高效減水劑在高性能混凝土中的應用研究

林乙玄 王 興 康其熙

（福建林業職業技術學院，福建 南平 353000）

1 高性能混凝土

高性能混凝土是一種符合特殊性能組合與勻質性要求的混凝土，所謂特殊性能組合是指易于澆筑而不離析的工作性，好的長期力學性能、早強、韌性、體積穩定性以及嚴酷環境下的高耐久性等性能的組合。高性能混凝土的用水量較低、流動性好、抗離析性高，具有較優異的填充性。同時，高性能混凝土具有較強的抗壓強度，體積穩定性較高。由于高性能混凝土的水灰比較低，會較早地終止水化反應，因此，水化熱相應降低。高性能混凝土的耐久性較好，通常表現為抗凍性、抗滲性，在高溫作用下會產生爆裂。將水泥和砂料利用一定的加工工藝和相關材料進行適當比例的混合，在混合過程中，要注意混凝土應具備的幾種特性：（1）和易性，指在一定施工條件下，混凝土之間相互融合的質量情況。在融合過程中，保證原本材料的性質，確保在融合后除了外形發生變化，整體性能無改變。（2）流動性，在混凝土攪拌時，物體在作用力下流動，流動過程中會填滿模具。（3）粘聚性，是指材料在施工過程中各種材料之間的凝聚力，最終呈現的效果中不會出現分層現象。（4）保水性，是指在攪拌過程中，材料需要具備一定的保水性，不會出現泌水現象。混合中會出現透水現象。保水性好，就會減少材料之間的縫隙，不會產生滲水現象。

2 PC減水劑作用機理

2.1 降低表面和水泥顆粒吸附的能量

PC作為減水劑中較為高性能的物質，其本質是吸附水泥顆粒表面的一種活性劑。通過提高水泥的光滑面來提高混凝土材料之間的融合，其原理是減少水泥顆粒與水之間的界面總能量，保證水泥可以分散，更好地與其他材料相融合。

2.2 靜電排斥

減水劑分子吸附在水泥表面，由于減水劑分子之間具有一定的靜電排斥，因此，帶動水泥可以相互排斥，最終使水泥顆粒彼此之間相互分散。水具有高表面張力（氫鍵分子結構），水泥顆粒邊、角和表面正負電荷間的相互吸力，當減水劑加入水泥漿中，吸附在水泥顆粒表面，離子基團朝向水，使水泥顆粒表面帶有幾毫伏的負電荷，引起水泥顆粒相互排斥，打破了絮凝結構，釋放其包含的水，改善分散性——靜電排斥作用。

2.3 潤滑作用

減水劑分子中存在多種親水基團，在遇到水時會形成水化膜，隨之將水泥顆粒中的絮凝結構包裹，起到潤滑作用的同時進行減水目的。PC減水劑總體上來講更加高效、環保，也便于操作。目前應用中存在PC不容易從攪拌車中倒出、對拌合物的泌水不好處理、凝結時間較長以及混凝土硬化后存在輕微氣泡等問題。

3 減水劑在混凝土中的應用

3.1 實驗階段

通過不同摻量萘系和聚羧酸系減水劑的對比試驗，檢測對水泥凈漿減水率、凝結時間和安定性的影響，其中，用單位用水量的大小計算減水率，用凝結時間測定儀測定初凝時間和終凝時間，用雷氏法測定體積安定性；檢測對高性能混凝土減水率、物理和力學性能的影響，其中，用單位用水量的大小計算減水率，用坍落度法測定混凝土的流動性，用萬能試驗機測定抗壓強度。

3.2 復合摻入分析

PC與木質素磺酸鈉復合摻入時，在一定程度上促進了凈漿的流動，但隨著SL的摻量增加，流動度的增加速度逐漸變緩。同理，坍落度也有一定增加，但1h后呈現減少的情況，而混凝土的抗壓強度隨SL摻入量的增加有所減小，凝結時間隨SL摻入量的增加而延長。PC和SAF兩種減水劑復配后，在一定程度上可使水泥凈漿流動度呈增加趨勢。上述兩種減水劑復配摻入時，增加混合物摻入量，凈漿流動度會明顯增加，這就證明了兩種減水劑復配使用，減水效果遠遠高于單一減水劑的效果。但是，目前市場上對SAF減水劑的應用并不普及，一方面是因為SAF的成本偏貴，另一方面是因為SAF對摻入量十分敏感。

3.3 研究結果

摻入PC后的混凝土減水性、保坍性增強，也同時保證了混凝土的穩定性、耐久性。PC具有引氣功能，排除了混凝土內部的氣體，也在融合時加強了水泥等材料的分離。假如摻入PC后混凝土各方面性能有所優化，證明PC可以促進混凝土的性能優化，保證混凝土體積穩定，耐久性不斷提高。

4 使用減水劑前的準備工作

4.1 檢測原材料

對砂石、混凝土等原材料進行相關性能的檢測，主要包含：在高溫中的質量、在水中的質量，以及物體的密度。檢測這些基本性能，確保在一定工程條件下可以發揮材料的作用。

4.2 采用專業的機器材料

使用游標卡尺等精準測量儀器時，需要消除誤差，確保數據真實性。

4.3 處理砂石時需要采用磨光機

在使用前，需要確定物體的整體情況，并以此為依據確定摩擦系數和磨光值。

4.4 水泥品種確定了混凝土的質量

水泥的品種、礦物質含量和混合時需要的水量都是直接影響最終材料質量的重要標準。不同的水泥品種產生的拌合物，其和易性也有所不同。普通水泥進行混凝土攪拌時，比礦渣水泥和火山灰水泥和易性要好。并不是最好的水泥就適用于所有工程，面對不同的工程，水泥品種之間的差距是選擇的重要標準。

4.5 研究水泥特性

在混凝土施工中，需要研究水泥的特性。減少混合時水量流失以及破壞其他材料的特性。混凝土生產過程中所用到的材料性能都要符合一定的要求。材料的性能、攪拌時間等都是影響混凝土質量的重要因素。混凝土強度、耐久性等都取決于攪拌時間、質量以及最終的運輸質量。

4.6 運輸中的質量管理

在運輸過程中，需要不停地攪拌混凝土，確保各材料之間的有效融合。為了提高混凝土的可泵性，需要摻雜粉煤灰或專門的混凝土外加劑，確保最終攪拌均勻。同時，在運輸過程中，車輛的顛簸、上坡下坡也會影響混凝土的質量，嚴重時會導致混凝土發生離析、分層現象，影響混凝土后期的使用。

4.7 完善與健全各項材料管理

要想混凝土材料能夠安全、穩定、高效使用，則應強化材料管理力度，實現規范化管理材料。（1）構建合理的材料管理制度，強化管理力度。（2）應提高全體工作人員的材料管理意識，提升全員對材料的重視程度。（3）應詳細記錄各類材料的使用情況，以方便查閱。（4）建立崗位責任制，將責任標準進行量化，并做好相應的考核工作，以確保制度得以有效落實。

4.8 調整混凝土混合時的數據

混凝土混合時的數據要進行調整，從而得到正確的融合值。主要包括材料活性的記錄、對融合材料的特性記錄，以及在融合時產生的問題進行改正，最終尋找相關的正常值。

4.9 利用電子信息技術進行優化

利用電子信息技術與專用的計算機對不同材料進行研究，尋找到相關的問題。在優化過程中，要消除偶然誤差，對測量的數據進行劃分，提高整個融合過程的平穩性。

5 加入減水劑后的混凝土施工

5.1 混凝土混合料拌和過程

在加入減水劑后，混凝土的質量提高，在混凝土混合料進行拌和時，使用的機械設備是自動控制的間歇式拌和機，它具有溫控系統、計量系統、混凝土加入量系統和自動打印功能。在施工過程中，粉塵裝置采用二級除塵設備，回收粉塵可采用一級除塵，嚴禁使用二級除塵設備進行回收。混凝土的加熱材料使用導熱油，一般混凝土的加熱溫度在155℃～165℃之間，而改性混凝土的加熱溫度則高出10℃左右，在加熱過程中必須不斷攪拌，鏟運方向應與流動方向保持垂直，防止混凝土出現離析現象。拌和好的混凝土混合料應是烏黑發亮且無混凝土團塊。

5.2 混凝土混合料運輸和攤鋪

混凝土混合料使用自卸汽車運輸，汽車的數量根據運距、拌和量、攤鋪的速度綜合考慮，裝料前底板要涂防粘劑，裝料時為了防止出現離析現象，汽車要前后移動，實現多次裝料，運輸途中應使用保溫氈布全部覆蓋，施工現場，汽車輪胎要保持潔凈。混凝土混合料的攤鋪需要在路基工程完成后進行，在攤鋪前，要嚴格按照相關要求對路基的施工進行驗收，確保其符合環保工程及混凝土攤鋪要求。在整個施工中，要保證施工環節的連貫性，對不同環節進行質量要求，以嚴格的標準進行驗收。在正式攤鋪時，要保證輔助工具的完善，例如，要嚴查運送材料的車輛、拌和時需要用到的設備。對于不規則路面，要進行人工攤鋪，因此，要嚴格管理施工人員，對其專業能力進行審查。

6 結語

PC減水劑可以有效提高混凝土性能，操作簡便，為建筑工程中混凝土的使用提供了幫助。PC減水劑流動性好、減水率高，具備一定的靜電排斥功能和潤滑效果，在混凝土中得到了良好應用。高性能減水劑應用于混凝土中，為建筑施工提供了保障，也促進了建筑施工的發展。