聚羧酸减水剂与清水混凝土的性能分析

聚羧酸减水剂与清水混凝土的性能分析

发表时间：2013-01-06T15:15:56.200Z 来源：《建筑学研究前沿》2012年11月供稿作者：赵银亮[导读] 分析清水混凝土的特性和施工工艺，并提出聚羧酸减水剂在清水混凝土设计中的应用。赵银亮（国产实业（苏州）新兴建材有限公司）摘要：分析清水混凝土的特性和施工工艺，并提出聚羧酸减水剂在清水混凝土设计中的应用。

关键词：聚羧酸；清水混凝土；隧道施工随着现代混凝土技术向高强、绿色高性能方向发展，对混凝土外加剂尤其是高效减水剂提出了更高、更全面的要求。以往传统的减水剂，如第一代的木质素系和第二代的萘磺酸盐系、磺化三聚氰胺系、氨基磺酸盐系等减水剂，由于掺量大、减水率不高(10~20%)，增强效果不甚显著，和水泥的适应性差、混凝土坍落度损失大，尤其是在生产过程中要采用工业萘、浓硫酸、甲醛等有毒有害化学物质，难免会对环境造成污染，存在不利于可持续发展等缺点，从而部分地限制了进一步的推广应用。

聚羧酸系高性能减水剂是目前世界上科技最前沿的一种高效减水剂，是减水剂发展史上的第三次重大突破，它主要通过不饱和单体在引发剂作用下发生接枝共聚，将带有活性集团的侧链接枝到聚合物的主链上，具有以下独特的优点：低掺量、高减水率，和水泥的适应性好，混凝土坍落度损失小，而且生产过程中无任何有害物质加入和排放，对环境无任何影响，是一种安全的绿色环保型高性能减水剂。 1清水混凝土在施工中存在的问题所谓清水混凝土，是指采用现浇工艺一次成型，且在拆除浇筑模板后不再作任何外部抹灰等工序，以混凝土自然色作为饰面的混凝土施工工艺。清水混凝土要求其表面必须平整光滑，棱角分明、色泽均匀、无破损和污染，外观极具装饰效果。但是尽管多数施工单位在施工中采用了优质钢模、性能优越的脱模剂以及精益求精的施工工艺，但在混凝土拆模后蜂窝麻面、水线、鱼鳞斑等缺陷仍很难避免，这些缺陷已严重阻碍了清水混凝土推广应用，尤其成了隧道施工中的一个重要难题。笔者认为：要想根本解决这个问题，除选择好钢模、脱模剂外，还必须配制施工性能优异的混凝土。

清水混凝土在模板选用、运输、浇捣及成品保护等多方面都与一般混凝土施工工艺有所不同。试验表明，混凝土施工和易性差是产生麻面、蜂窝的主要原因。施工人员施工时为了排出混凝土中的气泡往往会加大振捣力度，这样又容易形成“过振”，从而导致固体颗粒沉降，水分上浮，易离析泌水，再加上模板密封性良好，“振”出的水分不易排出，最终形成了麻面、水线、鱼鳞斑等缺陷。如果所用模板密封性不好，又容易出现‘蜂窝’，、“露筋”等现象，同样影响混凝土外观质量。笔者认为要想完全解决混凝土的和易性问题，只有从配合比设计入手，并选用性能优越的减水剂，既能使混凝土自身具有良好的易密性和排气能力，同时又具有抗离析泌水的能力。 2某隧道工程敞开段清水混凝土的配制 2.1工程说明及相关要求

某隧道工程清水混凝土结构面施工范围：敞开段侧墙的两侧墙面(包括靠地面道路挡墙侧面)2000m2；过渡段除车道两侧垂直墙体外的所有墙面1000m2；全线防冲击侧石外表面4000m2。

该工程清水混凝土外观面积大，质量要求高。侧墙立面上设计有纵向建筑分格缝，档墙立面设计有装饰凹槽，模板蝉缝与明缝纵横交错，达到装饰的效果。

2.2清水混凝土的配合比设计

根据以往的施工配合比、施工方法和施工经验，进行了大量的室内试验和生产性试验。第1阶段，将新拌混凝土从搅拌站运输到施工现场，以模仿混凝土经时损失后造成的影响，按照现场情况装入安装好的试验段钢模内，让现场施工振捣操作人员用高频振捣棒分层浇筑振捣，拆模后对不同的振捣工、不同的振捣时间、不同的振捣方案、不同的脱模剂进行了比较，尤其对不同的减水剂，得出以下的结论： (1)聚羧酸系减水剂与水泥的相融性好，即使掺量较低时也能使混凝土具有高的流动性，同时还有相当大的减水和增稠效果，混凝土分层和泌水现象得到较大改善，抗离析能力大大提高，90min经时损失小于15%。

(2)坍落度控制在130~180mm效果最佳。

(3)压力泌水率比应小于20%。

(4)振捣时间控制在30~35s，l0min后复振一次效果更好。

(5)分层厚度30~40cm为宜，振捣棒抽出速度为70mm/s 。

通过第1阶段的试验，发现粘度系数大的混凝土过于粘稠，振捣时气泡难以排出；而粘度系数过小混凝土又容易产生离析。因此，在第2阶段的探索试验中，把主要矛盾集中在控制新拌混凝土粘度系数上。通过努力尝试，配制出的清水混凝土取得了较好的工作性和外观质量。

2.3原材料的选择 2.

3.1水泥

水泥的选用为整个混凝土工程生产施工的基础，选用的水泥应具有活性好，标准稠度用水量小，水泥与外加剂间的适应性良好，并且原材料色泽均匀一致的特性，本工程所有清水混凝土都选用某水泥厂生产的P.0.42.5R普通硅酸盐水泥，并且是同一批熟料，其主要技术参数如下：

(1)水泥中熟料含量不低于80% ，28d抗压强度富余系数>1.13。水泥熟料3d强度30Mpa、28d60MPa以上，熟料游离CaO含量不大于

1.2% 。

(2)碱含量不大于0.75%； Cl-含量不大于0.02%；烧失量小于3%；标准稠度用水量不大于27%；C3A ≤6% 。

(3)颗粒尺寸：1.8% ≤0.08mm筛筛余量≤10%；且比表面积小于350m2/kg。

(4)其他各项指标满足GB175-1999要求。

2.3.2细骨料

(1)使用细度模数2.4~2.6的中粗砂且级配在II区。

(2)含泥量簇≤0.8%，泥块含量≤0.4%； Cl-含量≤5.0?10-4%；水溶性硫酸盐及硫化物含量≤0.5%，颗粒硫酸盐及硫化物含量≤0.1 %；云母含量≤0.5%。

(3)膨胀值和岩相分析综合结果为非碱活性。

(4)其他各项指标满足GB/T14684-2001要求。

2.3.3粗骨料

(1)最大粒径31.5mm连续级配，粒径分布应靠近中值偏粗；5~10mm颗粒含量< 10%；堆积空隙率不大于37%。

(2)石子粒形好，针片状含量低于8%。

(3)石粉和含泥量≤0.5%，泥块含量≤0.3%； C1-含量≤5.0?10-4%；水溶性硫酸盐及硫化物含量≤0.5%，颗粒硫酸盐及硫化物含量

≤0.2%。

(4)膨胀值和岩相分析综合结果为非碱活性。

(5)其他各项指标满足GB/T14685-2001要求。

(6)优先选用矿山含泥少、反击式破碎、有除尘工序的石子，如果泥和石粉含量超标，应冲洗干净后再使用。

2.3.4掺和料

本工程混凝土掺和料选用I级低钙粉煤灰和S95级粒化矿碴粉。

2.3.5外加剂

选用具有较多隧道工程应用实绩的减缩型聚羧酸高效减水剂：

(1)掺量为胶凝材料用量的0.5~1.2%，且90min经时损失小于15%。掺量为1%时，减水率在20%以上，与本隧道混凝土大宗材料的相容性好，混合料不泌水。

(2)采用该外加剂配制的混凝土28d收缩值比相同配比基准混凝土降低25%以上。

(3)混合料初始含气量不大于3%，气泡结构合理，气泡直径不大于200μm且不连通，振捣后混凝土表面无明显气泡。硬化混凝土表面外观质量好，气孔少且小，无明显泌水纹路。

(4)碱含量<1%.氯离子含量≤0.02% 。

2.3.6拌和用水

优先选用饮用水。若使用流动的河水，应确保整个生产过程中，河水不被河流周边可能排放的有机物污染，且满足JGJ63规定的各种指标。

2.4施工配合比

根据多次试验结果，在实际工程施工中，所用清水混凝土的配合比下表所示。在施工过程中，混凝土拌合物和易性好，无离析、分层等现象。有效的保证了混凝土的外观质量。

2.5施工中的注意事项

(1)清水混凝土振捣要求高、难度大，施工前要刘振捣人员进行培训，试振合格后上岗，避免漏振或过振；应防止棒头碰到模板，并均匀分布振动间距；

(2)对使用的原材料要保证颜色一致，不含任何杂物；

(3)运输工具要清洁，最好做到专用；

(4)浇筑前模板内应清理冲洗干净，无积水；

(5)养护应在混凝土浇筑成型后，并在混凝土终凝前开始，养护时间不少于14d。

3结束语

聚羧酸盐系高效减水剂减水效率高，与水泥相容性好，能很好地满足清水混凝土的施工要求，不仅增加了新拌混凝土和易性，而且增强了拌合物排气能力，极大地降低了混凝土蜂窝、麻面、水线、鱼鳞斑等缺陷；硬化后的混凝土强度高，饰面效果好。