聚羧酸減水劑用于高強度泵送混凝土生產的探討

徐鵬飛

（青島康太源商砼有限公司　山東青島）

1　工程概況

青島奧克斯廣場工程整體建筑面積約30萬m2，地下三層，地上分布著6座高層，最高樓層為28層，主要是框架剪力墻結構。其中負三層到地上六層主樓框架柱設計采用C60混凝土。C60混凝土樓層結束后是C50混凝土樓層，隨著樓層數的增加，混凝土強度等級逐漸降低，分別為C60、C50、C40、C30 直至混凝土樓層封頂。

2　原材料基本情況

2.1　水泥

選用淄博寶山水泥有限公司生產的P.O52.5水泥。檢測結果見表1。

表1　水泥物理力學性能

2.2　粉煤灰

選用青島電廠Ⅱ級粉煤灰。檢測結果見表2。

表2　粉煤灰物理力學性能

2.3　礦渣粉

選用首鋼曹妃甸有限公司S95礦粉。

2.4　外加劑

選用青州同盛公司聚羧酸高性能外加劑。

2.5　河砂

選用青島平度大沽河砂。

2.6　石子

選用青島成良石子廠玄武巖。

3　配合比設計

在缺乏試驗依據的情況下，依據JGJ55-2011《普通混凝土設計規程》：進行了初步設計，確定各種參數和材料基本用量，共設計5個基本配合比。

（1）水膠比、控制在0.3左右；

（2）外加劑摻量，設計控制在1.2～1.5；

（3）礦物摻合料摻量宜為25～40%；

（4）水泥用量不超過450kg/m3。膠凝材料總量控制在550kg/m3以內；

（5）細骨料含泥量嚴格控制在2%以內，根據混凝土配合比設計規程和原材料技術性能指標，對C60高強混凝土進行試配。由于聚羧酸外加劑具備高減水率、引氣量較大、促強效果較好的特點，試驗中固定水膠比為0.28，砂率為38%，調整外加劑摻量，使混凝土初始坍落度基本一致。配合比設計方案及結果見表3。

表3　C60高強混凝土試驗

由表3結果可以看出配合比試配1、3既能滿足C60混凝土強度要求，又能滿足施工、泵送要求。摻加聚羧酸外加劑的混凝土，隨水泥用量的增加，早期強度增長較快，但隨著齡期的增加，其對混凝土的強度增長率的影響逐漸減低。這主要是由于普通硅酸鹽水泥中熟料含量較大，水化反應速度較快的原因。摻加聚羧酸外加劑的混凝土，隨粉煤灰摻量增加，早期強度降低，到28d后強度大致相等。但在粉煤灰摻量較大的配比中，混凝土各齡期強度都有一定的影響。由于試驗測試齡期只到28d，粉煤灰的二次水化反應還未徹底完成，所以其28d齡期后強度還應有較大的提高。摻加聚羧酸外加劑的混凝土，隨礦粉摻量的增加，早期強度基本變化不大，而后期強度有所提高。因為混凝土中礦粉活性比粉煤灰高，其參與早期水化反應的程度較好。經過綜合考慮，在滿足強度、耐久性、長期性的前提下。同時保證施工的可操作性，最終配合比確定為試配3。

4　在用聚羧酸外加劑生產C60高強度混凝土時，重點注意以下使用事項

4.1　減水效果對減水劑摻量的依賴性很大

聚羧酸系減水劑的減水效果對其摻量的依賴性很大，臨界范圍較窄，一般減水劑隨著減水劑摻量增加，減水率增大。但聚羧酸減水劑使用過量混凝土瞬間離析，出現隨摻量增加，減水效果反而“降低”的假象。這并不是說明摻量增加其減水作用反而下降了，而是因為此時混凝土拌合料板結，流動性難以用坍落度法反映。

4.2　配制的凝土拌合物的性能對用水量十分敏感

反映混凝土拌合物性能的指標通常有流動性、粘聚性和保水性。使用聚羧酸系減水劑配制的混凝土并不總是完全滿足使用要求，經常會出現這樣那樣的問題。所以目前在實際試驗時我們通常還用嚴重露石起堆、嚴重泌水離析起堆扒底等術語來形象地描述混凝土拌合物性能。采用大多數聚羧酸系減水劑制備的混凝土拌合物，其性狀對用水量十分敏感。有時用水量只增加（1-3）kg/m3，混凝土拌合物便嚴重泌水，采用這種拌合物無法保證澆注的均勻性，而易導致結構物表面出現麻面、起砂、孔洞等難以接受的缺陷，結構體強度和耐久性也下降。商品混凝土攪拌站由于對集料含水率檢測控制不嚴，很容易在生產中造成加水量過多而導致混凝土拌合物泌水、離析。

4.3　配制的大流動性混凝土容易分層離析

大部分情況下，采用聚羧酸系減水劑配制的大流動性混凝土，即使減水劑摻量、用水量控制都是最佳的，混凝土拌合物也不泌水，但卻非常容易出現分層、離析現象，具體的表現是粗集料下沉，砂漿或凈漿上浮。采用這種混凝土拌合物進行澆注，即使不振動，分層、離析也明顯存在。究其原因，主要是摻加聚羧酸系減水劑的混凝土在流動性較大時，漿體的粘度急劇減小所致。適當復配增稠組分只能在一定程度上解決此問題，而且復配增稠組分往往導致減水效果嚴重降低的反作用。

5　工程實際應用

2013年5月，青島奧克斯廣場工程中摻加聚羧酸外加劑的C60高強混凝土正式澆注。在澆筑之前，施工方和商砼公司技術人員對配比方案進行了試拌驗證，試拌混凝土的各項物理性能符合施工方要求。實際混凝土生產中，商砼公司技術人員對進廠原材料進行全程監控。混凝土拌合物出廠坍落度為230mm，擴展度為600mm，混凝土和易性良好，經1h后，混凝土經罐車運至施工現場，經檢測，溫凝土的拌合物性能基本不變，現場泵送性能良好。經過半年時間，青島奧克斯廣場地下室人防工程1萬方C60混凝土澆筑完畢。混凝土模板拆除后表面光滑，無氣泡、蜂窩、麻面，經青島市質檢站檢測驗收混凝土強度全部達到60MPa以上，符合工程設計要求。

[1]季明鑫.C60 混凝土配制及現場攪拌施工[J].山西建筑，2009（1）：11～13.

[2]危加陽，盧文富.泵送C60混凝土的研究與應用[J].黑龍江水專學報，2007（1）：22～24.

[3]吳事勇.礦渣微粉與粉煤灰雙摻配制C60碎卵石混用混凝土[J].混凝土，2005（8）：17～19.

[4]《普通混凝土配合比設計規程》（JGJ55-2011）[J].中國建筑科學研究院.

[5]郭延輝，郭京育，趙霄龍，等.聚羧酸系高性能減水劑及其應用技術.北京：機械工業出版社，2005：229～237.