聚羧酸在清水混凝土制備中的應(yīng)用

　　摘要：清水混凝土是指采用現(xiàn)澆工藝一次成型，且在拆除澆筑模板后不再作外部抹灰等工序，以混凝土自然色作飾面的混凝土施工工藝。清水混凝土的常見(jiàn)病中，泌水引起的水線，以及蜂窩麻麗、氣孔、黑印尤為突出。聚羧酸鹽減水劑具有低摻量、高減水、低收縮、流動(dòng)性好等特點(diǎn)，使用聚羧酸鹽堿水劑及其復(fù)配技術(shù)可以有效地防止清水混凝土的常見(jiàn)病，取得工程中比較滿意的效果。

　　關(guān)鍵詞：清水混凝土；常見(jiàn)??；聚羧酸減水劑

　　清水混凝土的配制和施工是一項(xiàng)綜合技術(shù)，特別是采用商品混凝土泵送，在遠(yuǎn)距離運(yùn)輸后，制備大體積優(yōu)質(zhì)清水混凝土，可供參考的資料較少。如何利用外加劑的復(fù)配技術(shù)，促使通過(guò)優(yōu)質(zhì)外加劑的使用，改善混凝土拌合物的分層泌水，消除混凝土的表面氣孔、水線、起砂，利用聚羧酸減水劑的低收縮性防止混凝土表面裂縫的產(chǎn)生，更是少有借鑒。本文主要針對(duì)聚羧酸鹽高效減水劑在杭甬高速公路寧波通途連接線海曙段大型立交互通口項(xiàng)目中制備大體積清水混凝土中的應(yīng)用作一總結(jié)論述。

　　1 工程概況 

　　杭甬高速公路寧波通途連接線海曙段工程北起環(huán)城北路北側(cè)，南至中山西路北側(cè)，西起規(guī)劃路、東至海韻河，立交總面積234746m2，大小橋梁12座，采用三層交通立變。橋梁最高點(diǎn)高程25m，全部采用商品混凝土制備清水混凝土，直線提供運(yùn)輸距離12km，工程項(xiàng)目質(zhì)量目標(biāo)管理要求達(dá)到魯班獎(jiǎng)，施工要求特別高，整個(gè)工程的關(guān)鍵部位是308根交叉橋墩。工程所需混凝土總方量20萬(wàn)m³。

　　2 清水混凝土的特點(diǎn)及其工程難點(diǎn)

　　所謂清水混凝土，是指采用現(xiàn)澆工藝一次成型，且在拆除撓筑摸板后，不再作外部抹灰等工序，以混凝土自然色作飾面的混凝土。

　　清水混凝土在材料選擇、模板選用、混凝土配合比、成品養(yǎng)護(hù)、施工管理都有一套獨(dú)特的實(shí)施方案和技術(shù)措施，其主要特點(diǎn)要求色澤均勻一致，表面觀感平整光滑。

　　工程技術(shù)難點(diǎn)：

　　(1)必須保證混凝土色澤基本一致。

　　(2)混凝土表面必須防止氣孔、麻面、蜂窩、水線、裂縫的產(chǎn)生。

　　(3)混凝土入模坍落度保持在14+-2cm，流動(dòng)性要好。

　　(4)混凝土的凝結(jié)時(shí)間必須適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)施工的要求。

　　寧波地區(qū)素來(lái)缺乏優(yōu)質(zhì)地材，針對(duì)工程的技術(shù)難點(diǎn)和材料的不同，必須優(yōu)先選用聚羧酸鹽減水劑，以其特有的高減水、低摻量、低收縮、流動(dòng)性好的優(yōu)點(diǎn)，運(yùn)用外加劑復(fù)配技術(shù)，防止和杜絕病害的產(chǎn)生。

　　3 聚羧酸鹽減水劑的應(yīng)用性能分析
 
　　聚羧酸鹽減水劑應(yīng)用于清水混凝土中，因工程特點(diǎn)不可能使用合成的原液，要根據(jù)需要復(fù)配緩凝劑、引氣劑等組分使用。要從聚羧酸減水劑原液性能、緩凝劑品種、消泡劑及引氣劑效果、粘稠效果解決清水混凝土中常見(jiàn)病的防治，得到新拌混凝土良好的和易性和工作性，保持漿體的適合粘度，在滿足硬化混凝土的各方面性能指標(biāo)的前提下，著重解決混凝土泌水和表面的氣孔、水線、麻面和蜂窩。

　?、倬埕人猁}減水劑原液要和使用的水泥品種相適應(yīng)。

　　聚羧酸鹽減水劑是一類梳形共聚物，主鏈上具有羧酸基陰離子基團(tuán)，側(cè)鏈具有非離子型聚醚組成，由于主側(cè)鏈中長(zhǎng)度、陰離子基團(tuán)的數(shù)量、密度的不同，所產(chǎn)生的靜電斥力和空間位阻效應(yīng)也發(fā)生變化。聚羧酸鹽因工藝各異和選擇的不同，原材料種類很多。目前以甲基丙烯酸聚乙二醇單甲醚脂化物接枝共聚生產(chǎn)的聚羧酸減水劑性能最為全面，對(duì)水泥的適應(yīng)性好。通過(guò)簡(jiǎn)單的復(fù)配技術(shù)可以滿足大多數(shù)水泥品種和不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土。

　?、诰從齽┑亩嘣獜?fù)配和合理使用是在聚羧酸鹽減水劑制備清水混凝土中的重要手段。

　　聚羧酸鹽減水劑應(yīng)用于商品清水混凝土中需要復(fù)配技術(shù)，其中緩凝劑是不可缺少的成份，用以調(diào)整混凝土的流動(dòng)性和控制坍落度損失。緩凝劑與聚羧酸鹽減水劑在復(fù)配中的相匹配范圍較窄，常用的檸檬酸羥基及衍生物、磷羥酸酯基本不相匹配，葡萄糖酸納有良好的匹配性，但對(duì)混凝土的泌水影響較大，容易引起混凝土的泌水離析，因此在選擇緩凝劑組分方面最好在采用相匹配的產(chǎn)品同時(shí)，進(jìn)行多元復(fù)配技術(shù)。既考慮混凝土坍落度的控制，又照顧到混凝土的包裹性和粘稠度。

　?、圻m量的引氣含量是改善清水混凝土性能的重要因素。

　　聚羧酸減水劑本身屬引氣型減水劑。在合成過(guò)程中由于分子結(jié)構(gòu)上的差異產(chǎn)生的引氣量不一致。在復(fù)配中，必須采用先消泡后加引氣劑，以調(diào)節(jié)含氣量的大小，解決好引氣量和混凝土黏稠度的關(guān)系。引氣劑的種類目前國(guó)內(nèi)使用的常規(guī)品種有松香熱聚物，松香皂化物和三萜皂甙類、烷基脂肪類引氣劑。前者與聚羧酸減水劑相容性差無(wú)法采用，后者有較好的相容性和穩(wěn)定性。制備清水混凝土的聚羧酸減水劑含氣量通?？刂圃?%左右，因此必須正確地計(jì)算引氣劑的摻量。

　　4 工程應(yīng)用 

　　(1)材料的選用

　　清水混凝土的制備從原材料選擇入手，正確掌握選用材料的各項(xiàng)性能，才能作出適用的配合比。以下是寧波新星公司提供的各種材料性能。

　　①水泥

　　清水混凝土采用的水泥必須使用單一廠家、同等級(jí)的普通硅酸鹽水泥，盡可能采用同一批次水泥，清水混凝土采用的水泥重點(diǎn)關(guān)注水泥的細(xì)度、C3A含量和堿含量中的可溶性堿含量，因?yàn)檫@三個(gè)指標(biāo)直接影響清水混凝土的泌水率和坍落度控制(表1)。

　　該水泥細(xì)度偏細(xì)，堿含量偏高，對(duì)坍落度損失影響較大，但對(duì)泌水控制有一定作用，所以生產(chǎn)單位要求廠方在質(zhì)量上做到穩(wěn)定生產(chǎn)。[Page]

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　　清水混凝土相比較普通混凝土而言，膠凝材料用量增多，水泥中的水化速度增快，必須適量地?fù)郊拥V粉和粉煤灰，這對(duì)于大體積混凝土中降低水化熱、防止表面裂縫也有好處(表2、表3)。

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　　清水混凝土用的砂石質(zhì)量同樣有著嚴(yán)格要求，含泥量要小，針片狀顆控含量要少，寧波新星公司采用的福建產(chǎn)中砂和本地產(chǎn)石子基本符合制備要求(表4、表5)。

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　　聚羧酸外如劑采用浙江老虎山建材有限公司的復(fù)配型產(chǎn)品，TOR809Ⅲ型緩凝高效減水劑，其性能指標(biāo)見(jiàn)表6。

　　(2)清水混凝土配合比的優(yōu)化

　　制備清水混凝土在優(yōu)化配合比中應(yīng)在滿足強(qiáng)度的前提條件下，著重把握好混凝土的泌水引氣、坍落度、流動(dòng)度的各項(xiàng)性能。

　　①為了減小清水混凝土拌合物的泌水率，并保證混凝土密實(shí)度、強(qiáng)度和耐久性，在拌合物流動(dòng)性滿足要求的前提下，混凝土用水盡可能要小(表7-表11)。

　　綜觀上述的各項(xiàng)性能對(duì)比，工程采取的下列C40清水混凝土使用的配合比（表12）滿足了施工工程的質(zhì)量要求，得到施工單位的認(rèn)可。[Page]

　　5 結(jié)論

　　(1)聚羧酸鹽高效減水劑具有高減水、低收縮的特性，是制備清水混凝土的首選材料。

　　(2)聚羧酸鹽高效減水劑采用多元復(fù)配技術(shù)，選擇相適應(yīng)的緩凝劑，引氣量控制在3%以內(nèi)，能有效控制清水混凝土的泌水，氣孔麻面等常見(jiàn)病發(fā)生。

　　(3)清水混凝土的砂率應(yīng)控制在41% - 44%范圍內(nèi)，入模坍落度應(yīng)控制在14±2cm的范圍。

　　(4)制備清水混凝土實(shí)行三摻(水泥、礦粉、粉煤灰)， 更能保證清水混凝土的黏稠度，減少用水量和外加劑摻量，降低水化速度，減少混凝土裂縫。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]趙曾龍，郭延輝，姚崧.清水混凝土及相關(guān)問(wèn)題探討.郭延輝，郭京育.聚羧酸系高性能減水劑研究與工程應(yīng)用.北京:中國(guó)鐵道出版社.2001

作者：寧波金鑫混凝土有限公司 成瑞寶
浙江老虎山建材有限公司 毛卓勛 羅永高