論聚羧酸高性能減水劑在鐵路工程中的應用

（中鐵十六局集團物資貿易有限公司，北京 100018）

高保坍、高減水、低收縮是聚羧酸高性能減水劑的主要優點。近年來，聚羧酸高性能減水劑在我國的應用逐漸增加，早在2011年就達到了160萬噸。根據聚羧酸減水劑摻量為總膠材的1%予以計算，立足于聚羧酸減水劑而進行生產的混凝土超過了2億m3。同時，由于高速鐵路建設進程加快，進而需要使用更多的聚羧酸高性能減水劑。

1 聚羧酸高性能減水劑的種類及性能特點

聚羧酸高性能減水劑分子結構、性能可設計性強，運用正確的方式組合原材料，以及調整分子結構，能夠合成一系列性能不同的減水劑產品，且這些產品能夠通過復配的方式達到性能互補[1]。水泥和摻合料成分復雜多變，存在與減水劑的適應性問題和最佳摻量問題。

立足于功能可以將聚羧酸高性能減水劑劃分成以下類型：1）通用型。此類減水劑有收縮低、高減水、保坍能力強等優點，符合大多數混凝土工程的使用要求，在市場中的占有率較高。2）保坍型。該產品的減水能力較弱，但擁有良好的保坍能力，在實際應用中可以和通用型進行結合，能避免出現坍落度損失的情況。同時，單獨使用也可以有效解決混凝土流動性保持問題[2]。3）早強型。在鐵路工程對此類產品予以運用，能促進水泥早期在水化方面的進程，縮短混凝土凝結時間，提升早期力學強度，但在保坍方面能力較弱。4）減縮抗裂型。此類產品和通用型相比之下，減少混凝土收縮的能力更強[3]。

2 聚羧酸高性能減水劑在鐵路工程中的應用

樁基、承臺、墩身、箱梁、軌道板等屬于鐵路工程的主要構成部分，不同部位在施工性能以及工藝等相關方面存在較大的差異。在混凝土配比方面，各個結構也存在一定的差異。如何通過聚羧酸減水劑科學配置混凝土，需要進行深入探討。

2.1 聚羧酸高性能減水劑在灌注樁混凝土的應用

就灌注樁混凝土澆筑施工而言，主要運用導管灌注施工，屬于中低強、大流態混凝土，不具備振搗條件，且施工環境復雜，需要確?；炷翐碛休^好的流動性、和易性，加強灌注施工所具備的連續性，避免產生斷樁等事故。

聚羧酸高性能減水劑在灌注樁混凝土中運用時涉及以下特點：1）良好的減水率，即不低于25%。就灌注樁混凝土而言，其水膠比應控制在0.38-0.42，對于上述要求，普通聚羧酸減水劑方可滿足。2）維持坍落度。在導管內放入混凝土的過程中，應確保擴展度不低于450mm，同時對流動度損失進行全面控制，若混凝土受原材料的影響產生損失較大的狀況，應采取混凝劑等予以調控。3）引氣能力。為了確保大流體高性能混凝土新拌性能、體系的穩定，以及力學能力的統一，漿集比應維持在0.35:0.65。由表1分析可得，水泥漿體含量為0.293，混凝土含氣量應控制在3%-5%，予以適當調整，讓水泥漿體含量在0.33-0.35，以便硬化性能和施工性能達到統一。

表1 鐵路工程不同部位混凝土典型配合比

2.2 聚羧酸高性能減水劑在承臺、墩身混凝土的應用

通常，承臺、墩身混凝土主要運用泵送施工，屬于中低強、高流動度混凝土，鋼筋及預埋件密集，體積大，混凝土凝結期間存在物理降溫的需要。將聚羧酸高性能減水劑運用到承臺、墩身混凝土中，能達到承臺、墩身施工對混凝土的性能要求。要注意的是，承臺、墩身混凝土坍落度應控制在14-18cm。

2.3 聚羧酸高性能減水劑在箱梁混凝土的應用

泵送施工屬于箱梁在混凝土施工方面的主要方式，屬于中高強度、大流態混凝土，為預應力混凝土，構件的強度、剛度、抗裂性、耐久性和澆筑質量要求都很高，體積大、鋼筋密集。將聚羧酸高性能減水劑應用于箱梁混凝土之中需要重視以下幾點：1）較高減水率，即高于27%。箱梁混凝土在強度等級方面為C50，同時將水膠比控制在0.31-0.33，需要聚羧減水劑具備較強的減水能力。2）維持坍落度。通常情況下，箱梁混凝土在施工方面會持續8-10h，因此混凝土性能需要穩定，且流動度損失小。為了能夠對箱梁混凝土流動度損失進行調控，需采取通用型或保坍型減水劑。3）降粘能力。就C50箱梁混凝土而言，會出現過粘的狀況，進而影響泵送施工的正常進行，較嚴重的還會引起堵泵問題。在聚羧酸減水劑運用過程中，應盡量篩選減水率高、飽和摻量高的減水劑，并增強引氣能力，也能夠實現對混凝土粘度的改善，對此需調整聚羧酸結構將混凝土含氣量控制在2%-4%。

2.4 聚羧酸高性能減水劑在軌道板混凝土的應用

軌道板混凝土主要通過溫蒸汽進行養護生產，屬于高強、中等流動混凝土，有預制和現場澆筑兩種。軌道板混凝土中的鋼筋密集，厚度小、精度要求高，承軌槽需打磨。將聚羧酸高性能減水劑應用于軌道板混凝土中需要做好以下方面：1）高減水率，即不低于30%。在混凝土強度方面，軌道板處在C55-C60，同時需要將水膠比維持在0.28-0.30，確保減水劑良好的減水能力。2）早強效果。軌道板屬于預制構件，要想讓生產周期以及模板周轉時間減小，應確保混凝土在抗壓強度方面不低于48MPa。運用過程中應考察聚羧酸減水劑在凝結方面的時間，一般選擇低于1h的，以便讓養護周期能夠得到縮短。

3 聚羧酸高性能減水劑在某鐵路工程5標中的應用

該鐵路工程所在地碎石質量符合國標相關要求，且當地砂較細，細度模數主要在2.0-2.5間波動，其他指標如泥塊含量、含泥量以及級配等均與國際要求相符，其中，水泥為紅獅P·O42.5水泥，其性能指標符合國際要求，粉煤灰為豐城電廠Ⅱ級，各性能指標符合國際要求。結合當地地材狀況，和施工單位中小實驗室共同對混凝土配合比進行了探究，如表2所示。

表2 某鐵路5標混凝土配合比(kg/m3)

由表3可以得出，運用高減水型母液101的過程中，混凝土拌合物坍落度可能出現損失，而1h內的坍落度能夠滿足施工方面的相關要求，但擴散度損失較大，達不到施工要求。使用高減水型母液102的過程中，坍落度以及擴散度的損失較少，可確保各項施工要求得到有效的滿足。和減水型母液231進行比較，運用保坍型母液301的過程中，坍落度與擴散度在損失方面更低，且混凝土拌合物在含氣量方面均為2%-4%。結合試驗結果，最終選擇3#方案作為該鐵路工程5標的外加劑復配思路。

表3 某鐵路工程5標外加劑設計方案和試驗結果

4 結語

綜上所述，作為第三代混凝土減水劑，聚羧酸系減水劑的運用十分廣泛，為高速鐵路的施工創造了經濟和社會效益。但是，高速鐵路混凝土構件種類多，對強度、剛度、抗裂、抗老化、防水和修復性、替代性等要求越來越多，需要深入挖掘聚羧酸系減水劑各項性能和特點，更好適應市場需求。