張曉振，費(fèi)建文

（中交一公局集團(tuán)有限公司，北京 100024）

埃塞俄比亞氣候條件與中國大不相同，水泥混凝土所用原材料質(zhì)量亦不穩(wěn)定。當(dāng)?shù)靥烊簧百|(zhì)量不穩(wěn)定，而且當(dāng)?shù)氐乃喈a(chǎn)能較低，經(jīng)常停產(chǎn)，使水泥質(zhì)量產(chǎn)生波動(dòng)，故直接在國內(nèi)采購聚羧酸成品減水劑常常因材料變化，導(dǎo)致出現(xiàn)聚羧酸高性能減水劑與原材料不適應(yīng)的情況，使得水泥混凝土離析泌水，導(dǎo)致混凝土不能正常施工。因此本文對聚羧酸高性能減水劑的適應(yīng)性進(jìn)行了研究，通過調(diào)整聚羧酸母液和其他成本進(jìn)行聚羧酸高性能減水劑的復(fù)配，以保障水泥混凝土的工作性能及和易性。

1 聚羧酸高性能減水劑水泥混凝土原材料的性能

1.1 水泥

埃塞國家水泥廠Mugher生產(chǎn)的42.5R級(jí)早強(qiáng)普通硅酸鹽水泥執(zhí)行BS EN197英國標(biāo)準(zhǔn)，早期強(qiáng)度較高，水泥28天抗壓強(qiáng)度48MPa。使用這類水泥，緩凝劑需求量較大，水泥成分中具有C3A含量較高、C4AF含量較低的特點(diǎn)，導(dǎo)致混凝土易滯后泌水。

1.2 集料

天然砂：埃塞亞的斯公路局標(biāo)準(zhǔn)AACRA 2004中，天然砂的飽和面干吸水率3.0%，飽和面干表觀密度2.248g/cm3，級(jí)配較為穩(wěn)定屬于中砂，但含泥量高且波動(dòng)較大，軟弱顆粒較多。

機(jī)制砂：制砂機(jī)生產(chǎn)配置專用除塵裝置，用10～20mm玄武巖集料破碎生產(chǎn)機(jī)制砂。機(jī)制砂的飽和面干吸水率3.2%，飽和面干表觀密度2.67g/cm3。機(jī)制砂中0.075mm通過量是6%，砂當(dāng)量65%。機(jī)制砂符合美國標(biāo)準(zhǔn)ASTM C33的規(guī)定，0.075mm通過量放寬到不大于7%。

粗集料：用玄武巖片石生產(chǎn)兩種級(jí)配的粗集料5～10mm與10～20mm.

（1）5～10mm：飽和面干吸水率2.35%，飽和面干表觀密度2.662g/cm3，粗粒徑偏多，10mm以下含量較少，針片狀含量較多，空隙率高。

（2）10～20mm：飽和面干吸水率2.45%，飽和面干表觀密度2.664g/cm3，粒徑偏大，針片狀含量偏高，空隙率高。

用5～10mm與10～20mm2種粗集料合成亞的斯公路局規(guī)范AACRA 2004中要求的粗集料最大公稱粒徑20mm對應(yīng)級(jí)配的范圍（見表1）。

表1 粗集料最大公稱粒徑20mm對應(yīng)級(jí)配范圍

1.3 拌合水

拌和用水使用飲用水，硬度較大，呈現(xiàn)弱堿性，符合亞的斯公路局規(guī)范AACRA 2004中的602.2.4的要求。

1.4 聚羧酸高性能減水劑

北京厚德外加劑廠生產(chǎn)的HD-SS聚羧酸高性能減水劑具有高減水率、高保持坍落度、低收縮等性能，符合美國混凝土化學(xué)外加劑技術(shù)規(guī)范ASTM C494中G型的規(guī)格。

2 聚羧酸高性能減水劑水泥混凝土的試配

聚羧酸高性能減水劑從中國進(jìn)口到亞的斯亞貝巴需要6個(gè)月的時(shí)間。如果購買聚羧酸高性能減水劑成品，當(dāng)現(xiàn)場氣候與施工條件變化時(shí)，外加劑相對水泥混凝土的適應(yīng)性就會(huì)改變，外加劑的和易性變差甚至不能施工，故購買聚羧酸高性能減水劑時(shí)，應(yīng)要求廠家把2種母液801G高效減水母液、305G高效減水保坍母液與改變聚羧酸外加劑性質(zhì)的一些小料葡萄糖鈉，被稱之為BS保塑劑、1種微量的引氣劑（皂苷類）等單獨(dú)包裝發(fā)貨。貨物到達(dá)項(xiàng)目后，根據(jù)現(xiàn)場條件與氣候條件進(jìn)行外加劑配制。

聚羧酸高性能減水劑生產(chǎn)中對母液的要求，北京厚德外加劑廠生產(chǎn)2種聚羧酸高性能減水劑母液，1種聚羧酸減水劑母液命名為801G母液，主要作用是高效減水，要求減水率大于25%；另1種母液命名305G母液，具有高效減水保持坍落度低損失的作用。2種母液801G高效減水母液與305G高效減水保坍母液按照一定的比例復(fù)配滿足保坍與減水率的要求，聚羧酸高性能減水劑母液的聚羧酸固體含量要求不小于50%。母液與其他引氣類、保坍類、緩凝類、消泡類等外加劑復(fù)合合成后，滿足水泥混凝土含氣量1.5%～3%。按照J(rèn)G/T233《聚羧酸系高性能減水劑》中表5混凝土坍落度在2h內(nèi)損失不超過6cm，且混凝土澆筑成型后外觀無氣泡，施工要求混凝土坍落度在1.5h內(nèi)損失不超過6cm。

以C30混凝土為例，調(diào)整聚羧酸高性能減水劑的2種母液、引氣劑與BS保塑劑的比例，使減水劑與原材料相適用。影響聚羧酸高性能減水劑適應(yīng)性的主要因素有天然砂含泥量波動(dòng)比較大、機(jī)制砂粉塵含量較高與氣候的變化。

聚羧酸高性能減水劑適應(yīng)性的調(diào)整思路，當(dāng)聚羧酸高性能減水劑混凝土試拌后離析出現(xiàn)砂漿下沉的現(xiàn)象時(shí)，需要提高引氣劑的摻量；如果混凝土坍落度損失過快時(shí)，需要增加保坍母液的摻量降低坍落度的損失，同時(shí)保持混凝土的強(qiáng)度。當(dāng)305G保坍母液增加到一定量時(shí)，混凝土單方用水量明顯增多時(shí)，說明混凝土的強(qiáng)度會(huì)降低，這時(shí)不能再增加保坍母液的用量；在保證混凝土強(qiáng)度的前提下，當(dāng)保坍母液摻量增加到一定程度不能再增加，為了減小坍落度損失需要增加BS葡鈉保塑劑的摻量。BS葡鈉保塑劑對水泥混凝土具有緩凝作用，能降低混凝土坍落度損失的同時(shí)增加混凝土的凝結(jié)時(shí)間，摻量過量降低混凝土的強(qiáng)度。當(dāng)混凝土試拌后出現(xiàn)泥漿上浮集料下沉的現(xiàn)象時(shí)，說明混凝土粘性差，需要降低BS葡鈉保塑劑的摻量或者降低引氣成分的摻量。一直調(diào)整外加劑的配方，直至滿足施工要求與混凝土和易性要求。

圖1 聚羧酸高性能減水劑的配合比A試拌結(jié)果

圖2 聚羧酸高性能減水劑的配合比B試拌結(jié)果

圖3 聚羧酸高性能減水劑的配合比C試拌結(jié)果

圖4 聚羧酸高性能減水劑的配合比D試拌結(jié)果

表2 4種聚羧酸高性能減水劑配方試拌水泥混凝土的拌合物和力學(xué)性能對比

聚羧酸高性能減水劑配方進(jìn)行調(diào)整，并進(jìn)行多次試拌，試拌結(jié)果如下：

（1）聚羧酸高性能減水劑的配合比A：母液801G（800kg）+母液305G（200kg）+BS糖鈉（20kg）+引氣劑（1.5kg）。經(jīng)過試拌后，由于減水率比較大引起輕度泌水，水泥漿輕度下沉，坍落度損失比較快。解決辦法是提高引氣劑的摻量改變和易性，提高保坍母液與BS葡鈉的摻量降低坍落度損失（見圖1）。

（2）聚羧酸高性能減水劑的配合比B：母液801G（700kg）+母液305G（300kg）+BS糖鈉（40kg）+引氣劑（2kg）。經(jīng)過試拌后，水泥漿上浮粗集料下沉，混凝土離析?；炷岭x析時(shí)出現(xiàn)水泥漿上浮粗集料下沉現(xiàn)象，解決方法需要降低BS葡鈉的摻量消除混凝土的離析（見圖2）。

（3）聚羧酸高性能減水劑的配合比C：母液801G（700kg）+母液305G（300kg）+BS糖鈉（30kg）+引氣劑（2kg）。經(jīng)過試拌后，出機(jī)坍落度220mm，1.5h經(jīng)時(shí)坍落度200mm，和易性好，流動(dòng)性包裹性好，保坍性能良好（見圖3）。

（4）考慮亞的斯亞貝巴的旱季氣候干熱坍落度損失變化較大，聚羧酸高性能減水劑的配合比D：母液801G（700kg）+母液305G（300kg）+BS糖鈉（35kg）+引氣劑（25kg）。經(jīng)過試拌后，出機(jī)坍落度230mm，1h經(jīng)時(shí)坍落度210mm，和易性好，流動(dòng)性包裹性好，保坍性能良好（見圖4、表2）。

表3 最終確定C30聚羧酸外加劑混凝土配合比（kg/m3）

表4 聚羧酸高性能減水劑水泥混凝土配合比（水泥與外加劑單價(jià)比爾/kg，集料單價(jià)比爾/m3）

表5 以前使用的萘系外加劑水泥混凝土配合比（水泥與外加劑單價(jià)比爾/kg，集料單價(jià)比爾/m3）

3 聚羧酸高性能減水劑水泥混凝土最終確定的配合比

最終確定C30聚羧酸外加劑混凝土配合比（kg/m3）見表3：

（1）聚羧酸高性能減水劑的常用配方：母液801G（700kg）+母液305G（300kg）+BS糖鈉（30kg）+引氣劑（2kg）。

（2）氣候干熱時(shí)聚羧酸高性能減水劑的配方：母液801G（650kg）+母液305G（350kg）+BS糖鈉（35kg）+引氣劑（25kg）。

4 聚羧酸高性能減水劑水泥混凝土成本分析

萘系外加劑天津港FOB價(jià)格為6150CNY/t，聚羧酸外加劑天津港FOB價(jià)格為7800CNY/t，加上海運(yùn)費(fèi)、保險(xiǎn)費(fèi)、港雜費(fèi)、清關(guān)費(fèi)、關(guān)稅以及埃塞境內(nèi)陸路運(yùn)輸費(fèi)，到達(dá)項(xiàng)目價(jià)格為FOB價(jià)的1.65倍，人民幣兌比爾的匯率為1∶4.4，進(jìn)行折算：

萘系外加劑到達(dá)埃塞項(xiàng)目44.6比爾/kg；聚羧酸外加劑到達(dá)埃塞項(xiàng)目56.6比爾/kg。

其他材料在埃塞價(jià)格為：水泥2.74比爾/kg，機(jī)制砂522比爾/m3，粗集料350比爾/m3，天然砂600比爾/m3，砂石料的裝車平均容重1400kg/m3。

正在使用的聚羧酸外加劑的配合比（kg/m3）與混凝土材料費(fèi)用：

聚羧酸高性能減水劑水泥混凝土配合比見表4。

以前使用的萘系外加劑水泥混凝土配合比（水泥與外加劑單價(jià)比爾/kg，集料單價(jià)比爾/m3）見表5。

萘系外加劑C30混凝土材料費(fèi)1855比爾/m3，聚羧酸高性能減水劑C30混凝土材料費(fèi)1740比爾/m3，價(jià)差115比爾，折算人民幣，采用聚羧酸外加劑每方混凝土可降低成本26.1元。埃塞亞的斯公司最近5年先后完成的項(xiàng)目包括Bole市政路項(xiàng)目、Lideta市政路項(xiàng)目、Bole機(jī)場停機(jī)坪改擴(kuò)建項(xiàng)目、亞的斯市東西線項(xiàng)目，KT市政路項(xiàng)目等項(xiàng)目，合同額4.5億美元，5年中C30混凝土合計(jì)36萬m3，節(jié)約成本大約1000萬人民幣。

5 結(jié)束語

聚羧酸母液減水率大，受氣候與施工現(xiàn)場不利條件的影響，導(dǎo)致坍落度損失比較快，且常常伴有泌水離析現(xiàn)象發(fā)生，影響混凝土施工質(zhì)量。本文通過調(diào)整2種母液比例，并在復(fù)配的基礎(chǔ)上進(jìn)行添加緩凝保塑劑，用以調(diào)整坍落度受氣候條件變化的坍落度損失，使聚羧酸高性能減水劑與原材料相適應(yīng)，不僅提高了混凝土的和易性，還提高了混凝土的外觀質(zhì)量，保障了施工質(zhì)量。通過分析各種材料的價(jià)格，聚羧酸高性能減水劑比萘系外加劑更具有價(jià)格優(yōu)勢，在保障工程質(zhì)量的前提下，可代替萘系外加劑達(dá)到節(jié)約混凝土材料成本的目的。