小议超塑化剂建筑施工中的应用机理与施工工艺

王滨泽　曲　颖

摘要:随着混凝土高性能化的不断深入发展，超塑化剂成为提高混凝土性能必不可少的组份,是对混凝土性能影响比较大的组份。但是人们对其作用机理的研究还比较薄弱,这对超塑化剂的开发、生产以及应用是不利的。本文介绍超塑化剂在大体积混凝土施工中的应用技术、对改善混凝土的性能及收到良好施工效果，为同类工程施工工艺提供典列。

关键词:超塑化剂 高强 缓凝

0 引言

一般认为，水泥和水接触后会形成絮凝结构，这种结构会包裹一部分水使之对水泥净浆或混凝土的流动性没有贡献。通常认为减水剂(或超塑化剂)的减水机理是，减水剂(或超塑化剂)和正在水化的水泥颗粒接触后会吸附在水泥颗粒表面上，减水剂(或超塑化剂)通过电位斥力和位阻斥力将水泥浆絮凝结构破坏，从而达到减水增塑的目的。但是，这只是停留在较为浅显的层面，还有很多问题没有解决，例如，减水剂(或超塑化剂)的吸附形态、吸附的过程、与水泥矿物的反应、吸附的经时演变、液相中减水剂(或超塑化剂)分子的作用等。

1 超塑化剂作用机理初探

超塑化剂是改变混凝土性能十分重要的一种组分，但对其作用机理的研究还比较浅显。本文总结了一些前人的结论，对超塑化剂的作用机理做了初步的探讨。

1.1 超塑化剂在水泥颗粒表面的吸附奠定了其分散作用的基础，是研究其作用机理重要部分。超塑化剂和水泥颗粒接触后，首先会吸附在尺寸较小颗粒的吸附点上。吸附点可以认为是由于颗粒表面的蚀刻和水化活性比较高的部位产生的。另外，表面带正电也有利于对超塑化剂的吸附。因为水泥颗粒表面物理、化学不均匀，吸附点的分布常常也是不均匀的，因此超塑化剂在水泥颗粒表面呈错综杂乱状态。随着水化的进行，吸附点发生变化，可能是水化产物或水化中间产物(如，C-S-H等)的表面。但是，对于吸附点的组成仍需要做进一步研究。

1.2 超塑化剂会改变一些水化产物的形态、数量以及生成时间，如CH、AFt等，并且会产生有机矿物相(OrganomineralPhase)。这可能是由于以下原因引起的:超塑化剂分子上的羟基、羧基和醚基等官能团络合水泥浆液相中的钙离子，使形成CH、钙矾石和C-S-H所需的钙离子量不充足；超塑化剂分子的吸附在水泥颗粒表面产生一层有机溶剂膜，这种膜阻碍了水泥颗粒和外界的物质和能量的交换；分子结构庞大的超塑化剂分子参与CH、钙矾石和C-S-H的形成。

1.3 液相中的超塑化剂量对混凝土工作性的保持有重要意义，其作用可能有两种:补充被水泥水化所消耗的超塑化剂和吸附在水泥颗粒上的超塑化剂产生斥力。

2 超塑化剂的选用

2.1 材料的选择 分析XT承台的施工难点，必须从改善混凝土性能入手，使混凝土性能满足施工要求，才能达到施工目的。经分析比较，选择了“结墙”牌CSP27超塑化剂作混凝土外加剂，结合“A型混凝土抗裂防水膨胀A EA”，对混凝土配合比进行调整试验，其各项技术指标均达到施工与设计要求，很好地解决了施工难题。

2.2 CSP-7超塑化剂对混凝土性能的影响

2.2.1 对混凝土水化热的影响。由于超塑化剂通过吸附包裹水泥粒子，破坏正常的水泥物质水化反应速度，将混凝土中相对集中、快速的水化反应分散，使得水化热释放周期延长，水化热峰值降低。

2.2.2 坍落度损失及缓凝作用的影响。由于超塑化剂延长水化反应时间，使得混凝土水泥成份不能短期内全部进水化反应，混凝土中胶凝成份数量少，混凝土粘性增长慢，同时降低水化反应耗水量，混凝土中自由水分损失减慢，混凝土坍落度损失减少，混凝土缓凝得到良好改善。

2.2.3 对早期强度的影响。当水化作用达到混凝土缓凝、坍落度等要求后，其吸附作用减退，混凝土水化作用进入相对高峰期，产生大量热量，促使各种水化产物增多，并填充混凝土空隙，增加混凝土的密实程度，形成一定的早期强度。

2.2.4 对混凝土后期强度的影响。由于后期水化作用逐渐放慢，水化热产生及数量也随之放慢，已水化特点占大量空间，使得尚未反应的水泥组份与水难以起作用，因而混凝土中存在部分尚未水化物质，正是这些物质形成混凝土后期强度储备。

2.2.5 对水泥用量的影响。在混凝土拌合物中，由于减水剂各组分有效地使水泥组份进一步均匀扩散，并使水化热作用得到有效控制，使得用水减少，从而有效地提高水泥物质水化后胶凝物质在混凝土中的作用，减少由于施工用水过多而带来的水泥组份胶凝损失，从而达到降低水泥用量的目的。

2.2.6 对混凝土抗渗作用机理。由于超塑化剂减缓混凝土水化作用，从而使混凝土水化热膨胀得到有效控制，材料热膨胀得到限制，减少混凝土水脂作用后的收缩量，有效避免了结构收缩的产生；同时，由于水化物形成胶凝质的填充作用，使得混凝土孙隙减少，密实度提高；其三，由于施工用水的减少，使得混凝土中自由水存量减少，相应也减少了自由水蒸发后混凝土中的水份空隙，从而对混凝土抗渗效果起到积极的作用。

3 具体施工应用

3.1 应用超塑化剂作用

3.1.1 混凝土和易性得到较好改善，塌落度提高10～12cm，为泵送混凝土施工创造良好的施工条件。

3.1.2 混凝土初凝时间延长2h，终凝时间延长6～8h，为混凝土构件浇筑及接缝提供了时间保证，对提高混凝土构件的整体性、抗渗能力起到促进作用。

3.1.3 缓凝高强使混凝土早期强度提高，一般3d强度为60%～80%，7d强度为80%～92%，实现早拆模，从而提高了模板周转效益。

3.1.4 增加混凝土后期强度储备，保证结构安全。

3.1.5 水化热释量降低，避免了构件因此而造成的胀缩性破坏。

3.1.6 增强了混凝土内部的密实度，提高混凝土的抗渗能力。

3.2 经济效益

3.2.1 由于采用CSP27后改善了混凝土性能，减少了混凝土抗渗和养护材料费用，提高了施工效益。

3.2.2 加快了模板及顶撑材料的施工周转，降低了工程施工成本。

3.2.3 CSP27使混凝土中水泥、水的用量分别减少为25.6%、16.5%，提高经济效益。

超塑化剂是近年来在建筑工程，特别是高强、缓凝、泵送混凝土中广泛应用的外加剂，由于其本身所具有的特点和性质，使它在工程应用中体现出越来越多的优点。混凝土是建筑行业主要的建筑材料之一，也是世界上用量最大的人工材料，2000年世界混凝土产量可达48亿立方米，我国可达17亿立方米。随着建筑工业的不断发展，人们对建筑材料的性能要求越来越高，如较高的施工性能以及强度和耐久性等。外加剂是改善混凝土性能十分重要的组份，可以在极小掺量情况下较大幅度地提高混凝土的性能，这一点已经在大量的实验和工程应用中得到验证。外加剂也已成为商品混凝土必不可少的组份之一。其中，减水剂(包括高效减水剂，即超塑化剂)是主要品种。高效减水剂(超塑化剂)可以大幅度地降低水灰比(W/C)从而可以大大提高混凝土的性能。因此，国内外在超塑化剂的研究和开发上做了大量的工作。