降粘型減水劑在C60高拋自密實混凝土中的應用技術

王海濤，徐錦富，李微，王健，周曉明

（1. 天津市飛龍砼外加劑有限公司，天津 300405；2. 北京建工新型材料有限公司，天津 300400）

降粘型減水劑在C60高拋自密實混凝土中的應用技術

王海濤1，徐錦富1，李微1，王健1，周曉明2

（1. 天津市飛龍砼外加劑有限公司，天津 300405；2. 北京建工新型材料有限公司，天津 300400）

本文采用降粘型聚羧酸系減水劑，并通過對混凝土配合比的合理優化設計配制出 C60 高拋自密實混凝土，以解決其存在的高填充性與高黏性，高流動性與抗離析性之間的矛盾。實踐證明，優化后的配合比所制備的混凝土現場和易性良好，能達到自密實混凝土填充效果，抗離析性好，結構實體表觀質量好。

降粘型聚羧酸；敏感度低；自密實；工作性能

0 引言

隨著低水膠比混凝土應用的普及和細度模數小或石粉含量高的細骨料應用，混凝土的粘度越來越大，問題日益突出。在原材料品質下降越來越難控制的同時，卻對混凝土的工作性能要求越來越高。近些年，建筑工程發展迅速，許多異形結構、復雜工法應運而生，給混凝土提出了更高的要求來適應和配合這些特殊的結構和工法。對于一般的泵送混凝土來說，現代的技術已經做得很成熟，但對一些為了滿足施工技術要求，簡便施工工法并且達到施工質量的特殊混凝土來說，已經不是僅僅達到“泵送”這個最基礎的要求就可以的了，例如超高層泵送混凝土、頂升混凝土、自密實混凝土等等對于混凝土的可泵性和和易性要求非常苛刻。

高拋自密實混凝土就是其中的一種，高拋免振搗混凝土被定義為高流動性、穩定性、抗離析性，利用混凝土從高處拋落產生的動能來實現流動和密實的混凝土。高拋免振搗混凝土是在自密實混凝土的基礎上發展衍生的，不需要利用外界的技術措施就可以達到流動密實的特殊混凝土，而且在拋落時混凝土需要有優秀的抗離析性，所以必須要在原材、配合比及混凝土性能方面做出更高的要求和控制。

1 工程應用實例

天津某工程，C60 混凝土柱，柱子為 60cm×60cm的方形柱，柱高度為 12～14m，施工時從柱子頂端進行高拋澆筑，一次性澆筑成型且完全免振搗。應工程的特殊性要求，混凝土必須具備優良的和易性，特別是流動性和抗離析性能。

1.1 混凝土原材料

（1）水泥使用金隅振興 P·O42.5 普通水泥，28d 抗折強度為 8.3MPa，28d 抗壓強度為 51.0MPa。

（2）粉煤灰使用軍糧城Ⅰ級粉煤灰，細度 8.4%，需水量比 92.0%。

（3）砂使用河北遵化 Ⅱ 區中砂，含泥量 0.8%，泥塊含量 0.2%，細度模數 2.7。

（4）石子使用河北產碎石，粒徑為 5～20mm 連續級配，壓碎指標值 6.1%，含泥量 0.3%，針片狀含量5.2%。

（5）外加劑使用天津市飛龍砼外加劑有限公司樣品 ① JFL-2C 聚羧酸高性能減水劑（緩凝型），樣品 ②聚羧酸減水劑 JFL-F105型（降粘 I 型），樣品 ③ 降粘專用聚羧酸減水劑 JFL-F106 型（降粘 II 型）。

1.2 高拋自密實混凝土外加劑的選擇及配合比設計和選用

1.2.1 混凝土應用性能

按照 JGJ 281－2012《高強混凝土應用技術規程》進行混凝土拌合物性能測試，按 GB/T 50080－2011《普通混凝土拌合物性能測試方法》和 GB/T 50081－2002《普通混凝土力學性能測試方法》測定混凝土性能。

1.2.2 不同類型的減水劑對混凝土工作性和力學性能的影響

C60 高拋自密實混凝土配合比見表 1。分別通過擴展度、U 型箱填充高度、V 漏斗通過時間以及混凝土標準養護 28d 抗壓強度四個指標對編號為 1、2、3 的三組試配的外加劑進行評價，見表 2。

表 1 C60 高拋自密實混凝土配合比 kg/m3

表 2 C60 高拋自密實混凝土工作性能及力學性能測試結果

從配合比 1～3 的試拌情況來看，三種不同類型的減水劑 V 漏斗通過時間從 15s 到 10s 最后降低到 8s。但是 1 號配合比的包裹性較差，黏度較高，同時 U 型箱填充高度僅為 300mm，填充性能還無法滿足高拋自密實混凝土的工作性要求，2、3 號各項性能均不錯，可以滿足自密實混凝土的工作性能要求，相比于 2 號來說，3 號樣品結合攪拌站的原材料實際情況，通過對外加劑母體比例進行優化，再輔助于一些對黏度有調節作用的緩凝組分和保水增稠及引氣組分的疊加搭配，從整個工作性能來看，其填充性、間隙通過性和抗離析性更為明顯，所以優先選用樣品 3 號外加劑作為本次配合比設計優化的基準樣品。

1.2.3 配合比的進一步優化,砂率對混凝土性能的影響

根據使用原材的情況選擇合適的砂率對混凝土尤為重要，砂率過小新拌混凝土工作性能差，過大的砂率雖然可以增加混凝土工作性能，但是一方面會影響混凝土的強度，同時增大混凝土收縮極易產生裂縫，不利于混凝土耐久性能的控制。另一方面對于大規模生產混凝土的商品混凝土攪拌站來說，混凝土漿體的增加會導致混凝土工作性對聚羧酸減水劑的敏感度大幅提升，增加了混凝土生產控制難度和質量風險。

在試驗基準配合比基礎上進行砂率的選擇，找出最佳砂率。具體配合比及性能測試結果見表 3、4。

表 3 調整砂率混凝土配合比 kg/m3

表 4 調整砂率自密實混凝土性能

對編號為 4、5、6、7 的配合比進行性能測試，以擴展度、U 型箱填充高度、V 漏斗通過時間以及混凝土標準養護 28d 抗壓強度和單位面積上總開裂面積的指標對其進行評價。

4 號配合比相比于其他三個配合比在工作性能方面較差，37% 的砂率對于有較高自密實要求的混凝土難以滿足工作性能的要求。隨著砂率的逐漸增加混凝土的各項工作性能都得到了提高，28d 標養試件抗壓強度在 72～74MPa 小范圍的波動。在圖 1 中可以明顯的看出，對于 C60 高強混凝土，隨著混凝土砂率的提高，混凝土單位面積上總開裂面積也隨之提高，砂率在 41%以下單位面積開裂面增長的不是很快，但是當砂率提高到 43% 左右的時候，單位面積總開裂面積比砂率為41% 的混凝土增長了 33%，所以對于膠凝材料用量較多的混凝土來說，砂率的增加會改善混凝土工作性，但同時也加大了混凝土出現裂縫的風險。所以編號 5、6的配合比可以優先選用。

圖 1 砂率-單位面積上總開裂面積圖示

1.2.4 混凝土抗離析性

用編號為 5、6 的配合比進行拌合物離析率試驗。圖 2 是穩定性檢測筒。

圖 2 穩定性檢測筒

將新拌混凝土裝入穩定性檢測筒，然后平移到跳桌上，每秒轉動一次搖柄，使跳桌跳動 25 次。分節拆除穩定性檢測筒，并將每節筒內拌合物裝入孔徑為 5mm的圓孔篩中，用清水沖洗拌合物，篩除漿體和細骨料，將剩余的粗骨料用海綿拭干表面水分，用天平稱其質量。

表 5 中的數據可見編號 5、6 的配合比都具有較好的抗離析性，砂率較高的 6 號配合比離析率較低，更有利于實現高拋過程中混凝土保持勻質性，避免高度差帶來的漿骨分離。所以在實際生產中選用 6 號配合比。

表 5 混凝土離析率

2 實際施工過程中混凝土性能

為了更好的檢驗 6 號配合比在現場實際澆筑過程中工作性能，現場對混凝土進行取樣檢測。

表 5 現場混凝土實測性能

現場取樣的混凝土從表觀看，流動性、包裹性和黏聚性均保持良好。表 5 中數據更說明 6 號配合比在實際應用過程是成功的。

現場混凝土澆筑順利，未采用任何形式的振搗，一次性澆筑成型，拆模后表觀質量良好（見圖 3）。

圖 3 現場 C60 高拋混凝土柱拆模后表觀情況

3 結語

基于對影響混凝土黏度因素的分析，通過結構設計制備出的降粘型減水劑，按照高拋自密實混凝土性能指標以及與現場實際情況進行結合，對配合比各項性能進行嚴格的篩選，研制出性能優越的配合比，并在現場順利完成澆筑，拆模后混凝土表觀良好。

[1] 符惠玲，仲以林，張健，等．一種降粘型聚羧酸系高性能減水劑的合成及性能研究[A]．混凝土外加劑應用技術專業委員會論文集[C]，2017∶ 225-226．

[2] 王燦輝．聚羧酸在自密實混凝土中的應用[J]．商品混凝土，2012(3)∶ 48-49．

[3] 王子明．聚羧酸系高性能減水劑——制備、性能與應用[M]，北京：中國建材出版社，2009．

王海濤（1977—），高級工程師，畢業于長沙理工大學，參與京滬高鐵、京石客專、蘭渝客專、二灘水電等多項國家重點工程高性能混凝土技術咨詢及外加劑應用技術方面研究。

［通訊地址］天津市飛龍砼外加劑有限公司（271000）