聚羧酸减水剂在混凝土当中的应用

聚羧酸减水剂在混凝土当中的应用

发表时间：2019-07-22T15:01:14.970Z 来源：《基层建设》2019年第11期作者：王烜

[导读] 摘要：混凝土是最为常用的建筑材料，在建筑施工过程中被广泛应用。

兰州瑞原混凝土有限公司甘肃兰州 730050

摘要：混凝土是最为常用的建筑材料，在建筑施工过程中被广泛应用。在使用混凝土中常常使用聚羧酸减水剂，但是对聚羧酸减水剂进行调整，同时向其中加入矿粉以及粉煤灰等工业废料可以将混凝土的强度进行有效提升，对水泥用量有效降低，对工程成本最大程度地缩减。本文研究与分析聚羧酸减水剂在混凝土当中的应用情况，以期为建筑过程中使用聚羧酸减水剂提供科学依据。

关键词：聚羧酸减水剂；混凝土；应用情况

1.引言

混凝土又被称之为"砼"，是指将集料胶由胶凝材料结成而形成的工程复合材料。一般水泥作胶凝材料是我们日常所说的混凝土，集料主要为石作以及砂作，将与加入其中并且按照一定的比例进行配合，随后经过搅拌从而形成的水泥混凝土，此类形成的混凝土便是普通混凝土，该类建筑材料被广泛应用于土木工程建设中[1]。在建设桥梁上部结构等结构复杂的配筋较为密集的构件时，需要在建筑设计强度中采取较高等级强度的混凝土，又因为强度等级较高的混凝土在配置时往往需要较大用量的水泥，同时水灰比要尽量低，对于强度的要求也往往较高，此类混凝土的拌和物粘稠度往往较高，一般需要将水泥用量进行有效降低来满足建筑施工过程中对于混凝土建筑材料的强度以及工作要求[2]。同时降低水泥用量可以减少建筑施工的成本，因此选择最佳的高强度等级混凝土材料十分重要。在配合设计混凝土时的前提便是满足混凝土材料的工作性能，最大程度地降低配合过程中的用水量，以此来有效地保证混凝土材料的强度，同时对水泥用量有效节约，将部分水泥采用矿渣、粉煤灰等工业废料代替，最大程度地将高能耗水泥的应用良进行降低[3]。

2.混凝土配合比实例

本文以某市的三个施工工地作为研究对象，以此来研究与分析在混凝土中应用聚羧酸减水剂的相关情况。此三个施工工地分别采用不同的混凝土配合比设计，具体的混凝土塌落度以及强度见表1。

表1 混凝土的混凝土塌落度以及强度

施工过程中配置混凝土材料主要采取的材料为P，O42.5水泥，中砂以及6-25mm的碎石，除了上述所有材料外，很多施工工作人员还会使用聚羧酸减水剂，本研究选取的三个施工工地前两种C50混凝土砂的粗骨料为5-10mm以及10-20mm级配碎石比例为30：70，混凝土的细度模数为2.8，减水剂掺量为1.0%，后一种的C50混凝土粗骨料为5-10mm以及10-25mm级配碎石比例为20，混凝土的细度模数为

2.6，减水剂掺量为0.8%。第一种类型的混凝土中掺有粉煤灰和矿粉25%，第二种类型的混凝土中掺有粉煤灰20%。

3.混凝土工作性与强度要求

对于聚羧酸减水剂的吸附效果矿粉以及粉煤灰等材料同水泥相同，因此在具体施工过程中往往需要选择较为优质的矿粉以及粉煤灰，使用质量较佳的材料可以将二类材料的微集料效应有效发挥，将水泥浆体的屈服应力有效减少，将混凝土的工作性进行较好改善以及保持。在拌合强度等级高的混凝土时，其水胶较小，水泥会因搅合物的水化环境较差，故会导致未水化的水泥的内芯较大，降低水化产物量。在施工过程中部分施工队会将部分水泥替代为粉煤灰，其粉煤灰的组成成分主要为纳米级别的玻璃球体，这些玻璃球体发生团聚而形成粉煤灰，因此粉煤灰中在细粒范围内的玻璃微球较为富集，从而降低细粉煤灰的储水量，可以有效地对混凝土的流动性进行改善。在低水胶比（0.3左右）的条件下，可以相对改善水泥的水化条件，同时改善水泥水化程度，有利于发挥粉煤灰的作用，但是由于粉煤灰的水化过程较为缓慢，往往仅在水化过程后期产生C-8-H凝胶少量，在水泥水化生成物中的间隙进行填充，使其更加密实。在水胶比较低的条件下来制备混凝土，可以改变在混凝土中的粉煤灰作用[4]。

矿粉是一类磨细矿渣粉，其颗粒的形状往往较为复杂，具有较为光滑的表面，对于聚羧酸减水剂的吸附性能也相对较弱，但是对于聚羧酸减水剂的适应性往往较强，可以对减水效果进行辅助，对外加剂的减水效果可以进行不同程度地提升。除此之外，矿粉可以改善聚羧酸减水剂混凝土的坍落度，故目前配置高性能混凝土的理想材料便是矿渣微粉以及减水剂匹配使用[5]。

因此部分水泥可以被粉煤灰以及矿粉等材料代替，且均可以满足水泥的相关施工要求。

4.混凝土的经济指标

混凝土的具体经济指标见表2。

表2 混凝土的具体经济指标

混凝土使用的原材料的价格如下，水泥300元/t，碎石70元/m3，砂75元/m3，外加剂2200元/t，粉煤灰200元/t，从上表的混凝土具体经济指标中显示出，部分水泥采用粉煤灰以及矿粉等材料代替，具有较高的经济利益，可以大量地节约成本。

5.社会效益分析

在生产混凝土的过程中，主要的水泥耗材属于典型的标准化无差异的产品，这些产品的质量在消费者心中并没明显的差异。生产水泥的成本包括很多方面，主要的包括原料、电力、煤炭、耗材以及折旧等方面，其中1t水泥综合能耗为标准煤115-160kg，90-120kW的耗电量，煤、电成本的成本占比较高，往往高达60.0%以上，其中煤炭约占总成本的35%，电力约占总成本的27%，原料的成本消耗较低，仅占总消耗的15%，主要的原料包括粘土、铁粉、矿渣、石膏、石英石等，人工以及折旧费占比也较低，仅占总成本的23%左右[6]。

部分水泥可以被粉煤灰以及矿粉等材料代替后，水泥用量可以显著降低，分别降低90kg以及113kg，同时可以有效地降低能耗，每立方米混凝土材料可以降低能耗12.375kg，9.45kW、13kW电耗以及15.45kg标准煤，故使用粉煤灰以及矿粉等材料代替部分水泥可以将产品水泥的应用量有效降低，最大程度地提升社会效益[7]。

6.结语

本文研究与分析聚羧酸减水剂在混凝土当中的应用情况，以期为建筑过程中使用聚羧酸减水剂提供科学依据，从混凝土配合比实例、混凝土工作性与强度要求、混凝土的经济指标以及社会效益分析等方面进行叙述，但是本人看待问题具有一定的局限性，还望建筑方面的专家进行指正。

参考文献： [1]Fröhlich D R，Maiwald M M，Taube F，et al. A thermodynamical and structural study on the complexation of trivalent lanthanides with a polycarboxylate based concrete superplasticizer.[J]. Dalton Transactions，2017，46（12）：4093.

[2]同昆朋，朱洪波. 聚羧酸减水剂先加消泡剂后加引气剂的复配工艺对混凝土外观的影响[J]. 新型建筑材料，2017，44（6）：97-99.

[3]王健康，宋爱英，李实军，等. 西北地区砂料中泥对聚羧酸减水剂作用机理研究[J]. 硅酸盐通报，2018，v.37；No.262（07）：43-46+52.

[4]García-González J，Barroqueiro T，Evangelista L，et al. Fracture energy of coarse recycled aggregate concrete using the wedge splitting test method：influence of water-reducing admixtures[J]. Materials & Structures，2017，50（2）：120.

[5]伍勇华，张鹏，程浩，等. 蒸养条件下两性聚羧酸减水剂对胶砂及混凝土强度的影响[J]. 硅酸盐通报，2017，36（7）：2275-2279.

[6]王冬，石明建，黄国泓，等. 黏度调节剂与聚羧酸系减水剂复配对高工作性混凝土性能的影响研究[J]. 新型建筑材料，2017，44（2）：31-33.

[7]李晓东，李晓燕，胡红伟，等. 抗泥型聚羧酸高性能减水剂的合成及其对混凝土中砂含泥量适应性研究[J]. 新型建筑材料，2017，44（8）：29-33.