袁榮輝 徐春紅

（廣東博眾建材科技發(fā)展有限公司）

0 引言

近年來(lái)，隨著城市化進(jìn)程的加快，國(guó)家對(duì)建筑業(yè)的投入逐年加大，建筑行業(yè)得到空前的發(fā)展。PHC 管樁是近年來(lái)發(fā)展較快、應(yīng)用較廣泛的一種高強(qiáng)混凝土制品，具有強(qiáng)度等級(jí)高、承載力大、抗沖擊性能好、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑、鐵路、公路、橋梁、港口、碼頭、市政及大型設(shè)備基礎(chǔ)工程[1-3]。目前，PHC 管樁制作工藝中，普遍采用“合模后置式布料工藝”，這種工藝需要6 至8 人從事抹平和清理上下模貼合處混凝土的工序，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，并且管樁業(yè)招工越來(lái)越困難，人工投入成本高[4,5]。管樁布料系統(tǒng)用機(jī)械產(chǎn)品替代人工布料，達(dá)到減少勞動(dòng)力，降低成本，提高產(chǎn)能，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)目標(biāo)。管樁行業(yè)引入泵送混凝土進(jìn)行閉模喂料生產(chǎn)技術(shù)，可大幅減少管樁生產(chǎn)臺(tái)前的用工數(shù)量及勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。為了配合混凝土泵送工藝，PHC 管樁混凝土必須具有較好的流動(dòng)性和保坍性能。而傳統(tǒng)的工藝中，在管樁制作過(guò)程成普遍采用坍落度為30mm～50mm 的塑性混凝土。萘系減水劑具有減水率較高、與不同水泥的適應(yīng)性好、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，所以在管樁幾十年的發(fā)展歷程中，一直占據(jù)管樁用外加劑的主導(dǎo)地位[6]。隨著管樁自動(dòng)化泵送工藝的發(fā)展，需要配制出流動(dòng)性好、黏聚性好及保坍性好的大流動(dòng)性混凝土，萘系減水劑存在黏聚性不好、保坍性能差的缺點(diǎn)，不適用于大流態(tài)混凝土的自動(dòng)化泵送工藝。聚羧酸減水劑因具有含氣量低、高減水、高保坍、黏聚性好、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)而逐步取代萘系，廣泛應(yīng)用于PHC 管樁中。

針對(duì)PHC 管樁混凝土泵送工藝對(duì)混凝土性能的要求，我公司選用較長(zhǎng)側(cè)鏈的聚醚大單體（HPEG4000），利用水溶性自由基聚合反應(yīng)，將酰胺、磺酸基等具有早強(qiáng)功能的活性單體引入減水劑分子結(jié)構(gòu)中，合成一種含氣量低、減水率高、具有降粘性能、早期強(qiáng)度高的早強(qiáng)型聚羧酸減水劑。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原材料

甲基烯丙基聚氧乙烯醚（HPEG，相對(duì)分子質(zhì)量約4000），工業(yè)級(jí)，佳化化學(xué)有限公司；丙烯酸（AA），工業(yè)級(jí)，江蘇裕廊；2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）；巰基乙醇，工業(yè)級(jí)，南京棋成；抗壞血酸（Vc），工業(yè)級(jí)，石藥集團(tuán)；27.5%過(guò)氧化氫及32%氫氧化鈉均為工業(yè)級(jí)。

1.2 測(cè)試原材料

水泥：海螺水泥P·II52.5R，廣東英德海螺水泥有限責(zé)任公司；

磨細(xì)砂：比表面積4200cm2/g；

砂：機(jī)制砂，細(xì)度模數(shù)2.9；

石：碎石，5mm～25mm 連續(xù)級(jí)配；

減水劑：聚羧酸減水劑，濃度20%。

1.3 合成實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)采用水溶性自由基聚合。反應(yīng)的具體步驟為：先將部分水和甲基烯丙基聚氧乙烯醚大單體加入到四口燒瓶中，加溫，快速攪拌，待大單體全部溶解，并且溫度穩(wěn)定在35℃時(shí)，加入過(guò)氧化氫，攪拌3min，然后將丙烯酸和-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的混合水溶液、巰基乙醇和抗壞血酸的混合水溶液分別均勻滴加至四口燒瓶中，滴加時(shí)間為3 小時(shí)，滴加完畢后繼續(xù)保溫1.5 小時(shí)。用32%氫氧化鈉水溶液中和至pH 為5.0～7.0，加水調(diào)節(jié)固含量至40%，得到所需早強(qiáng)型聚羧酸減水劑PZQ母液。

1.4 性能測(cè)試

水泥凈漿流動(dòng)度測(cè)試：參照GB/T 8077－2012《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法》中規(guī)定的混凝土外加劑對(duì)水泥的適應(yīng)性檢測(cè)方法進(jìn)行測(cè)定。

混凝土拌合物坍落度，擴(kuò)展度測(cè)試：參照《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法》GB/T50080－2011 進(jìn)行?；炷僚浜媳纫?jiàn)表1。

表1 混凝土配合比

混凝土的粘度情況評(píng)價(jià)：參照J(rèn)GJ281－2012《高強(qiáng)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行拌合物性能的測(cè)試，利用倒坍落度桶測(cè)試新拌混凝土的排空時(shí)間。

按照GB13476－2009《先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁》的要求進(jìn)行試驗(yàn)，其中管樁混凝土抗壓測(cè)試試樣尺寸為100mm×100mm×100mm。管樁混凝土蒸養(yǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)采用將成型好的試塊在室溫（20±5）℃下靜停養(yǎng)護(hù)30min，后在蒸養(yǎng)池（80℃）中蒸養(yǎng)5h，取出試塊放在空氣中放置使之冷卻，然后進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測(cè)試；蒸壓強(qiáng)度測(cè)試采用將蒸養(yǎng)后的試塊置于蒸壓釜中（180℃，1MPa）蒸壓養(yǎng)護(hù)8h，取出試塊放在空氣中放置使之冷卻，然后進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 早強(qiáng)型聚羧酸減水劑對(duì)水泥凈漿流動(dòng)度的影響

圖1 為我公司早強(qiáng)型聚羧酸減水劑PZQ 與普通聚羧酸減水劑PC 的水泥凈漿流動(dòng)度隨時(shí)間變化的曲線。從圖中可以看出，我公司早強(qiáng)型聚羧酸減水劑PZQ 的凈漿流動(dòng)度比普通聚羧酸減水劑的略大一些，隨著水泥的不斷水化，二者都呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)，而早強(qiáng)型聚羧酸減水劑的水泥凈漿流動(dòng)度的降低趨勢(shì)明顯小于普通聚羧酸減水劑，其在水泥中的分散性和流動(dòng)性能要優(yōu)于普通聚羧酸減水劑。

圖1 聚羧酸減水劑水泥凈漿流動(dòng)度隨時(shí)間的變化

2.2 早強(qiáng)型聚羧酸減水劑對(duì)混凝土蒸養(yǎng)蒸壓強(qiáng)度的影響

圖2 為我公司早強(qiáng)型聚羧酸減水劑PZQ 與普通聚羧酸減水劑PC 對(duì)混凝土蒸養(yǎng)、蒸壓強(qiáng)度的影響。由圖2可以看出在相同外加劑摻量下，加入早強(qiáng)型聚羧酸減水劑的混凝土的蒸養(yǎng)強(qiáng)度和蒸壓強(qiáng)度要高于加入普通聚羧酸減水劑的混凝土。

圖2 聚羧酸減水劑對(duì)混凝土早期強(qiáng)度的影響

2.3 早強(qiáng)型聚羧酸減水劑對(duì)混凝土性能的影響

采用相同的用水量和外加劑摻量，觀察我公司的早強(qiáng)型聚羧酸外加劑與普通聚羧酸減水劑對(duì)混凝土坍落度、擴(kuò)展度、含氣量、排空流速以及強(qiáng)度的影響?；炷恋脑囼?yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

由表2 可以看出，摻加早強(qiáng)型聚羧酸減水劑的混凝土的坍落度和擴(kuò)展度與摻加普通聚羧酸減水劑的混凝土相比略大一些，其減水率比普通聚羧酸減水劑的高。排空時(shí)間明顯短于普通聚羧酸減水劑，混凝土狀態(tài)比較松軟，便于泵送施工。從含氣量的結(jié)果可以看出，早強(qiáng)型聚羧酸減水劑的含氣量略低，其蒸養(yǎng)強(qiáng)度和蒸壓強(qiáng)度也較高。

表2 混凝土試驗(yàn)結(jié)果

綜合對(duì)比我公司早強(qiáng)型聚羧酸減水劑PZQ 與普通聚羧酸減水劑PC 在水泥凈漿流動(dòng)度、蒸養(yǎng)蒸壓強(qiáng)度和新拌混凝土性能的試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果可以看出，早強(qiáng)型聚羧酸減水劑PZQ 的減水率、蒸養(yǎng)蒸壓強(qiáng)度、工作性能明顯優(yōu)于普通聚羧酸減水劑。

3 工程應(yīng)用

3.1 簡(jiǎn)介

廣東某管樁廠，所使用的材料及配合比如1.4 節(jié)及表1 所示。要求混凝土初始坍落度控制在160mm～180mm，蒸養(yǎng)強(qiáng)度大于45MPa，蒸壓強(qiáng)度大于90MPa。該廠原使用的聚羧酸減水劑由于蒸養(yǎng)和蒸壓強(qiáng)度偏低，混凝土保持性能較差，混凝土粘度稍大，不能滿足生產(chǎn)需求，為此，我公司開(kāi)始開(kāi)發(fā)早強(qiáng)型聚羧酸減水劑，用以解決泵送混凝土的蒸養(yǎng)、蒸壓強(qiáng)度、工作性能等問(wèn)題，并且開(kāi)始應(yīng)用。

3.2 生產(chǎn)應(yīng)用

按照上述配比，應(yīng)用我公司早強(qiáng)型聚羧酸減水劑和該廠原聚羧酸減水劑的混凝土同時(shí)生產(chǎn)澆筑，生產(chǎn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。應(yīng)用我公司早強(qiáng)型聚羧酸減水劑的混凝土與應(yīng)用該廠原聚羧酸減水劑的混凝土在外加劑摻量一樣的情況下，應(yīng)用我公司早強(qiáng)型聚羧酸減水劑的混凝土的坍落度大一些，且不泌水，漿體飽滿，具有良好的工作性能，易于泵送。此外，我公司早強(qiáng)型聚羧酸減水劑相比于該廠原聚羧酸減水劑蒸養(yǎng)強(qiáng)度和蒸壓強(qiáng)度的增長(zhǎng)也較快。

表3 實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)

4 結(jié)論

⑴相比于普通聚羧酸減水劑，我公司的早強(qiáng)型聚羧酸減水劑可以改善混凝土的施工性能，提高蒸養(yǎng)及蒸壓強(qiáng)度。

⑵實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用我公司早強(qiáng)型聚羧酸減水劑的泵送混凝土具有良好的工作性能，便于施工，蒸養(yǎng)及蒸壓強(qiáng)度高，能夠優(yōu)化原料成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。