□□ 呂昌裕，戚 帥，李心瑞，武尚文，陳 莉 (中國水電十一局有限公司混凝土外加劑廠，河南 三門峽 472000)

1 工程概況

2015年底，中國電建以15.66億美元的合同額中標(biāo)贊比亞下凱富峽水電站工程。該工程是贊比亞40年來投資開發(fā)的第一座大型水電站，位于贊比西河左岸一級(jí)支流凱富埃河上，總裝機(jī)容量為75萬kW。工程由水電十一局、水電五局和西北院組成的聯(lián)營體承建，和其他海外工程項(xiàng)目一起承載著中國電建和各參建單位深度開拓國際、全球化發(fā)展的夢(mèng)想。

贊比亞下凱富峽水電站項(xiàng)目位于贊比亞首都盧薩卡西南90 km的凱富埃河上，在凱富埃水電站下游約16 km。項(xiàng)目為EPC融資，項(xiàng)目工期為51個(gè)月。該項(xiàng)目建成后將成為贊比亞第三大水電站，可提高贊比亞現(xiàn)有電力的38%，將為贊比亞礦業(yè)、農(nóng)業(yè)發(fā)展提供穩(wěn)定的電力保障，同時(shí)也為南部非洲電力池接入一個(gè)強(qiáng)大電源，對(duì)提高南部非洲電網(wǎng)的電力保證率起著重大作用。

下凱富峽發(fā)電廠房長(zhǎng)為129 m，高為67.8 m，其中下部結(jié)構(gòu)高為48.5 m，上部結(jié)構(gòu)高為19.3 m。一期主體混凝土為9.6萬m3，分倉358個(gè)。

中水十一局外加劑廠于2016年10月中標(biāo)下凱富峽外加劑采購項(xiàng)目，供應(yīng)的產(chǎn)品為聚羧酸高性能減水劑(主要用于廠房)、萘系減水劑(主要用于碾壓混凝土大壩)和緩凝劑。

2 聚羧酸減水劑特點(diǎn)及原理

近些年來，國內(nèi)外混凝土配制和施工技術(shù)取得了很大的進(jìn)步，高性能混凝土、自密實(shí)混凝土應(yīng)用越來越廣泛。聚羧酸系減水劑的特點(diǎn)是其分子結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性強(qiáng)，分子結(jié)構(gòu)呈梳形，其性能受單體種類、分子排列方法、分子量及分布等因素影響，呈現(xiàn)出摻量小、減水率高、保坍性能好、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，因而該減水劑在混凝土中得到了廣泛應(yīng)用。其減水分散機(jī)理是聚羧酸分子通過在水泥顆粒上吸附而發(fā)揮分散作用，將水泥顆粒中的水分子釋放出來，達(dá)到減水分散的作用。其緩釋作用機(jī)理是在分子結(jié)構(gòu)中加入以憎水酯基為主的功能基團(tuán)，在堿性溶液中逐漸水解，水解產(chǎn)物逐漸擴(kuò)散至水中，起到后期減水分散的作用。

3 影響因素

贊比亞下凱富峽項(xiàng)目所用的水泥、粉煤灰等原材料區(qū)別于國內(nèi)，其中水泥為當(dāng)?shù)厣a(chǎn)的拉法基水泥，粉煤灰為曼巴粉煤灰，二者的化學(xué)成分和物理性能分別見表1～表3。從表1和表2可看出，拉法基水泥所用的原料種類、成分及生產(chǎn)工藝與國內(nèi)水泥截然不同，其性能也與國內(nèi)水泥有較大差異，如水泥比表面積大，熟料比例較高，混合材少，因而對(duì)減水劑的分散性能要求更高，要求減水劑具有更高的減水率和更好的坍落度。從表3可以看出，曼巴粉煤灰顆粒較粗，需水量比大，燒失量大，對(duì)減水劑吸附效應(yīng)明顯，滿足美國ASTM C618標(biāo)準(zhǔn)。

表1 拉法基水泥化學(xué)成分 %

表2 拉法基水泥物理性能

表3 曼巴粉煤灰性能指標(biāo)

4 研究解決的問題

拉法基水泥的特點(diǎn)導(dǎo)致聚羧酸減水劑和其適應(yīng)性較差，混凝土初始狀態(tài)難打開，通過疊加曼巴灰需水量比大及吸附等作用，并增加母液用量，混凝土和易性仍然不理想，保坍性能也較差。為此，需要通過對(duì)聚羧酸母液及成品進(jìn)行調(diào)整，解決聚羧酸減水劑與項(xiàng)目所用材料適應(yīng)性差、混凝土和易性差的問題。

5 調(diào)整過程

項(xiàng)目伊始，技術(shù)人員前往下凱富峽項(xiàng)目進(jìn)行減水劑配方調(diào)整，選用已在國內(nèi)應(yīng)用較成熟的羧酸母液，前期通過配方復(fù)配調(diào)整，減水率、保坍效果基本能滿足項(xiàng)目技術(shù)要求。但由于拉法基水泥對(duì)聚羧酸減水劑的高吸附性，導(dǎo)致調(diào)整出來的配方母液用量比國內(nèi)同等摻量下的用量多近一倍，成本大大超過了預(yù)算。為此，根據(jù)該水泥特點(diǎn)，從改變聚羧酸母液分子結(jié)構(gòu)的方向出發(fā)，對(duì)減水劑進(jìn)行了重新調(diào)整。

針對(duì)拉法基水泥減水率需求高的特點(diǎn)，調(diào)整了減水母液合成中的酸醚比，減小了側(cè)鏈密度，提高了母液分子對(duì)水泥顆粒的分散性，達(dá)到了高減水的效果；另外，加入高保坍母液，調(diào)整高保坍母液中的酸酯比，延長(zhǎng)了保坍母液的保坍性能；同時(shí)還加入兼具減水和保坍性能的綜合性母液，在混凝土保持性中起到過渡作用，三種母液各具特點(diǎn)，經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，找到各母液最佳摻入比例，達(dá)到最優(yōu)的效果。針對(duì)項(xiàng)目所處的條件(當(dāng)?shù)貧鉁剌^高)，在復(fù)配聚羧酸減水劑時(shí)還添加適合當(dāng)?shù)貧夂蚝褪┕すに嚨木從M分，以滿足施工要求。

施工中期砂子含泥量變大，砂子含泥量由初期的3.0%～4.0%增大到6.0%，最高時(shí)達(dá)到6.4%，造成混凝土坍落度損失過快，滿足不了施工要求。針對(duì)此問題，再次對(duì)減水劑母液進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，通過分子結(jié)構(gòu)調(diào)整改變減水劑在水泥顆粒表面的吸附量和吸附速率，使混凝土的流動(dòng)性隨時(shí)間的延長(zhǎng)不降低。同時(shí)在聚羧酸減水劑復(fù)配時(shí)加入高抗泥組分，使其滿足項(xiàng)目施工要求。

6 實(shí)施效果

經(jīng)過調(diào)整后的聚羧酸高性能減水劑的性能指標(biāo)見表4，可以看出，該減水劑減水率高(≮28%)，強(qiáng)度提升大，保坍性能好，拌制出來的混凝土和易性好，便于施工，完全滿足項(xiàng)目施工要求。

表4 SN-JG聚羧酸高性能減水劑性能指標(biāo)(依據(jù)ASTM C494標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè))

7 技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

供應(yīng)下凱富峽項(xiàng)目的SN-JG聚羧酸高性能減水劑，技術(shù)指標(biāo)達(dá)到美國ASTM C494 TYPE G—2017標(biāo)準(zhǔn)和英國BS EN-934-2—2009標(biāo)準(zhǔn)要求，滿足項(xiàng)目施工要求。產(chǎn)品性能不亞于非洲市場(chǎng)外加劑主要占據(jù)者巴斯夫減水劑。同時(shí)，調(diào)整過的聚羧酸減水劑母液合成采用聚醚型一步合成法，工藝簡(jiǎn)單，復(fù)配出來的聚羧酸減水劑配方合理，成本相對(duì)之前有一定降低，相對(duì)于當(dāng)?shù)仄渌麥p水劑，1 t產(chǎn)品價(jià)格更低，單方混凝土摻入量更少，對(duì)于項(xiàng)目外加劑材料成本來說，能夠節(jié)省一筆可觀的費(fèi)用。

8 結(jié)語

非洲、南美等國家經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，推動(dòng)了外加劑行業(yè)的發(fā)展，全球混凝土外加劑行業(yè)正處于上漲的趨勢(shì)。國內(nèi)外加劑企業(yè)對(duì)聚羧酸減水劑的研究已開展多年，并在國內(nèi)各大工程中廣泛應(yīng)用，有著較豐富的工程經(jīng)驗(yàn)。在國內(nèi)外加劑行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的局面下，隨著“一帶一路”建設(shè)的展開，國內(nèi)廠商應(yīng)發(fā)揮國內(nèi)外加劑產(chǎn)品的質(zhì)量和價(jià)格優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而打開廣闊的國際市場(chǎng)。