降低聚羧酸系减水剂敏感度的复配技术

王海涛，孙建英

（ 1. 天津市飞龙砼外加剂有限公司，天津 300400； 2. 天津市龙涛混凝土有限公司，天津 300400）

0 引言

聚羧酸系减水剂作为一种新型高性能减水剂，具有减水率高、混凝土坍落度保持好、混凝土收缩率低等性能优势，同时不含甲醛等有害物质，是绿色环保型混凝土外加剂。但由于原材料质量波动以及掺量、单方用水量的波动对新拌混凝土工作性能有很大的影响，给商品混凝土浇筑施工造成不利影响，甚至会造成混凝土工程质量事故。

目前，如何降低聚羧酸系外加剂敏感度是其推广应用中的难题。笔者在为天津众多商品混凝土站提供复配技术服务的大量实践中，发现除应用具有高减水及高保塑母液以外，基于保水剂的机理，结合不同水泥的水化速率及需水量的大小，优选出不同种类能在混凝土中发挥其增稠保水作用功能的组分，有效改善了混凝土的泵送施工工作性能。在保证优良工作性能的前提下，混凝土的整体密实度得到明显提高，耐久性也达到确实保障，真正发挥了聚羧酸高性能减水剂的正确合理使用，使商品混凝土达到高性能混凝土的目的。以此复配思路所形成的泵送型聚羧酸产品，已在京津唐市场中成功确立了主导地位，并为提高我厂外加剂技术服务水平赢得良好口碑。本文以复配天津滨海新区某商混站实例予以研究探讨。

1 工程特点及技术要求

本工程属于天津市滨海新区重点工程项目。该项目位于天津市中新生态城核心区，工程地质条件复杂，且采用新工艺施工技术，对混凝土环保、耐久性能也有严格要求。在对商品混凝土浇筑过程中施工性能提出更高技术要求。

2 原材料情况及混凝土拌合物工作性能对比

2.1 原材料选用情况

水泥：选用唐山冀东水泥股份有限公司 P·O42.5R 水泥。

矿粉：选用天津地区某厂 S95 级矿粉。

粉煤灰：选用天津地区某厂Ⅰ级粉煤灰。

聚羧酸系减水剂：某厂复配产品 PC-1 聚羧酸高性能减水剂；笔者单位产品 JFL-a 聚羧酸高性能减水剂，JFL-b 聚羧酸高性能减水剂，及最终选定的复配产品 JFL-c（JFL-a 与JFL-b的复合产品） 聚羧酸高性能减水剂。

碎石：连续级配 5～25mm 碎石。

河砂：细度模数 2.6，Ⅱ 区中砂，绥中砂。

水：自来水。

2.2 混凝土拌合物工作性能及耐久性能对比试验

混凝土拌合物性能对比试验按照现行标准 GB/T50080—2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》进行检测，选用商品混凝土生产中较为常见的普通 C30、C40 强度等级配合比作为试验配合比。对比试验如下：

（1）选用不同外加剂掺量对比不同品种聚羧酸产品性能变化情况，结果见表 1、表 2。

表 1 在最佳外加剂掺量情况下的坍落度及扩展度

表 2 在不同外加剂掺量情况下的坍落度及扩展度变化

表 2 中的试验为外加剂增减掺量后的效果，结果显示，掺量变化对 PC-1、JFL-a、JFL-b 影响很大，说明这三种外加剂对掺量敏感性高，而 JFL-c 对掺量变化敏感性相对稳定。

（2）在最佳外加剂掺量下，刻意增大单方用水量时混凝土和易性变化情况，结果见表 3。

表 3 聚羧酸同掺量增大单方用水量情况下混凝土工作性能变化情况

表 3 中混凝土单方用水量变化对使用 PC-1、JFL-a、JFL-b 的混凝土容易导致其离析现象发生，表明用水量过饱时，此三种外加剂保水性能有点捉襟见肘，而 JFL-c 保水性能却有很好的效果。

（3）对比不同品种外加剂产品坍落度保留值，结果见表4。

从表 4 中可以看出使用 PC-1、JFL-a、JFL-b 的混凝土坍落度及扩展度的经时损失相对较大，JFL-c 混凝土坍落度及扩展度的经时损失相对较小。

（4）对比不同品种增稠组分在不同比例下对混凝土强度指标及密实度的影响，结果见表 5，以及不同品种增稠组分在不同比例下对混凝土和易性及泌水率的影响，结果见表 6。

表 6 复配不同品种及比例的增稠剂对混凝土的泌水率变化（30℃）

从表 5 中各品种外加剂的 7d、28d 强度指标及电通量法试验，结果表明使用 JFL-c 的混凝土不仅有很好的施工性能，强度和密实度也很好。

表 4 不同外加剂产品的混凝土坍落度经时损失

表 5 混凝土的强度指标及密实度

2.3 试验结果及对比分析

通过以上试验对比分析，综合考虑最终选定 JFL-c5 复合型产品。无论从掺量经济性考虑，还是从混凝土拌合物性能上看，如减水率、保坍性能、增稠保水效果上均优于以上三种外加剂。笔者根据不同种类的增稠剂品种在水溶液中具

图 3 中的的数据表明，加入柠檬酸的 Ca(OH)2饱和溶液中的 Ca(OH)2的浓度高于对照组，且随着柠檬酸掺量的增加，Ca2+的浓度呈先上升后下降的趋势，适当掺量的柠檬酸可起到较好的缓凝效果，过大或者过小会使缓凝作用降低。

由上述分析预测混凝土中可能出现的情况：由于柠檬酸能提高 Ca(OH)2饱和溶液的溶解度，可能影响水泥水化的进行，主要原因是羧基在碱性介质中与游离的 Ca2+形成不稳定的络合物，降低了液相中 Ca2+的浓度，对水泥的水化起到抑制作用，产生缓凝作用。由于柠檬酸能与 Ca(OH)2饱和溶液中的 Ca2+的形成不稳定的络合物，使孔隙溶液中的 Ca2+浓度呈过饱和状态，说明柠檬酸可能有利于混凝土碳化反应的进行。

3 结论

根据以上分析和实验结果，可以得出以下结论：

（1）三聚磷酸钠、葡萄糖酸钠、柠檬酸对水泥水化产物Ca(OH)2饱和溶液的溶解度都有影响。

（2）葡萄糖酸钠、柠檬酸和三聚磷酸钠对 Ca(OH)2饱和溶液溶解度的作用相反，主要原因是三聚磷酸钠在溶液中与Ca(OH)2发生化学反应中生成沉淀，从而降低 Ca(OH)2饱和溶液的溶解度；葡萄糖酸钠、柠檬酸在反应过程中有络合物的形成，相当于加入弱电解质，间接增加 Ca(OH)2饱和溶液的溶解度。

（3）混凝土碳化过程包括三大步：外界二氧化碳进入混凝土孔隙并溶解于孔隙中水分，形成碳酸；水泥石中 Ca(OH)2溶解；Ca(OH)2与碳酸发生中和反应。所以 Ca(OH)2饱和溶解度的提高可能使混凝土的抗碳化性能下降，这还需进一步的试验证明。

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