧酸對用水量很敏感，在試配和生產過程中有時用水量只增加1 kg～3 kg，拌合物就出現嚴重泌水、露石起堆、離析抓底等現象，無法保證混凝土拌合物的均勻性。因此生產時一定要嚴格控制單方用水量，準確測算砂石含水率，尤其是水洗砂的含水率會受到其自身含水不穩定及外界降水(雨、雪)的干擾，所以新進場的水洗砂應擱置一段時間，待含水率較為穩定時再用，并且盡量避免雨天施工。

2)聚羧酸摻量的掌握。試配和生產過程中控制用水量是一方面，另外還要合理控制聚羧酸摻量，摻量不足混凝土表現為坍落度損失快、損失大、流動性變差；過量則嚴重泌水、離析、抓底，要通過多次試驗來確定用水量和聚羧酸摻量的最佳切合點，也就是最佳的用水量和外加劑摻量。值得注意的是：在試配時應采用工程使用的原材料，混凝土性能的控制根據施工要求確定，試配條件盡量模擬現場施工條件。當原材料發生變化或混凝土性能要求發生改變時，應再次進行試配。

3)在用聚羧酸試配高標號混凝土時，打破原有的思維模式。以往在試配高標號混凝土時，總覺得水泥用量多一點，摻合料少一些強度會更高，其實不然，水泥用量大往往混凝土粘稠，流動性也不好，混凝土早期強度發展快，后期增長緩慢甚至不增長。有些時候增加30 kg水泥和不增加水泥的混凝土強度差不多，有時還不如不加，這樣相當于走入了一個誤區。通過大量的試配后發現在膠凝材料用量一樣的情況下，適當放大摻合料用量提高5%～10%，強度也比較理想，后期強度增長也令人滿意，而且大量摻用粉煤灰能使混凝土獲得很好的流動性，對降低水化熱、防止裂縫、提高耐久性等方面都有幫助。

4)嚴禁萘系外加劑混入。大部分混凝土拌合站根據工程的不同，需要在使用聚羧酸的同時也使用萘系外加劑(中低強度混凝土用萘系，高標號用聚羧酸)。條件允許的情況下，最好分站使用，若同一機組既有聚羧酸又有萘系，在交替使用時，必須將外加劑稱量容器、管道和攪拌機徹底清洗干凈，混凝土罐車也要涮干凈再裝料。當現場由于種種原因使混凝土不能及時卸料導致坍落度和流動性下降時，可采取“二次添加外加劑”的方法來解決，添加量由試驗和經驗來確定，不可將萘系外加劑加入，因為兩種外加劑混合會發生反應使混凝土“速凝”，致使整車混凝土報廢。

5)加強檢驗。以外加劑檢驗與試配相結合的辦法來驗證混凝土工作性是否可靠，此法雖然麻煩但很有效。有時在外加劑檢驗時，各項指標均合格，但在生產和使用時卻遇到種種問題，弄得措手不及。因此在檢驗外加劑的同時，從現有即將使用的原材料中取樣，根據工程對混凝土的技術要求進行試配，發現問題及時請外加劑生產企業的技術人員進行調整。

6)加強與施工方溝通并實地考察施工現場，對有特殊要求的工程項目及施工部位要加強監督。由于摻聚羧酸混凝土在生產控制及對原材料的敏感度方面與以往的混凝土不同，在使用前及時向施工方了解混凝土的技術要求以及運距、當天氣溫等情況，必要時到工作面實地考察，目的是了解混凝土泵送方式、管道布設路徑是否合理、鋼筋的分布情況、施工單位的人員配備、隊伍素質等，根據上述情況合理配置、調度運輸車輛。當需要鋪設管道泵送大坍落度、大流動性混凝土時，應減少“平管”的鋪設長度，因為當坍落度較大時，混凝土粘稠度下降，如果泵送間隔時間較長，泵管內的混凝土骨料容易附著在管壁上，使泵送阻力增大造成堵管。其辦法是隔10 min～15 min打幾下泵，間隔時間不宜過長。

7)逐步掌握混凝土在試配—生產—施工等環節的變化規律，通常我們在試配時的混凝土與生產時的混凝土存在用水量和外加劑摻量上的差異(屬系統誤差)；新拌出機的混凝土與經過一段時間運送到施工現場的混凝土狀態存在差異(坍損)；卸料時的混凝土與經過管道泵送到工作面的混凝土也不一樣(泵損)，這些都是正常的也是在所難免的，需要在試驗和生產實踐中摸索這些規律，積累經驗。遇到混凝土狀態突然發生變化時，要及時提出合理的解決辦法，切不可猶豫不決拖延時間，造成更大的損失，要做到“及時、科學、合理”。

5 結語

聚羧酸作為新一代高性能混凝土外加劑具有突出的優勢和強大的生命力。但任何事物都有其兩面性，只有善于發揮它的優勢，改進它的不足，正確認識和應用它才能取得最大的效果。個別地區對聚羧酸的使用起步較晚，積累的經驗較為有限，在實際當中常常會遇到一些預想不到的難題，一個人的能力畢竟有限，容易走彎路、鉆牛角尖，因此，各混凝土企業的技術人員在工作中多多交流，能夠資源共享，才能共同進步。

The matters should pay attention to ofpolycarboxylic acid admixture in concrete engineering application

Jia Gang

(DatongTaihechunCommodityConcreteLimitedLiabilityCompany,Datong037039,China)

Combining with the application situation of concrete admixture, this paper elaborated the characteristics and development direction of polycarboxylic acid admixture, and through the analysis on common problems of polycarboxylic acid admixture in engineering application, researched the specific matters should be paid attention to using polycarboxylic acid, for reference.

polycarboxylic acid, admixture, concrete, dosage

2015-02-09

賈 鋼(1977- )，男，工程師

1009-6825(2015)11-0107-02

TU528.042

A