聚羧酸减水剂用于高强度泵送混凝土生产的探讨

徐鹏飞

（青岛康太源商砼有限公司　山东青岛）

1　工程概况

青岛奥克斯广场工程整体建筑面积约30万m2，地下三层，地上分布着6座高层，最高楼层为28层，主要是框架剪力墙结构。其中负三层到地上六层主楼框架柱设计采用C60混凝土。C60混凝土楼层结束后是C50混凝土楼层，随着楼层数的增加，混凝土强度等级逐渐降低，分别为C60、C50、C40、C30 直至混凝土楼层封顶。

2　原材料基本情况

2.1　水泥

选用淄博宝山水泥有限公司生产的P.O52.5水泥。检测结果见表1。

表1　水泥物理力学性能

2.2　粉煤灰

选用青岛电厂Ⅱ级粉煤灰。检测结果见表2。

表2　粉煤灰物理力学性能

2.3　矿渣粉

选用首钢曹妃甸有限公司S95矿粉。

2.4　外加剂

选用青州同盛公司聚羧酸高性能外加剂。

2.5　河砂

选用青岛平度大沽河砂。

2.6　石子

选用青岛成良石子厂玄武岩。

3　配合比设计

在缺乏试验依据的情况下，依据JGJ55-2011《普通混凝土设计规程》：进行了初步设计，确定各种参数和材料基本用量，共设计5个基本配合比。

（1）水胶比、控制在0.3左右；

（2）外加剂掺量，设计控制在1.2～1.5；

（3）矿物掺合料掺量宜为25～40%；

（4）水泥用量不超过450kg/m3。胶凝材料总量控制在550kg/m3以内；

（5）细骨料含泥量严格控制在2%以内，根据混凝土配合比设计规程和原材料技术性能指标，对C60高强混凝土进行试配。由于聚羧酸外加剂具备高减水率、引气量较大、促强效果较好的特点，试验中固定水胶比为0.28，砂率为38%，调整外加剂掺量，使混凝土初始坍落度基本一致。配合比设计方案及结果见表3。

表3　C60高强混凝土试验

由表3结果可以看出配合比试配1、3既能满足C60混凝土强度要求，又能满足施工、泵送要求。掺加聚羧酸外加剂的混凝土，随水泥用量的增加，早期强度增长较快，但随着龄期的增加，其对混凝土的强度增长率的影响逐渐减低。这主要是由于普通硅酸盐水泥中熟料含量较大，水化反应速度较快的原因。掺加聚羧酸外加剂的混凝土，随粉煤灰掺量增加，早期强度降低，到28d后强度大致相等。但在粉煤灰掺量较大的配比中，混凝土各龄期强度都有一定的影响。由于试验测试龄期只到28d，粉煤灰的二次水化反应还未彻底完成，所以其28d龄期后强度还应有较大的提高。掺加聚羧酸外加剂的混凝土，随矿粉掺量的增加，早期强度基本变化不大，而后期强度有所提高。因为混凝土中矿粉活性比粉煤灰高，其参与早期水化反应的程度较好。经过综合考虑，在满足强度、耐久性、长期性的前提下。同时保证施工的可操作性，最终配合比确定为试配3。

4　在用聚羧酸外加剂生产C60高强度混凝土时，重点注意以下使用事项

4.1　减水效果对减水剂掺量的依赖性很大

聚羧酸系减水剂的减水效果对其掺量的依赖性很大，临界范围较窄，一般减水剂随着减水剂掺量增加，减水率增大。但聚羧酸减水剂使用过量混凝土瞬间离析，出现随掺量增加，减水效果反而“降低”的假象。这并不是说明掺量增加其减水作用反而下降了，而是因为此时混凝土拌合料板结，流动性难以用坍落度法反映。

4.2　配制的凝土拌合物的性能对用水量十分敏感

反映混凝土拌合物性能的指标通常有流动性、粘聚性和保水性。使用聚羧酸系减水剂配制的混凝土并不总是完全满足使用要求，经常会出现这样那样的问题。所以目前在实际试验时我们通常还用严重露石起堆、严重泌水离析起堆扒底等术语来形象地描述混凝土拌合物性能。采用大多数聚羧酸系减水剂制备的混凝土拌合物，其性状对用水量十分敏感。有时用水量只增加（1-3）kg/m3，混凝土拌合物便严重泌水，采用这种拌合物无法保证浇注的均匀性，而易导致结构物表面出现麻面、起砂、孔洞等难以接受的缺陷，结构体强度和耐久性也下降。商品混凝土搅拌站由于对集料含水率检测控制不严，很容易在生产中造成加水量过多而导致混凝土拌合物泌水、离析。

4.3　配制的大流动性混凝土容易分层离析

大部分情况下，采用聚羧酸系减水剂配制的大流动性混凝土，即使减水剂掺量、用水量控制都是最佳的，混凝土拌合物也不泌水，但却非常容易出现分层、离析现象，具体的表现是粗集料下沉，砂浆或净浆上浮。采用这种混凝土拌合物进行浇注，即使不振动，分层、离析也明显存在。究其原因，主要是掺加聚羧酸系减水剂的混凝土在流动性较大时，浆体的粘度急剧减小所致。适当复配增稠组分只能在一定程度上解决此问题，而且复配增稠组分往往导致减水效果严重降低的反作用。

5　工程实际应用

2013年5月，青岛奥克斯广场工程中掺加聚羧酸外加剂的C60高强混凝土正式浇注。在浇筑之前，施工方和商砼公司技术人员对配比方案进行了试拌验证，试拌混凝土的各项物理性能符合施工方要求。实际混凝土生产中，商砼公司技术人员对进厂原材料进行全程监控。混凝土拌合物出厂坍落度为230mm，扩展度为600mm，混凝土和易性良好，经1h后，混凝土经罐车运至施工现场，经检测，温凝土的拌合物性能基本不变，现场泵送性能良好。经过半年时间，青岛奥克斯广场地下室人防工程1万方C60混凝土浇筑完毕。混凝土模板拆除后表面光滑，无气泡、蜂窝、麻面，经青岛市质检站检测验收混凝土强度全部达到60MPa以上，符合工程设计要求。

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