聚羧酸超塑化剂在高性能混凝土工程中的应用

　随着混凝土材料向高强、高性能、绿色方向发展, 人类社会向和谐、可持续发展的进步, 对混凝土组成中的重要组分——混凝土外加剂, 尤其是对高效减水剂提出了更高、更全面的要求。传统的混凝土减水剂, 如第一代的木质素系普通减水剂和第二代的萘磺酸盐系、脂肪族系、氨基磺酸盐系等高效减水剂由于掺量较大、减水率不够高、增强效果不甚显著、和水泥的适应性不广、混凝土坍落度时损较大;尤其是在生产过程中要使用一些有毒有害化学物质, 不利于可持续发展, 从而制约了进一步的推广。超塑化剂CS-SX1是一种专为高性能混凝土(泵送、防水、耐久、高强) 设计的聚羧酸系高效减水剂, 能有效的降低工作度的损失。超塑化剂CS-SX1与传统的由甲醛、萘磺酸缩聚而成的萘系和木质素磺酸盐减水剂是完全不同的, 是一种新的完全不含甲醛的高性能聚羧酸系高效减水剂。与传统的萘系或三聚氰胺类高效减水剂以及第一代丙烯酸盐减水剂相比, 超塑化剂CS-SX1在减水作用、可泵性和坍落度保持性等方面具有更优异的性能。
2　工程概况
　　由厦门市路桥混凝土有限公司提供预拌混凝土, 集美大学综合体育馆地下停车库梁、板(105m ×30m ×0.4m) 两块约2600m3 , 采用的混凝土, 设计标号为C30 S8, 泵送施工, 坍落度12cm。用福建水泥股份有限公司炼石P.O42.5; 比表面积388m2 /kg; 0.08mm的筛余0.24% , 初凝时间2h; 终凝时间3h; 3d抗压强度32.0MPa; 3d抗折强度5.7MPa; 28d抗压强度57.5MPa;28d抗折强度8.7MPa。中砂(Mx = 2.7) , 碎石( 5 - 40mm) , 连续级配, 内掺Ⅱ级粉煤灰60kg/m3, 掺用淘正化工生产的超塑化剂CS-SX1水泥重量的1.1%, 水灰比为0.45, 出机SL = 14～15cm, 现场施工SL = 11～14CM。可泵性与保水性良好, 实际混凝土强度28天为37.6～41.0Mpa, 抗渗S > 30时(未发现渗透) 。生产结果(见表1) ,

3　技术难点及试验研究
3.1　技术难点(工程施工要求)
　　(1) 保坍性, 由于工程使用的水泥0.08mm的筛余仅为0.24% , 细度很小, 另外使用的砂偏细,所以势必增加了对外加剂的吸附, 从而加大了提高混凝土保塑性的难度;
　　(2) 低水灰比(最大水灰比为0.45) ;
　　(3) 本工程招标文件的技术部分, 对地下停车库混凝土的防水效果、混凝土的可泵性、塌落度的时损等都作了规定。解决以上的技术难题, 配制该部位混凝土时, 选用合适的外加剂成为关键。
3.2　试验研究
　　3.2.1　聚羧酸系减水剂CS-SX1与萘系减水剂匀质性对比(见表2)

　　从匀质性指标可以看出, 聚羧酸外加剂具有较低的碱含量, 有利于混凝土耐久性的提高。聚羧酸外加剂比萘系外加剂具有更好的净浆流动度保持性、更大的减水率, 为减少混凝土用水量、降低混凝土的水胶比、减少混凝土的坍落度经时损失、提高耐久性、降低渗透性提供了技术可能, 满足本工程对混凝土的性能要求。
3. 2. 2　聚羧酸系与萘系在混凝土中的性能试验
　　根据工程中提出的一系列技术要求, 经过大量的混凝土试配, 进行筛选后按调配的配合比(表3)进行了聚羧酸高效减水剂CS-SX1和萘系复配的减水剂在混凝土的试验, 其试验结果分别如表4、表5所示。

　　经过对两类外加剂对混凝土和易性、外观的影响进行的观察,发现掺有聚羧酸类外加剂的混凝土无泌水现象,而掺有萘系减水剂的混凝土在静停一段时间后开始出现泌水现象;从混凝土外观质量来看聚羧酸类外加剂优于萘系减水剂。同时聚羧酸外加剂使混凝土具有良好的分散性和分散保持性,避免了过去依靠萘系复配缓凝组分来延长凝结时间保坍的缺陷,解决了混凝土坍落度损失问题,有利于泵送施工。从硬化混凝土的外观质量看,掺有聚羧酸外加剂的混凝土拆模后起表面致密光滑,且气孔较少、分布均匀,无大气孔存在。从混凝土的抗压强度看,掺聚羧酸外加剂的混凝土不仅具有相当高的早期强度,其后期强度亦大幅度提高,且不断稳定增长。聚羧酸外加剂这种良好的增强效果,可以大幅度降低水泥用量,提高矿物掺合料的掺量,使混凝土氯离子扩散系数大大降低,抗碳化能力大大提高,降低了混凝土的干缩率,有利于混凝土耐久性的提高,有利于高强高性能混凝土的推广,符合绿色高性能混凝土发展方向和可持续发展战略。
4　工程应用情况
　　集美大学综合体育馆停车库项目采用了添加聚羧酸超塑化剂CS-SX1的混凝土,按照配合比在现场进行施工试验,取样混凝土经过性能试验论证完全符合工程的施工及设计要求,达到预期的效果。
5　结论
　　(1)聚羧酸外加剂具有较低的碱含量,有利于混凝土耐久性的提高,不增大混凝土的收缩。
　　(2)通过混凝土拌合物性能检验,聚羧酸减水剂比萘系具有更好的分散效果及保塑性,解决了传统外加剂难以解决的混凝土保坍性差的问题。
　　(3)通过硬化混凝土性能检验,聚羧酸减水剂减水率大,具有良好的增强效果,可以降低水泥用量,提高了掺合料的用量,使混凝土氯离子扩散系数大大降低,提高了混凝土的耐久性。
　　(4)聚羧酸减水剂是一种安全、绿色环保型产品。