黎世嚴(yán)

一、 前言

聚羧酸系外加劑是直接用化工原料通過(guò)接枝共聚反映合成的高分子表面活性劑。化學(xué)上可以分為兩類，以主鏈為甲基丙烯酸，側(cè)鏈為羧酸基團(tuán)和MPEG（Methoxy polyethylene glycol），聚酯型結(jié)構(gòu)。另外一種為主鏈為聚丙烯酸，側(cè)鏈為Vinyl alcohol polyethylene glycol，聚醚型結(jié)構(gòu)。其作用原理為主鏈牢牢的吸附在水泥顆粒表面，能夠有效的阻礙水化反應(yīng)提高其保塑性，枝鏈則包圍在水泥顆粒四周，起到空間位阻與靜電排斥的雙重作用，這與傳統(tǒng)外加劑通過(guò)靜電排斥分散水泥顆粒的機(jī)理完全不同。

聚羧酸系外加劑具有其他系外加劑無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，除具有高性能減水（最高減水率可達(dá)35%）、改善混凝土孔結(jié)構(gòu)和密實(shí)程度等作用外，還能控制混凝土的坍落度損失，更好地控制混凝土的引氣、緩凝、泌水等問(wèn)題。它與不同種類的水泥都有較好的相容性，即使在低摻量時(shí)，也能使混凝土具有較高的流動(dòng)性，并且在低水灰比時(shí)具有低粘度及坍落度經(jīng)時(shí)變化小的性能。

但由于聚羧酸外加劑的合成條件相對(duì)較高，生產(chǎn)工藝較為復(fù)雜，因而聚羧酸外加劑的應(yīng)用多在重大工程中使用。隨著聚羧酸外加劑應(yīng)用技術(shù)的積累和生產(chǎn)工藝的發(fā)展升級(jí)，生產(chǎn)成本大大降低和穩(wěn)定性的提高，聚羧酸外加劑才開(kāi)始有實(shí)質(zhì)性的全面普及意義。

二、 聚羧酸外加劑的性能指標(biāo)

根據(jù)試驗(yàn)計(jì)劃，我們選用了以下四個(gè)供應(yīng)商的聚羧酸外加劑樣品與原有的兩種萘系外加劑進(jìn)行對(duì)比，。各外加劑的相關(guān)信息及性能指標(biāo)見(jiàn)表1：

三、 混凝土試驗(yàn)及試驗(yàn)結(jié)果分析

根據(jù)我公司以往工程的混凝土等級(jí)強(qiáng)度分布及數(shù)量統(tǒng)計(jì)，我們有針對(duì)地由低標(biāo)號(hào)到高標(biāo)號(hào)選擇C25、C40、C50、等3個(gè)強(qiáng)度等級(jí)的泵送混凝土進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。其中水泥使用飛鹿P.O42.5R水泥。粉煤灰使用烏石港Ⅱ級(jí)粉煤灰。萘系外加劑使用原有的廣州昌特FDN-2，而聚羧酸系外加劑分別使用廣州昌特CT-D、廣州建盛JS-1000、廣東瑞安LS-JS等三種進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。

具體試驗(yàn)思路如下：先以C25、C40、C50三個(gè)使用FDN-2萘系外加劑的配合比作為基準(zhǔn)配比，在膠凝材料、砂、石不變的情況下再分別使用以上三種聚羧酸系外加劑，以坍落度190mm±10mm，擴(kuò)展度480mm±20mm為基準(zhǔn)，對(duì)比各材料合適的摻量及用水量。然后再根據(jù)三種聚羧酸系外加劑使用時(shí)混凝土的用水量設(shè)計(jì)出滿足基準(zhǔn)配合比水膠比的新混凝土配合比，再進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，綜合對(duì)比各配合比的混凝土拌合物性能、混凝土力學(xué)性能、混凝土長(zhǎng)期性和耐久性能以及配合比成本等各方面性能指標(biāo)。并在不同的時(shí)間里進(jìn)行三次對(duì)比試驗(yàn)，將試驗(yàn)數(shù)據(jù)取平均值，以此使對(duì)比試驗(yàn)具有代表性。

3.1 混凝土基準(zhǔn)配比對(duì)比試驗(yàn)

同膠凝材料、砂石用量的情況下做到坍落度190mm±10mm，擴(kuò)展度480mm±20mm時(shí)各外加劑摻量及用水量平均值見(jiàn)表2：

由表2可見(jiàn)，在膠凝材料、砂石用量不變，混凝土拌合性能以坍落度190mm±10mm，擴(kuò)展度480mm±20mm為基準(zhǔn)時(shí)，聚羧酸系外加劑根據(jù)有效成分濃度的不同摻量差別較大，與萘系外加劑的可比性沒(méi)有體現(xiàn)。但由于聚羧酸系外加劑具有萘系外加劑所無(wú)法比擬的混凝土減水率，因而用水量大幅降低，且強(qiáng)度等級(jí)越高，減低的幅度有逐漸增大的趨勢(shì)。根據(jù)理論計(jì)算，相同水膠比的情況下，用聚羧酸系外加劑比萘系外加劑可以減少膠凝材料20～40kg。

3.2 萘系混凝土配合比與新聚羧酸系配合比對(duì)比試驗(yàn)

根據(jù)三種聚羧酸系外加劑使用時(shí)混凝土的用水量及摻量，設(shè)計(jì)出滿足基準(zhǔn)配合比水膠比的新混凝土配合比，然后進(jìn)行與原萘系外加劑配合比的對(duì)比試驗(yàn)。具體各配合比材料用量見(jiàn)表3、表4：

由表5、表6可見(jiàn)，用聚羧酸系外加劑比用萘系外加劑以下優(yōu)勢(shì)：一、混凝土拌合物性能上，用聚羧酸系外加劑，混凝土的流動(dòng)性明顯加大，且總體上在粘聚性良好的情況下，聚羧酸系混凝土的粘性會(huì)稍低，尤其在高強(qiáng)度混凝土?xí)r尤為顯著，這些都有利于提高混凝土的可泵性，尤其對(duì)高強(qiáng)度混凝土的施工性能的改善尤為顯著。二、混凝土兩小時(shí)的坍落度損失情況要明顯改善，甚至出現(xiàn)高強(qiáng)度混凝土中能保證2小時(shí)沒(méi)有坍落度損失的情況，這大大有利于對(duì)混凝土質(zhì)量的控制。三，混凝土力學(xué)性能上，用聚羧酸系外加劑對(duì)混凝土強(qiáng)度的發(fā)展更加有利，粉煤灰摻量有所提高的情況下下，7天強(qiáng)度和28天強(qiáng)度都依然比萘系外加劑混凝土高，尤其在高強(qiáng)度混凝土中使用則優(yōu)勢(shì)更加明顯。且對(duì)試塊的回彈數(shù)據(jù)顯示，兩種外加劑的混凝土回彈平均值和碳化深度均差別不大。而C50配合比90天抗壓強(qiáng)度出現(xiàn)不規(guī)則，原因?yàn)樵囼?yàn)用的碎石的強(qiáng)度不夠高，導(dǎo)致抗壓強(qiáng)度在70Mpa左右就會(huì)出現(xiàn)碎石不同程度的破壞，混凝土強(qiáng)度不能體現(xiàn)繼續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。四、混凝土耐久性能上，用聚羧酸系外加劑的混凝土在抗?jié)B性上相比較用萘系外加劑并沒(méi)有發(fā)生較大變化。另外，從試配中所做的試塊可以觀察到，用聚羧酸系外加劑，混凝土的泌水比用萘系外加劑的混凝土要少，試塊的收縮性同樣小于萘系外加劑的混凝土。

四、 混凝土試生產(chǎn)及澆筑構(gòu)件各性能指標(biāo)

為了解用聚羧酸系外加劑的混凝土在實(shí)際施工的應(yīng)用效果，特別在2010年10月24號(hào)，以碧桂園城市花園北地塊酒店及地下室一層梁板泵送C25作為試點(diǎn)，摻入廣州昌特CT-D外加劑生產(chǎn)混凝土，按工地常規(guī)施工作業(yè)。前三車出場(chǎng)的坍落度分別為190mm、185mm、190mm，運(yùn)輸時(shí)間大約50min。到達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)坍落度分別為180mm、170mm、185mm，坍落度損失非常少，和易性較好。共計(jì)116方的混凝土泵送澆筑，較平時(shí)約提前一小時(shí)完工?；炷脸稣厩昂褪┕がF(xiàn)場(chǎng)都分別成型檢測(cè)28天強(qiáng)度。站內(nèi)成型試塊7天和28天抗壓強(qiáng)度分別為22.5和31.4Mpa，施工現(xiàn)場(chǎng)成型試塊7天和28天強(qiáng)度分別為24.2和37.3Mpa。站內(nèi)成型試塊比試驗(yàn)室試配強(qiáng)度稍低，但仍富余強(qiáng)度較多，施工現(xiàn)場(chǎng)成型試塊比站內(nèi)的抗壓強(qiáng)度要高，原因?yàn)槭┕し降酿B(yǎng)護(hù)溫度要比站內(nèi)養(yǎng)護(hù)溫度高約1℃。從現(xiàn)場(chǎng)施工情況觀察，樓板澆筑后，泌水比以往用萘系要少得多，故樓板表面干得比較快，需要施工方提前做養(yǎng)護(hù)措施，否則樓板開(kāi)裂噶情況會(huì)更容易發(fā)生。

五、 結(jié)論

5.1 試驗(yàn)結(jié)果表明，聚羧酸系外加劑在混凝土拌合物性能、力學(xué)性能上都要優(yōu)于萘系外加劑。尤其是高強(qiáng)度混凝土的使用中效果會(huì)更加顯著。

5.2 用聚羧酸系外加劑的混凝土能在各方面性能指標(biāo)保持平衡甚至有所改善的情況下明顯降低混凝土的成本，節(jié)約能源、尤其在冬季能消除外加劑低溫結(jié)晶所造成的不良影響，給公司帶來(lái)更大的效益，建議可以普及使用聚羧酸系外加劑。

5.3 同時(shí)通過(guò)比較試驗(yàn)，廣州昌特CT-D外加劑性能最優(yōu)越，可以優(yōu)先考慮使用。

2010年12月30日