早強型聚羧酸減水劑在疊合板制備的應用

逄建軍，賀佳，潘思娟，徐美清，鐘明云

（1. 重慶富皇建筑工業化制品有限公司，重慶 400707；2. 重慶綠色建筑材料工程技術研究中心，重慶 400707；3. 重慶富典建筑工業化制品有限公司，重慶 402560）

0 引言

裝配式建筑結構體系中樓板是重要受力部件，具有承受荷載、傳遞荷載的作用，疊合板由預制地板和后澆層疊合而成，結合裝配式樓板和現澆樓板的優點，近年來應用廣泛[1]。混凝土疊合板制備過程主要有：鋼模板清理→固定模板涂水性脫模劑→綁扎鋼筋與布筋→混凝土澆筑振搗→表面粗糙處理→入窯→拆模吊裝[2]。表面粗糙處理的目的是為了后期澆筑混凝土有更好的握裹 力[3]。GB 50010—2010《混凝土結構設計規范》規定粗糙面面積不宜小于結合面的 80%，預制板的粗糙面凹凸深度不小于 4mm[4]。常見粗糙處理方法有人工拉毛法、壓痕法和沖毛法等[2]。

目前聚羧酸減水劑與不同疊合板生產過程的磨合存在較大差異，因此要尋找疊合板提質增效且兼顧強度和拉毛的控制過程手段是非常必要的。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

富皇 P·O42.5 水泥的比表面積為 355m2/kg，45μm 篩余量 2.9%，3d 抗壓強度 27.5MPa，28d 抗壓強度 50.5MPa；其化學組成由表 1 所示。

表1 水泥的化學成分分析 %

硫氰酸鈉（NaSCN），工業級，西隴化工；丙烯酸（AA），工業級，蘭州石化；OXVR-807（M = 5000）；工業級，奧克化學；丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨（DAC），分析純，山東帆航；過硫酸銨，分析純，西隴化工；維生素 C，食品級，石藥集團；巰基乙酸，工業級，鑫昌化工；森拓早強減水劑（ST-Z）；聚羧酸系高性能減水劑（PC-H，40%）。

1.2 早強型聚羧酸減水劑的制備

常溫下，向三口瓶中加入一定量的甲基烯丙基聚氧乙烯醚和去離子水。攪拌待其溶解后，加入過硫酸銨，攪拌 5min 后，分別將丙烯酸與丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨的水溶液和維生素 C 水溶液在 2.5 h 內滴加至四口瓶中。滴加結束后，攪拌反應 1h。反應結束后，加入質量分數為 30% 的氫氧化鈉中和至 pH=7，補水至含固量 40%，得淡黃色透明黏稠狀液體。減水率為 26%（折固摻量 0.2%），編號 PC-Z，其化學結構由圖 1 所示。

圖1 所制備聚羧酸減水劑化學結構圖

1.3 產品性能測試

混凝土強度測試：在坍落度為 (200±10)mm 時，分別測試標養室（20℃）下，C30 混凝土 18h 和 24h 抗壓強度。其中 C30 混凝土配合比為 m(水泥) : m(石灰石粉) : m(精品砂) : m(石粉砂) : m(卵機砂): m(0.5~1 石子) : m(1~2 石子) : m(水) = 250:50:226:226:454:256:766:135。

拉毛時間測定：試模振動 60s 后，漿體上浮，靜置養護，用混凝土搗棒依靠自身重力在混凝土表面拉毛，有 4～6mm 的深度且不返漿即為可以拉毛。重復 3 次。

凝結時間測定：參照 GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》進行測定。

2 試驗結果與討論

2.1 溫度對混凝土早強性能的影響

疊合板生產全年生產溫度變化較大，因此探討不同溫度下不同聚羧酸減水劑對混凝土的早強性能的影響，其結果見表 2 和圖 2。

由表 2 和圖 2 可知，由于溫度會影響水泥水化，對混凝土早期強度影響較大，溫度越高早期強度越高。PC-Z 在不同溫度下早強性能最好。

表2 溫度及外加劑對不同齡期強度的影響 MPa

圖2 溫度及外加劑對不同齡期強度的影響

2.2 硫氰酸鈉對混凝土早強性能的影響

于標養室（20℃）探討硫氰酸鈉不同摻量對混凝土早強的影響，其結果見表 3 和圖 3。由表 3 和圖 3 可知，硫氰酸鈉能提高混凝土早期強度，且隨摻量增加強度呈現增加后縮小趨勢。當摻量為 0.3% 時，強度增加最多。但使用該物質時要考慮整個混凝土體系的堿含量。

圖3 硫氰酸鈉對混凝土早期強度的影響

表3 硫氰酸鈉對混凝土早期強度的影響 MPa

2.3 早強型聚羧酸減水劑摻量對拉毛時間的影響

環境溫度為 10℃ 時，探討外加劑摻量對混凝土坍落度和拉毛時間的影響，其結果見表 4 和圖 4。

由表 4 和圖 4 可知，隨著外加劑摻量的增加，混凝土坍落度逐漸增加，拉毛時間呈先平緩增加后急速增加趨勢。因此外加劑摻量影響坍落度進而影響拉毛時間最終影響施工效率。為提高效率可將外加劑折固摻量控制在 0.25%～0.32%，坍落度控制在 170～220mm，此時拉毛時間可控制在 10～75min。

表4 外加劑摻量對坍落度和拉毛時間的影響

圖4 外加劑摻量對坍落度和拉毛時間的影響

2.4 早強型聚羧酸減水劑摻量對凝結時間的影響

早強型聚羧酸減水劑摻量對混凝土凝結時間的影響見表 5 和圖 5。

由表 5 和圖 5 可知，隨外加劑摻量增加凝結時間呈逐漸增加趨勢，最大差距在 1h。由于聚羧酸減水劑屬于絡合吸附型分散劑，羧酸根吸附鈣離子而延緩水泥水化[5]。因此疊合板要想提質增效、降低成本，可將坍落度控制在相對較低范圍。這樣既能節省外加劑又能縮短凝結時間。

表5 外加劑摻量對凝結時間的影響

圖5 外加劑摻量對凝結時間的影響

2.5 疊合板制備控速步驟分析

C30 疊合板制備流程如圖 6 所示。鋼板模具清理及除銹和固定模具噴涂水性脫模劑（水性脫模劑的成膜時間是 20～30min）一般不會影響工程進度，影響制備進度最大的是布筋綁扎和布料拉毛過程。綁扎一塊疊合板需要 15min 左右，整個布料過程一般 30 分鐘，2 方混凝土能布 6 塊疊合板左右。依據 2.3 發現坍落度控制200mm 以內、拉毛控制在 30min 內時，布筋綁扎為控速步驟；當坍落度控制 240mm 以上時拉毛超過 150min，拉毛為控速步驟。因此在人員配置時可增加布筋人員減少布料和拉毛人員。將坍落度控制 200mm 左右，拉毛時間 30min 左右即可入窯蒸養。

圖6 C30 疊合板制備流程

坍落度 190mm 時振搗后狀態（圖 7(1)）和拉毛狀態（20min 時拉毛，圖 7(2)）由圖 7 所示。由圖 7 可知，表面粗糙程度和拉毛深度完全符合國家要求。

圖7 疊合板振搗后和拉毛后狀態

3 結論

（1）采用早強單體和陽離子基團通過普通自由基聚合法制備早強型聚羧酸減水劑（PC-Z）。

（2）溫度影響水泥水化，對早期強度影響較大，溫度越高早期強度越高。PC-Z 在不同溫度下早強性能最好。當硫氰酸鈉摻量為 0.3%時，強度增加最多。隨著外加劑摻量的增加，混凝土坍落度逐漸增加，拉毛時間呈先平緩增加后急速增加趨勢；凝結時間呈逐漸增加趨勢，最大差距在 1h。

（3）影響 C30 疊合板制備進度的是布筋綁扎和混凝土布料拉毛過程。2 方混凝土布料過程 30 分鐘，能布 6 塊疊合板，而綁扎一塊疊合板需要 15min 左右。當通過控制外加劑摻量將坍落度控制 200mm 以內，拉毛時間 30min 以內時，此時控速步驟是布筋綁扎過程。