聚羧酸系高性能减水剂在混凝土中的应用
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【摘要】本文首先叙述了聚羧酸系高性能减水剂的作用机理及其特点，进而从工程试验上分析得出，掺加聚羧酸系高性能减水剂，可配制出高性能高强度的混凝土。
【关键词】聚羧酸系高性能减水剂；混凝土；工程应用
1 前言
聚羧酸系高性能减水剂是一种新型的混凝土减水剂，是一种“环保、节能、降耗”新理念的减水剂，是一种用于配制高流动性混凝土的由带聚氧乙烯基的不饱和大单体和不饱和羧酸或羧酸衍生物单体共聚而成的聚合物，具有极高的减水率、很好的控制混凝土坍落度损失功能、良好的施工和易性、良好的强度发展、优异的耐久性等特点，成为了配制高性能混凝土的首先外加剂。目前，聚羧酸系高性能减水剂已广泛应用于市政和港口等基础设施、轨道交通工程、水利工程、桥梁工程、工业、民用与公共建筑工程当中。在此，本文将简要阐述聚羧酸系高性能减水剂在混凝土工程中的应用，以供参考。
2 聚羧酸系高性能减水剂的相关概述
2.1 聚羧酸系高性能减水剂的作用机理
即：聚羧酸系减水剂的分子结构含有羟基（-OH）、羧基(-COO-)、磺酸基(-SO3-)、聚氧乙烯基(-OCH2CH2-)等功能性官能团，一方面主链吸附在水泥颗粒表面阻止颗粒与水接触，同时羧基(-COO-)提供静电斥力，另一方面聚氧乙烯基(-OCH2CH2-)长侧链产生空间位阻效应，分散水泥颗粒，同时大大增加了水泥层的厚度，延缓水泥水化，使之在低水灰比更有效地增加混凝土的工作性，坍落度损失更小。
2.2 聚羧酸系高性能减水剂的优点
2.2.1 掺量小，减水效果好。聚羧酸系减水剂具有较高的减水率（在坍落度相同的条件下，减水率可达35％以上），能降低混凝土单位体积用水量，且与水泥的适应性较好，掺量为水泥用量的0.2％～0.3％，提高掺和料的用量，适用于配制高性能与高强度的泵送混凝土。
2.2.2 增强效果潜力大。在水泥用量与坍落度不变的情况下，早期强度提高70％以上，28d强度提高40％以上。
2.2.3 低收缩，具有一定的引气量。总碱含量低。
2.2.4 在生产过程中不产生污染，对自然环境无不利影响。且通过掺加聚羧酸系减水剂，可提高矿渣粉或粉煤灰对水泥的替代量，大大降低了混凝土生产成本。
2.2.5 一般，不会出现因流动性下降及离析、泌水、板结造成堵管塞泵现象。
2.2.6 浇注后混凝土外观光泽密实，现场抗压强度评定合格，结构体没有出现裂纹。
3 聚羧酸系高性能减水剂在混凝土中的应用试验
3.1 工程试验内容
3.1.1 水泥选择P.O42.5R，初凝时间为2:42（h：min）、终凝时间为3:55（h：min），28d抗压强度为62.9MPa。
3.1.2 粉煤灰选择Ⅰ级以上粉煤灰，细度≤10.0%，需水量≤92%。
3.1.3 膨胀剂，选择有利于混凝土因含浆量而产生较大的收缩的膨胀剂，如UEA低碱膨胀剂。
3.1.4 骨料：采用活性天然中砂，细度模数为2.6，含泥量≤2.5%，泥块含量≤0.5%；采用0.5-1.6cm卵石和0.5-2.0cm碎石混合使用。
3.1.5 外加剂：选择聚羧酸系高性能减水剂，其各项性能见表1.
3.1.6 配合比的确定
根据工程对混凝土的强度要求，水胶比为0.32，粉煤灰用量为100-115 kg/m3，膨胀剂掺量为4.5%，混凝土配合比为：水泥：水：砂：石：粉煤灰：外加剂=415:170:819:876:100:10.0。
3.2 试验结果分析
从试验数据可以看出：（1）在本试验中所配制出来的混凝土初始坍落度为245mm，初始坍扩度为630mm，含气量为2.5%，泌水率为0，相对压力泌水率为32%，可很好地满足（JGJT10-2010）《混凝土泵送施工技术规程》中对相对压力泌水率的要求。（2）实践证明，环境温度对该混凝土的坍落度、坍扩度的影响较小，当环境温度分别为20℃、30℃、38℃时，混凝土坍落度在停留了6h后仍分别保持在240mm左右，坍扩度为600mm左右，仍非常适合泵用。（3）该混凝土抗压强度发展情况良好，免振抗压强度比为96.4%，可很好地满足工程所要求的抗压强度比。（4）该混凝土静压弹性模量为37.3×103MPa，满足混凝土结构设计规范要求。
3.3 混凝土生产及施工过程的质量控制
3.3.1 为保证搅拌均匀，改变传统上料顺序，即为：砂+石+水泥+掺合料+部分水+搅拌30-40s→加掺入外加剂的其余部分水→继续搅拌至180s→出料。
3.3.2 在上料的过程中，应根据对混凝土加水情况的监控，根据实测含水量来随时调整混凝土单方用水量，以确保其是最佳含水量。
3.3.3 根据运距、交通状况以及浇注进度，来确定混凝土的出料时间。为避免影响混凝土的流动性等指标，从出厂运输到浇筑完成的时间应不超过2h。另外，在运输的过程中，严格禁止向地泵和罐车中的混凝土里加水，以免影响强度。为保持新拌混凝土的可塑性，使用6m3罐车装入3 m3混凝土进行运输。
3.3.4 聚羧酸高性能减水剂在使用时，一定要避开萘系外加剂分别存放，单独设置上料管线。
3.3.5 由于原材料的波动变化会使聚羧酸系外加剂在使用过程的质量控制出现一定的难度，因此在工程的使用过程中，应根据混凝土生产单位原材料的不同情况，选择适宜的聚羧酸盐减水率及合适的掺加量来达到理想的效果，满足工程的要求。
3.3.6 由于聚羧酸系高性能减水剂具有高减水率低掺量的特点，当配制聚羧酸系减水剂的混凝土时，应严格按照经试配后的最佳掺量和用水量进行计量，并要求计量设备和计量精度必须准确和灵敏。否则，当聚羧酸高效减水剂的超掺量时，会产生离析、泌水、板结或含气量过大等不良现象。
4 结束语
综上所述，聚羧酸高性能减水剂作为新型的减水剂，具有减水率高、坍落度保持能力高、收缩率比低、含气量低、含碱量低、绿色环保等显著点，在配制高性能和高强度的混凝土上，具有优势，可使混凝土具有良好的施工性能，同时可有效保证混凝土的绿色环保。相信随着我国施工技术的不断发展和完善，聚羧酸高性能减水剂这种环保绿色外加剂在混凝土的应用中会更加广泛。
参考文献：
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