聚羧酸高效減水劑在抗凍混凝土中的應用

劉金鵬

摘? ?要：聚羧酸高效減水劑是一種科技含量高、綜合性能優、應用前景好的混凝土超塑化劑，其性能指標以及性價比均可與國際先進水準媲美。隨著時代進步，混凝土結構對耐久性、經濟性等參數的要求越來越高，而普通減水劑很難滿足高等級強度的要求。與傳統減水劑相比，聚羧酸系減水劑在表現行為以及節能環保等方面占有顯著優勢，受到了社會廣泛關注。文章將簡述聚羧酸高效減水劑的性能特點，結合工程實例分析實際應用過程中的問題，并提出相應的解決對策。

關鍵詞：聚羧酸減水劑;抗凍性混凝土;應用分析

1? ? 聚羧酸減水劑概述

減水劑是一種常見的混凝土外添加劑，可以優化水灰比，提高混凝土的耐久性與強度。減水劑有普通減水劑與高效減水劑之分。前者的減水率5%～10%，如木質素減水劑、松香酸鈉等;后者的減水率在10%以上，如萘系高效減水劑、胺系高效減水劑、聚羧酸系高效減水劑等。其中，聚羧酸系高效減水劑的分子結構呈梳形，因其摻量低、減水率高、緩凝影響小、坍落度保持性能高等優勢，獲得了國內外的一致好評。聚羧酸系高效減水劑的性能特點如下：（1）摻量低、減水率可達到45%。（2）坍落度輕時影響小，1 h混凝土坍落度損失可維持在5%以內，2 h混凝土坍落度損失可維持在10%以內。（3）和易性良好，混凝土整體顏色均勻，避免泌水、離析等問題。對于高標號而言，便于攪拌，有利于提高混凝土的黏性。（4）混凝土3 d抗壓強度增強50%～110%，28 d抗壓強度增強40%～80%，90 d抗壓強度增強30%～60%。（5）收縮率低，混凝土抗碳化及穩定性有明顯提升，無沉淀、分層現象，尤其是在冬季，避免結晶問題。（6）含氣量適宜，對混凝土彈性模量的影響可忽略，抗凍耐久性優越。（7）適應性強，可與多種摻合料配合使用。（8）綠色環保、經濟型產品。在相同條件下，比普通減水劑提高水泥利用率15%～25%。

2? ? 應用問題與對策

近些年，聚羧酸類減水劑在國內外的應用相當普遍，特別是在日本，聚羧酸系減水劑與萘系減水劑的使用比例已高達7∶3。由于聚羧酸系減水劑的作用機理、分子結構等和普通減水劑存在較大差異，因此，正確認識羧酸減水劑，并合理使用尤為關鍵。雖然聚羧酸高效減水劑的保塑性好、減水率高、適應性強，但是實際應用過程中，這些優勢是相對而言的，局限性并沒有完全消除。基于此，聚羧酸高效減水劑在抗凍混凝土中的應用仍需要實驗驗證方可投入生產。下面將結合工程實例，對常見問題以及對策進行闡述分析。

2.1? 與水泥適用性

由于水泥、凝膠材料的成分復雜且多變，從分散或者吸附的作用機理來說，各種環境都能完全適應的減水劑基本是不存在的。雖然與萘系減水劑相比，聚羧酸系減水劑的適應性更廣一些，但是對于某些水泥而言，其應用效果不佳。該問題通常會降低減水率以及增加坍落度的影響。甚至對于同一型號的水泥，當球磨細度等級不同時，減水劑的作用也會有所不同。

2.1.1? 工程實例

某攪拌站以P-042.5R水泥為工地供應C50混凝土，采用的是聚羧酸高效減水劑。在配合比過程中，發現減水劑摻量略高于其他水泥，而經過實際攪拌后，目測出廠混凝土的坍落度約為210 mm，但是混凝土泵車到工地卻卸不出來料。加入一桶減水劑后，坍落度減小到160 mm，基本滿足泵送條件，但在很短時間內，又出現上述問題，返廠少量減水劑以及大量水之后，才勉強卸出。

2.1.2? 原因與對策分析

原因分析：開盤前，外添加劑的適應性實驗不充分。

預防措施：每一批水泥在開盤前都要做配合比復配實驗，以便選擇最適宜的摻合料。需要注意，對于煤矸石摻合料水泥，聚羧酸系減水劑不適合使用。

2.2? 用水量的敏感性

聚羧酸減水劑系可以節約混凝土的用水量。單方混凝土的水膠比約為0.3～0.4（有些甚至在0.3以下），用水量在130～165 kg。在用水量較低時，加水量變化會對混凝土的坍落度造成很大影響，比如說拌和物泌水、坍落度劇增等。

2.2.1? 工程實例

配置C30混凝土，以P-032.5R水泥為原料，工地施工要求混凝土的坍落度不大于150 mm。出廠時，實際測量坍落度為180 mm，運輸到達施工現場時，實測變為210 mm。返廠后，測量仍為210 mm，且伴有分層、泌水等問題。

2.2.2? 原因與對策分析

原因分析：由于減水劑對水泥的適應性強，因此摻量增加，而攪拌時間過短，導致出廠的坍落度數據失真。

預防對策：針對部分對聚羧酸高效減水劑摻量敏感的水泥，應注意保持外加劑的計量精確度。同時，攪拌要均勻，可適當延長攪拌時間，即便采用的是雙臥軸強制攪拌機，也要保證攪拌時間在40 s以上。經實踐驗證，最佳的攪拌時間要維持在1 min以上。

2.3? 減水劑超量，凝結時間延長

2.3.1? 工程實例

某施工現場澆筑梁板結構混凝土15 h后，混凝土出現未完全凝固的現象，且坍落度大。技術工程師查看后，采取加溫處理，攪拌站派工程師查看，后經加溫處理，終凝時間延長到24 h。

2.3.2? 原因與對策分析

原因分析：高效減水劑在抗凍混凝土中的摻量過大，延長了水化反應。

預防對策：對于抗凍混凝土，由于使用環境限制，施工現場要注意保溫等措施。同時，聚羧酸系的用水量要精確，未經相關技術人員統一，切不可隨便更改混凝土配合比。

3? ? 結語

綜上所述，聚羧酸高效減水劑具有減水率高、摻量低、坍落度損失小等特點，同時對溫度有較強的適應性，可以有效提高抗凍性混凝土的耐久性與穩定性。隨著研究的不斷深入，聚羧酸減水劑在建筑工程產業應用的領域越來越廣泛。而聚羧酸高效減水劑與傳統減水劑的分子結構以及作用機理有很大區別。因此，施工人員要注意該外添加劑與水泥的適應性、用水量的敏感性以及摻量的精確性，從而避免因使用不當造成的急凝、緩凝、分層、坍落度增加、強度減小等問題。

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