SPS-8P聚羧酸減水劑在C60預(yù)拌混凝土中的應(yīng)用

王鳳麗，宋長清，吳菊珍

（蘇州市澄湖混凝土有限公司，江蘇 蘇州 215000）

SPS-8P聚羧酸減水劑在C60預(yù)拌混凝土中的應(yīng)用

王鳳麗，宋長清，吳菊珍

（蘇州市澄湖混凝土有限公司，江蘇 蘇州 215000）

采用由甲基烯基聚氧乙烯醚聚氧丙烯醚直接與不飽和丙烯酸及含有酰胺基、磺酸基團(tuán)的活性單體合成的醚類聚羧酸減水劑為母料，加以緩凝劑、引氣劑、消泡劑、增稠劑等物理復(fù)配而成的 SPS-8P 聚羧酸減水劑（緩凝型）具有高減水、保坍、低收縮、耐久性好等系列特點(diǎn)，已成功用于 C60 預(yù)拌混凝土工程中，可以生產(chǎn)“勻質(zhì)性混凝土”。

醚類聚羧酸減水劑；勻質(zhì)性混凝土；適宜摻量；保坍

0 前言

聚羧酸高效減水劑是配制高強(qiáng)高性能混凝土的重要組成材料。1981 年日本觸媒化學(xué)公司首先研制成聚羧酸高效減水劑并于 1986 年把產(chǎn)品投入市場。我國上海市建筑科學(xué)研究院于 2003 年首先研制以聚乙二醇單甲醚（MPEG）與甲基丙烯酸為主原料先聚合成一個(gè)大單體，通過與丙烯酸共聚，制得聚羧酸系減水劑已成功用于上海磁懸浮高精度軌道梁、上海東海大橋。進(jìn)入 21 世紀(jì)，這多年來，聚羧酸減水劑在品種、質(zhì)量方面都迅速發(fā)展，用于高速鐵路、高速公路、杭州灣跨海大橋及上海中心高泵程高層建筑工程等重點(diǎn)工程中。

聚羧酸減水劑是一種分子結(jié)構(gòu)有羧基的接枝共聚物，它是一種表面活性劑，表面張力大約 30～40mN/m，其分子是梳形結(jié)構(gòu)，主鏈上帶極性較強(qiáng)的多個(gè)活性基團(tuán)，側(cè)鏈帶有親水活性基團(tuán)，主要通過不飽和單體在引發(fā)劑作用下共聚而成，或者采用氧化—還原反應(yīng)，鏈轉(zhuǎn)移劑控制分子量，一步法水中自由基聚合而成。它的超強(qiáng)分散能力是由強(qiáng)靜電斥力和空間位阻效應(yīng)疊加而成。具有低摻量、高減水率、高增強(qiáng)效果和高保塑性、高耐久性、低收縮優(yōu)異的抗凍性等特點(diǎn)。

目前聚羧酸減水劑的原材料已能國產(chǎn)化，產(chǎn)品成本已比較合理，最近已在預(yù)拌混凝土行業(yè)中規(guī)模應(yīng)用，逐步取代以往的產(chǎn)品。以前配制 C60 高強(qiáng)混凝土均采用改性 β-萘磺酸甲醛縮合物減水劑或者采用脂肪族減水劑或是二者合用。由于聚羧酸減水劑的綜合能力大大超越以前的兩種，所以通過物理復(fù)配改性的 SPS-8P 聚羧酸減水劑通過 C60 高強(qiáng)混凝土試配論證，事實(shí)證明適用于配制 C60 預(yù)拌混凝土，可以保證生產(chǎn)勻質(zhì)混凝土，在現(xiàn)場無需再次調(diào)配，保證商品混凝土的生產(chǎn)、運(yùn)輸、泵送澆筑，加快運(yùn)輸車輛的周轉(zhuǎn)，提高了硬化混凝土的各種性能。

蘇州市澄湖混凝土有限公司將 SPS-8P 聚羧酸減水劑已成功用于江蘇蘇州浩遠(yuǎn)弘天大廈 C60 墻柱混凝土（約 1 萬立方米混凝土）和清華紫光大廈 C60 墻柱混凝土（約 1 萬立方米混凝土），取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

1 SPS-8P 聚羧酸減水劑的組成

SPS-8P 聚羧酸減水劑是由醚類聚羧酸減水劑母液，加以緩凝劑、引氣劑、消泡劑、增稠劑等復(fù)配而成的粘稠液體。它具有減水、保坍、低收縮、低氯、低堿，對鋼筋無銹蝕作用等綜合性能。

醚類聚羧酸減水劑是采用甲基烯基聚氧乙烯醚、聚氧丙烯醚與丙烯酸及含有酰胺基、磺酸基的活性單體，采用氧化還原體系（雙氧水、抗壞血酸）一步法溫水中自由相基聚合，獲得梳狀結(jié)構(gòu)的減水劑。該產(chǎn)品在較長鏈及側(cè)鏈上有活性基團(tuán)如醚鏈、羧酸基團(tuán)，聚氧乙烯烷基醚及酰胺基團(tuán)、磺酸基團(tuán)等，它被水泥吸附后，不僅有強(qiáng)大的空間位阻效應(yīng)，還有大量強(qiáng)極性羧基基團(tuán)吸附在水泥顆粒上，使水泥顆粒帶上負(fù)電荷，使水泥顆粒之間產(chǎn)生靜電排斥作用。

根據(jù)氣溫的高低和運(yùn)輸距離的長短，添加適量的緩凝劑（如葡萄糖酸鈉、有機(jī)磷酸鹽）、引氣劑（如烷基硫酸鹽和烷基聚乙二醇醚硫酸鹽）和消泡劑、增稠劑等，使改性復(fù)合產(chǎn)品具有對水泥的相容性，配制的水泥混凝土具有良好的和易性、粘聚性、可泵性。

2 SPS-8P聚羧酸減水劑的性能

SPS-8P 聚羧酸減水劑（緩凝型）委托上海市建筑科學(xué)研究院檢測站按照 GB 8076－2008《混凝土外加劑》進(jìn)行檢測其檢驗(yàn)結(jié)果見表 1。

表 1 SPS-8P 摻入混凝土中性能

由上面檢測結(jié)果可以看出：SPS-8P 聚羧酸減水劑按照GB 8076—2008《混凝土外加劑》檢測，產(chǎn)品合格，具有高減水、低收縮和良好的抗凍融循環(huán)性能。

3 以 SPS-8P 聚羧酸減水劑配制 C60 預(yù)拌泵送混凝土

3.1 原材料

（1）水泥

選用湖州煤山南方水泥公司的 P·O52.5 普通硅酸鹽水泥，其性能見表 2。

表 2 P·O52.5 水泥性能

（2） 石子

浙江湖州，粒徑為 5～25mm 連續(xù)級配碎石，性能見表3。

表 3 石子性能

（3）中砂

贛江產(chǎn)中砂，其性能見表 4。

表 4 砂性能

（4）礦粉

采用張家港永鋼礦粉 S95 級，其性能檢驗(yàn)結(jié)果見表 5。

表 5 礦粉性能

（5）粉煤灰

Ⅰ級灰，蘇州華望新型建材有限公司產(chǎn)，其性能見表6。

表 6 Ⅰ級粉煤灰的性能 %

（6）外加劑

SPS-8P 聚羧酸減水劑，上海申立建材有限公司產(chǎn)，其性能見表 7。

表 7 外加劑性能

3.2 C60 商品泵送混凝土的配合比設(shè)計(jì)與試配

按照 JGJ55－2011 《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》，7.3高強(qiáng)混凝土的設(shè)計(jì)要求，采用三個(gè)不同的配合比進(jìn)行混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)，三個(gè)配合比的水膠比差值為 0.02。C60 混凝土配合比見表 8。

表 8 C60 混凝土配合比

新拌混凝土的性能和抗壓強(qiáng)度，見表 9。

表 9 混凝土工作性能及抗壓強(qiáng)度

3.3 C60 施工配合比

選定試驗(yàn)序號 2 為施工配合比，通過六組試塊驗(yàn)證，28d 平均抗壓強(qiáng)度為 70.9MPa，彈性模量為 42.5GPa；混凝土總堿量為 2.2kg/m3；氯離子含量為 0.027%；電通量為530C，特征性能數(shù)據(jù)符合工程設(shè)計(jì)要求（總堿量要求小于3kg/m3混凝土；電通量小于 1000C）。

4 SPS-8P聚羧減水劑在C60預(yù)拌混凝土中應(yīng)用

工程實(shí)例：江蘇蘇州浩遠(yuǎn)弘天大廈工程

該工程是現(xiàn)澆混凝土框架、剪力墻工程，地下室三層面積3萬平方米，地上 33 層面積 10 平方米；總高 148 米，由主樓和裙樓組成，屬星級商務(wù)酒店。主樓從地下室負(fù)三層至地上十七層的墻柱強(qiáng)度等級設(shè)計(jì)全部為 C60，混凝土總用量為 1萬立方米。

該工程第一次澆注地下室負(fù)三層墻柱時(shí)，C60 混凝方量1350m3，要求在 12～14h 內(nèi)澆注完畢。根據(jù)要求和現(xiàn)場情況，布三臺泵車同時(shí)澆注，配備 35 輛攪拌運(yùn)輸車。在生產(chǎn)過程中，試驗(yàn)室嚴(yán)格控制原材料質(zhì)量，并加強(qiáng)混凝土出廠坍落度的控制，對現(xiàn)場進(jìn)行跟蹤，派員觀察現(xiàn)場混凝的流動(dòng)性及和易性，并按照每 200 立方米的取樣頻率進(jìn)行混凝土出廠檢驗(yàn)。C60 混凝攪拌時(shí)間不少于 60s。在生產(chǎn)攪拌時(shí)，對原材料進(jìn)行電腦監(jiān)控，保證骨料稱量誤差在 2% 以內(nèi)，減水劑和水、粉狀稱量誤差在 1% 以內(nèi)。

該工程整個(gè)地下室 C60 混凝土 4350m3，出廠檢驗(yàn)制作標(biāo)準(zhǔn)試塊 25 組；mfcu大于67.8MPa ；fcu,min大于 62.5MPa，該結(jié)果符合 GB/T 50107—2010《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，滿足工程設(shè)計(jì)的強(qiáng)度要求。

在澆注過程中，混凝土和易性好、可泵性好，保證了先進(jìn)的泵送施工工藝。

5 結(jié)論

（1）采用 P·O52.5 普通硅酸鹽水泥、摻加 S95 磨細(xì)礦渣粉、I 級粉煤灰、中砂、5～25mm 連續(xù)級的碎石再摻加SPS-8P 聚羧酸減水劑（緩凝型），可以配制生產(chǎn) C60 商品泵送混凝土，其坍落度損失小、混凝土和易性好，減少了用水量，節(jié)約了水泥用量。在保證混凝土強(qiáng)度的同時(shí)，降低了混凝土的粘稠度，改善了高強(qiáng)度等級混凝土的工作性，保證了混凝土的勻質(zhì)性。

（2）生產(chǎn) C60 強(qiáng)度等級混凝土?xí)r，要嚴(yán)格控制用水量，控制擴(kuò)展度 500～600mm 之間，保證混凝土有較大的流動(dòng)性。如果擴(kuò)展度太大的話，混凝土容易出現(xiàn)板結(jié)，扒地現(xiàn)象，不宜施工。

（3）生產(chǎn)過程中，萬一遇到材料有變化或含水量變化較大時(shí)，特別要嚴(yán)格控制用水量及外加劑的適宜摻量，以調(diào)整混凝土的坍落度及流動(dòng)性，確保混凝土必須有良好工作性。

（4）必須注意 SPS-8P 聚羧酸減水劑不能與萘系減水劑混合使用，一旦發(fā)生會影響混凝土減水率和保坍性及強(qiáng)度。

（5）聚羧酸減水劑應(yīng)儲存在聚乙烯塑料桶中，避免日光直曬，摻入混凝土中應(yīng)適當(dāng)延長混凝土的攪拌時(shí)間，視生產(chǎn)實(shí)際設(shè)備情況而定。

（6）聚羧酸減水劑具有環(huán)保、節(jié)能、降耗，對人體健康無危害的產(chǎn)品，相信隨著在工程中實(shí)際應(yīng)用，將逐步取代萘系和脂肪族減水劑。

[1] 高性能預(yù)制構(gòu)件中用聚羧酸系混凝土高效減水劑合成方法，ZL201210312338.1．

[2] 麻秀星，等．徐放型聚羧酸系減水劑合成研究[J]，材料導(dǎo)報(bào)，2010，24(10)：55-58．

[3] Prof.DR.Jonann Plank.An Overview of current PCE Superplasticizer Technology .聚羧酸系高性能減水劑制備、性能與應(yīng)用技術(shù)新進(jìn)展[M]，北京工業(yè)大學(xué)出版社，2013(5)：3-15.

［通訊地址］江蘇省蘇州市相城區(qū)蘇州澄湖混凝土有限公司（215000）

Application of SPS-8P polycarboxylate superplasticizer in C60 ready-mixed concrete

Wang Fengli, Song Changqing, Wu Juzhen
(Suzhou Cheng Hu Concrete Co., Ltd.,Suzhou Jiangsu 215000)

By using methyl allyl polyoxyethylene polyoxypropylene ether directly with unsaturated acrylic acid and containing amide groups, sulfonic acid groups active monomer synthesis of ether type polycarboxylic acid superplasticizer as masterbatches, be retarder, air entraining agent, defoaming agent, thickener and other physical compounded SPS-8P polycarboxylate superplasticizer agent (retarder) , which has high water reducing, water, low shrinkage, good durability , etc. It has been successfully used in C60 ready mixed concrete engineering.

ether polycarboxylate superplasticizer; homogeneity of concrete; appropriate content; slump

王鳳麗（1971－），大學(xué)本科，工程師，主要從事商品混凝土和外加劑應(yīng)用研究和質(zhì)量管理。