降低聚羧酸系減水劑敏感度的復(fù)配技術(shù)

王海濤，孫建英

（ 1. 天津市飛龍砼外加劑有限公司，天津 300400； 2. 天津市龍濤混凝土有限公司，天津 300400）

0 引言

聚羧酸系減水劑作為一種新型高性能減水劑，具有減水率高、混凝土坍落度保持好、混凝土收縮率低等性能優(yōu)勢(shì)，同時(shí)不含甲醛等有害物質(zhì)，是綠色環(huán)保型混凝土外加劑。但由于原材料質(zhì)量波動(dòng)以及摻量、單方用水量的波動(dòng)對(duì)新拌混凝土工作性能有很大的影響，給商品混凝土澆筑施工造成不利影響，甚至?xí)斐苫炷凉こ藤|(zhì)量事故。

目前，如何降低聚羧酸系外加劑敏感度是其推廣應(yīng)用中的難題。筆者在為天津眾多商品混凝土站提供復(fù)配技術(shù)服務(wù)的大量實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)除應(yīng)用具有高減水及高保塑母液以外，基于保水劑的機(jī)理，結(jié)合不同水泥的水化速率及需水量的大小，優(yōu)選出不同種類能在混凝土中發(fā)揮其增稠保水作用功能的組分，有效改善了混凝土的泵送施工工作性能。在保證優(yōu)良工作性能的前提下，混凝土的整體密實(shí)度得到明顯提高，耐久性也達(dá)到確實(shí)保障，真正發(fā)揮了聚羧酸高性能減水劑的正確合理使用，使商品混凝土達(dá)到高性能混凝土的目的。以此復(fù)配思路所形成的泵送型聚羧酸產(chǎn)品，已在京津唐市場(chǎng)中成功確立了主導(dǎo)地位，并為提高我廠外加劑技術(shù)服務(wù)水平贏得良好口碑。本文以復(fù)配天津?yàn)I海新區(qū)某商混站實(shí)例予以研究探討。

1 工程特點(diǎn)及技術(shù)要求

本工程屬于天津市濱海新區(qū)重點(diǎn)工程項(xiàng)目。該項(xiàng)目位于天津市中新生態(tài)城核心區(qū)，工程地質(zhì)條件復(fù)雜，且采用新工藝施工技術(shù)，對(duì)混凝土環(huán)保、耐久性能也有嚴(yán)格要求。在對(duì)商品混凝土澆筑過程中施工性能提出更高技術(shù)要求。

2 原材料情況及混凝土拌合物工作性能對(duì)比

2.1 原材料選用情況

水泥：選用唐山冀東水泥股份有限公司 P·O42.5R 水泥。

礦粉：選用天津地區(qū)某廠 S95 級(jí)礦粉。

粉煤灰：選用天津地區(qū)某廠Ⅰ級(jí)粉煤灰。

聚羧酸系減水劑：某廠復(fù)配產(chǎn)品 PC-1 聚羧酸高性能減水劑；筆者單位產(chǎn)品 JFL-a 聚羧酸高性能減水劑，JFL-b 聚羧酸高性能減水劑，及最終選定的復(fù)配產(chǎn)品 JFL-c（JFL-a 與JFL-b的復(fù)合產(chǎn)品） 聚羧酸高性能減水劑。

碎石：連續(xù)級(jí)配 5～25mm 碎石。

河砂：細(xì)度模數(shù) 2.6，Ⅱ 區(qū)中砂，綏中砂。

水：自來水。

2.2 混凝土拌合物工作性能及耐久性能對(duì)比試驗(yàn)

混凝土拌合物性能對(duì)比試驗(yàn)按照現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn) GB/T50080—2002《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行檢測(cè)，選用商品混凝土生產(chǎn)中較為常見的普通 C30、C40 強(qiáng)度等級(jí)配合比作為試驗(yàn)配合比。對(duì)比試驗(yàn)如下：

（1）選用不同外加劑摻量對(duì)比不同品種聚羧酸產(chǎn)品性能變化情況，結(jié)果見表 1、表 2。

表 1 在最佳外加劑摻量情況下的坍落度及擴(kuò)展度

表 2 在不同外加劑摻量情況下的坍落度及擴(kuò)展度變化

表 2 中的試驗(yàn)為外加劑增減摻量后的效果，結(jié)果顯示，摻量變化對(duì) PC-1、JFL-a、JFL-b 影響很大，說明這三種外加劑對(duì)摻量敏感性高，而 JFL-c 對(duì)摻量變化敏感性相對(duì)穩(wěn)定。

（2）在最佳外加劑摻量下，刻意增大單方用水量時(shí)混凝土和易性變化情況，結(jié)果見表 3。

表 3 聚羧酸同摻量增大單方用水量情況下混凝土工作性能變化情況

表 3 中混凝土單方用水量變化對(duì)使用 PC-1、JFL-a、JFL-b 的混凝土容易導(dǎo)致其離析現(xiàn)象發(fā)生，表明用水量過飽時(shí)，此三種外加劑保水性能有點(diǎn)捉襟見肘，而 JFL-c 保水性能卻有很好的效果。

（3）對(duì)比不同品種外加劑產(chǎn)品坍落度保留值，結(jié)果見表4。

從表 4 中可以看出使用 PC-1、JFL-a、JFL-b 的混凝土坍落度及擴(kuò)展度的經(jīng)時(shí)損失相對(duì)較大，JFL-c 混凝土坍落度及擴(kuò)展度的經(jīng)時(shí)損失相對(duì)較小。

（4）對(duì)比不同品種增稠組分在不同比例下對(duì)混凝土強(qiáng)度指標(biāo)及密實(shí)度的影響，結(jié)果見表 5，以及不同品種增稠組分在不同比例下對(duì)混凝土和易性及泌水率的影響，結(jié)果見表 6。

表 6 復(fù)配不同品種及比例的增稠劑對(duì)混凝土的泌水率變化（30℃）

從表 5 中各品種外加劑的 7d、28d 強(qiáng)度指標(biāo)及電通量法試驗(yàn)，結(jié)果表明使用 JFL-c 的混凝土不僅有很好的施工性能，強(qiáng)度和密實(shí)度也很好。

表 4 不同外加劑產(chǎn)品的混凝土坍落度經(jīng)時(shí)損失

表 5 混凝土的強(qiáng)度指標(biāo)及密實(shí)度

2.3 試驗(yàn)結(jié)果及對(duì)比分析

通過以上試驗(yàn)對(duì)比分析，綜合考慮最終選定 JFL-c5 復(fù)合型產(chǎn)品。無論從摻量經(jīng)濟(jì)性考慮，還是從混凝土拌合物性能上看，如減水率、保坍性能、增稠保水效果上均優(yōu)于以上三種外加劑。筆者根據(jù)不同種類的增稠劑品種在水溶液中具

圖 3 中的的數(shù)據(jù)表明，加入檸檬酸的 Ca(OH)2飽和溶液中的 Ca(OH)2的濃度高于對(duì)照組，且隨著檸檬酸摻量的增加，Ca2+的濃度呈先上升后下降的趨勢(shì)，適當(dāng)摻量的檸檬酸可起到較好的緩凝效果，過大或者過小會(huì)使緩凝作用降低。

由上述分析預(yù)測(cè)混凝土中可能出現(xiàn)的情況：由于檸檬酸能提高 Ca(OH)2飽和溶液的溶解度，可能影響水泥水化的進(jìn)行，主要原因是羧基在堿性介質(zhì)中與游離的 Ca2+形成不穩(wěn)定的絡(luò)合物，降低了液相中 Ca2+的濃度，對(duì)水泥的水化起到抑制作用，產(chǎn)生緩凝作用。由于檸檬酸能與 Ca(OH)2飽和溶液中的 Ca2+的形成不穩(wěn)定的絡(luò)合物，使孔隙溶液中的 Ca2+濃度呈過飽和狀態(tài)，說明檸檬酸可能有利于混凝土碳化反應(yīng)的進(jìn)行。

3 結(jié)論

根據(jù)以上分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以得出以下結(jié)論：

（1）三聚磷酸鈉、葡萄糖酸鈉、檸檬酸對(duì)水泥水化產(chǎn)物Ca(OH)2飽和溶液的溶解度都有影響。

（2）葡萄糖酸鈉、檸檬酸和三聚磷酸鈉對(duì) Ca(OH)2飽和溶液溶解度的作用相反，主要原因是三聚磷酸鈉在溶液中與Ca(OH)2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)中生成沉淀，從而降低 Ca(OH)2飽和溶液的溶解度；葡萄糖酸鈉、檸檬酸在反應(yīng)過程中有絡(luò)合物的形成，相當(dāng)于加入弱電解質(zhì)，間接增加 Ca(OH)2飽和溶液的溶解度。

（3）混凝土碳化過程包括三大步：外界二氧化碳進(jìn)入混凝土孔隙并溶解于孔隙中水分，形成碳酸；水泥石中 Ca(OH)2溶解；Ca(OH)2與碳酸發(fā)生中和反應(yīng)。所以 Ca(OH)2飽和溶解度的提高可能使混凝土的抗碳化性能下降，這還需進(jìn)一步的試驗(yàn)證明。

[1] 楊斌. 混凝土碳化的影響因素及其控制措施的探討[J]. 廣西質(zhì)量監(jiān)督導(dǎo)報(bào)，2010: 48.

[2]池永，姜國華. 混凝土碳化的影響因素及應(yīng)對(duì)措施[J]. 山西建筑，2009,35(8): 178.

[3] 孟令強(qiáng). 高性能混凝土碳化因素與控制措施[J]. 建筑科學(xué)，2010, 26 (2): 36-38.

[4] 王福川. 土木工程材料[M]. 北京：中國建材工業(yè)出版社，2001: 102.