聚羧酸減水劑在水運碼頭工程高性能混凝土中的應用

趙敬考+盧任貴

摘 要：文章結合北方某水運碼頭工程實際案例，對聚羧酸減水劑在高性能混凝土中的應用要點展開分析與探討，根據工程案例實際情況，對摻入聚羧酸減水劑條件下的高性能混凝土配合比優化設計，質量控制要點，以及應用期間的注意事項進行了分析研究。

關鍵詞：聚羧酸減水劑 水運碼頭工程 高性能混凝土 應用

近年，在經濟高速發展的時代背景之下，交通運輸設施的建設速度以及建設規模均呈現出了顯著的快速發展趨勢。沿海地區擁有持續不斷增長的內外貿易貨物運輸、物流需求，而水路運輸的高效、低價等特點，使得水運基礎設施--碼頭的建設日益引起大家的高度關注與重視。

但由于水運碼頭工程建設過程中所處區域的地質條件往往比較復雜，且容易受到水流以及涌浪等多重因素的影響，特別是隨著碼頭結構往大型化、外海化發展的趨勢，往往進一步導致了其施工環境、服役環境比較惡劣，因此也對構成結構主體的主要工程材料--混凝土的性能提出了更嚴格的要求。

本文即結合北方某水運碼頭工程實例，對碼頭工程建設用高性能混凝土拌合過程中使用聚羧酸減水劑的應用要點展開分析研究與探討。

1.工程概況

某碼頭位于我國北方微凍地區，屬于作用等級自中等程度至嚴重程度的氯鹽腐蝕環境。工程結構使用壽命為50年。根據本工程所處地區的氣候環境特征，確保拌合形成的高性能混凝土滿足設計施工方面的具體要求，在混凝土拌合制備過程當中引入了聚羧酸減水劑，以減少拌合用水，提高混凝土性能。

根據該工程案例，對高性能混凝土的應用進行分析：

本工程構件類型為預制預應力鋼筋混凝土箱梁，混凝土強度等級設置為C50等級，28d抗凍性能為300。原材料設計標準為：①水泥原料，使用普通硅酸鹽水泥原料，氯離子含量為0.018%；②粉煤灰原料：選擇I級粉煤灰原料；③礦粉原料：選擇煤礦S95型礦粉原料；④細集料：選擇招遠天然河砂原料；⑤粗集料：選擇玄武巖碎石原料，按照10.0～20.0mm標準對集料粒徑進行控制，摻入比例為70.0%，同時選擇碎石原料，按照5.0～10.0mm標準對集料粒徑進行控制，摻入比例為30.0%；⑥外加劑：使用聚羧酸減水劑，減水率≥25%；⑦水：選擇常規生活用水。

由于本工程中混凝土拌合期間所使用的礦物摻合料整體用量較大，水膠比小，導致混凝土拌合物粘性較高，在實際工程應用中容易出現拔底的問題，可能會給混凝土現場澆筑施工產生不良影響。為解決該問題，可在拌合過程中適當提高砂率，按照42.0%標準控制。同時，摻入粉煤灰的混凝土早期強度較低，隨粉煤灰摻入量的增加，強度降低幅度也有持續增大的趨勢，雖后期強度增長潛力較大，但考慮到預制箱梁需要3d齡期進行初張拉處理以及7d齡期進行終張拉處理，因此需要在拌合階段對粉煤灰的摻入量進行合理控制。針對該問題，共設計4組配合比進行試驗比對，優化后數據如下表所示（見表1）。

結合表1中的相關數據來看，在1#～4#高性能混凝土拌合物均能夠滿足強度要求的基礎之上，從實驗室以及現場控制要求角度考慮，最終選擇3#試件作為具體控制標準。優化后的高性能混凝土配合比標準如下表所示（見表2）。

2.質量控制要點分析

為確保碼頭施工過程中箱梁預制質量符合設計要求，需要確保所用高性能混凝土具有良好的流動性，同時還需要具有優秀的可泵性以及粘聚性。針對上述要求，結合以往工作經驗，判斷在現場施工中，混凝土拌合物易出現干澀、粘稠的問題。甚至出現出機坍落度接近坍落度控制下限，可罐車運到現場后卻接近上限；混凝土從罐車放到地泵并不離析，可泵送到梁面后嚴重離析等現象，這些現象給施工過程中造成了一定的困難。

針對上述問題，在施工過程當中，對高性能混凝土的擴展度以及坍落度指標進行雙控，確保高性能混凝土在入模時擴展度能夠達到420.0～520.0mm的標準值，坍落度能夠符合180.0～220.0mm的基本要求。此外，還需對原材料質量進行系統控制，確保清洗后的碎石有充足的脫水時間，并根據砂石含水量的檢測值對砂石用量進行控制。

3.應用中的關鍵要點分析

3.1振搗環節

在對混凝土進行振搗的過程當中，操作插入式振搗棒需要遵循“快插慢撥”的基本操作原則，點振過程中振搗棒與工作面需要保持垂直對應關系，嚴禁平拉，且應杜絕漏振或過振問題的發生。同時，在對振搗棒進行移動過程中，移動距離應當控制在 1.5倍振搗棒作用半徑的有效范圍內，點振時間按照20.0～30.0s標準進行控制，為確保振搗效果符合標準，還需要在振搗期間上下略微抽動，根據前次灌注混凝土面層的深度，將振搗棒插入進行深層振搗，確保振搗的均勻性與穩定性。

3.2初期養護環節

結合碼頭工程特點，在高性能混凝土制備使用全過程中，混凝土膠材料的使用量較大，特別是針對可能出現的流漿以及浮灰問題，易導致表面局部混凝土強度值偏低，需做好初期養護工作，杜絕高性能混凝土出現早期收縮開裂方面的問題。

3.3儲存環節

由于高性能混凝土在加入聚羧酸減水劑后，其整體呈酸性狀態，若長期與鐵質制品接觸，將發生緩慢化學反應，可能導致鐵制品出現表面色澤變質，對產品性能有不利的影響。因此，為確保整個工程實施期間混凝土儲存的穩定性，需要在現場設置專門儲存混凝土的區域，并使用不銹鋼材質或聚乙烯塑料材質桶進行妥善保管。

3.4制備環節

在高性能混凝土加入聚羧酸減水劑進行制備的過程當中，需要嚴禁將其與萘系高效減水劑及復配產品混合應用，避免兩者混合使用后對混凝土自身的流動性產生不良影響，同時防止其對混凝土的強度以及可泵性造成損傷。此外，在制備過程當中，若聚羧酸減水劑含量過高，則可能誘發混凝土離析、泌水等問題，需在拌合過程中對減水劑的摻入量進行嚴格計算，并做好計量控制。根據工程實際需求，對外加劑的摻入量進行動態控制，以浮灰流漿作為關鍵控制標準，從而確保其流動性、粘聚性滿足要求。

4.結束語

聚羧酸減水劑具有減水率較高，流動性好，增強性高，以及抗坍塌能力好等多方面優勢，將其用于制備高性能混凝土，對于控制混凝土收縮性，提高混凝土耐久性與強度有非常關鍵的價值，這些優勢在其應用中得到了非常充分的體現。

本文針對聚羧酸減水劑在水運碼頭工程高性能混凝土制備中的應用要點進行了分析探討，以期能通過優化配比、注重管控等環節，充分發揮聚羧酸減水劑的優良性能，使其在改善工程質量、提高混凝土結構物耐久性方面體現更多價值。

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