聚羧酸减水剂在福州商品混凝土中的应用探究★

翁志英 蔡镇江

(1.福州职业技术学院，福建 福州 350108; 2.华东勘测设计院(福建)有限公司，福建 福州 350003)

1 概述

商品混凝土作为建筑工程中重要的建筑材料，在行业中被广泛的应用，行业发展也处于稳健发展的趋势。但是也存在商品混凝土强度不高、运输时间过长导致混凝土形成初凝及和易性不足等问题[1]。减水剂是商品混凝土中必不可少的一种活性外加剂，它能改善商品混凝土的工作性能和力学性能。特别是在高层建筑、桥梁、水利、水电等国家重大工程中，聚羧酸系减水剂都得以广泛使用。聚羧酸减水剂不仅减水率大(可高达35%左右)，施工环境温度要求低，与各类混凝土相溶性好，而且能很好的控制混凝土的坍落度，避免使用其他减水剂易出现的离析分层、泌水严重、引气量大、缓凝等问题[2]。虽然该类减水剂存在诸多优点，但不同的聚羧酸系减水剂与水泥的相溶性不同，且对消泡剂、引气剂的选择性较强，有可能导致所拌混凝土硬化后抗压强度上存在很大差异，一定程度上制约了聚羧酸减水剂的发展。高效减水剂以其优越的性能受到行业的推崇，但我国关于减水剂的探究与国外相比仍存在相当大的差距。我国地域辽阔，区域环境差异大，减水剂的应用仍然具有一定的区域性特点，所以本文以福州市区域为主，广泛收集商品混凝土的质量检测数据，分析福州市区域减水剂的应用现状及其对商品混凝土工作性能及力学性能的影响。

2 试验数据收集

本文收集数据过程中发现目前福州区域商品混凝土的减水剂大部分采用Point-800S聚羧酸高效减水剂，因此本文主要是以Point-800S聚羧酸高效减水剂为代表进行接下来的研究分析。Point-800S聚羧酸高效减水剂是以聚羧酸盐类高分子共聚物、多羟基盐类为主体，多种高效功能化助剂通过优化复配技术相互复合而成，是一种专门适用于中低强度等级混凝土的中低浓度聚羧酸减水剂。试验时适当调整减水剂的掺量，使各个强度的配合均满足预定的坍落度要求。

本文试验数据主要来源于福建省建筑科学研究院有限公司、福建省建筑工程质量检测中心有限公司、复达检测有限公司、福建上若工程技术有限公司等质量检测中所出的《混凝土配合比验证报告》，报告中所检测的商品混凝土均用于福州市所在区域的建筑工程项目。本文试验数据收集时间从2017.9到2019.9，收集了C25，C30，C35，C40，C45，C50六个强度等级的混凝土试验数据，每个强度等级均收集5组试验数据，每组数据均采用三组试样进行试验的有效加权平均值，每组试验三块。

3 试验数据分析

3.1 原材料

水泥：普通硅酸盐水泥；碎石粗骨料粒径：5 mm～31.5 mm；砂：普通河砂，细度模数2.5～3.0；水：自来水；外加剂Ⅰ：缓凝型高效减水剂Point-800S；外加剂Ⅱ：高性能抗裂膨胀剂(SY-G)；掺合料Ⅰ：粉煤灰(F类Ⅰ级)；掺合料Ⅱ：矿渣(S95)。混凝土的配合比设计参照JGJ 55—2011普通混凝土配合比设计规程进行，混凝土拌制方法和坍落度测定方法参照GB/T 50080—2016普通混凝土拌合物性能试验方法标准。各强度等级的商品混凝土配合比见表1。

表1 商品混凝土配合比数据

3.2 试验方法及数据分析

试验采用商品混凝土搅拌站的搅拌机进行机械搅拌并测定坍落度。检测中心试验设备采用液压式压力试验机，型号规格为YE2000C；试验方法参照GB/T 50081—2002普通混凝土力学性能试验标准；试样采用150 mm×150 mm×150 mm立方体试块，每组试验采用三个试块。各组商品混凝土的初凝时间如表2所示。

表2 商品混凝土初凝时间 min

由表2可以发现，掺加适量的缓凝型聚羧酸减水剂后，商品混凝土的初凝时间为365 min～640 min，其中C30混凝土的初凝时间则更长，在590 min～640 min之间。缓凝型聚羧酸减水剂的掺量对初凝时间的影响并没有明显的阈值，但在一定范围内变动则会有敏感的波动。与没有掺加减水剂的商品混凝土初凝时间相比，掺加减水剂可以很大程度上延长商品混凝土的初凝时间，解决了商品混凝土由于长距离长时间的运输以及运输到施工现场后却没有及时进行浇筑等原因造成的混凝土初凝问题，进而避免了商品混凝土的二次搅拌导致混凝土质量下降及商品混凝土施工前凝结硬化而导致报废等一系列的问题。不同强度等级商品混凝土的减水剂掺量和坍落度如表3所示。

表3 减水剂掺量与坍落度

从表3中可以看出，商品混凝土强度等级在C25～C50之间时，随着混凝土强度的增加，在水灰比逐渐减小的情况下，减水剂的掺量(减水剂/水泥质量比)在0.016～0.024之间进行微调，虽有波动但总体比较稳定。其中C35混凝土中的减水剂掺量是最大的，主要是因为C35混凝土的配合比中的掺合料用量最大而导致的。商品混凝土的坍落度则介于175 mm～190 mm之间，没有较大的波动，坍落度的发展比较均匀，具有良好的流动性。

目前商品混凝土面临的主要问题之一是在长距离的运输之后坍落度损失，混凝土流动性不足、无法泵送及堵管等一系列问题；因此通过在商品混凝土配合比中掺加适量的聚羧酸减水剂，能够显著提高商品混凝土的坍落度，可满足混凝土搅拌站附近一定区域范围内建筑工程对商品混凝土流动性的要求。

表4 商品混凝土的立方体抗压强度 MPa

从表4中可以得到C25，C30，C35，C40，C45，C50商品混凝土7 d的立方体抗压强度分别达到25.6 MPa～27.3 MPa，31.0 MPa～32.1 MPa，35.8 MPa～37.7 MPa，40.5 MPa～42.9 MPa，46.2 MPa～47.2 MPa,52.8 MPa～54.1 MPa。可见，各标号的商品混凝土在7 d龄期时的立方体抗压强度已经全部达到设计强度要求，并达到最终强度的78%～85%，可见聚羧酸减水剂对商品混凝土具有明显的早强效果。C25,C30,C35,C40,C45,C50商品混凝土28 d的立方体抗压强度分别达到33.6 MPa～34.2 MPa,38.9 MPa～39.8 MPa,44.6 MPa～45.6 MPa,53.6 MPa～57.4 MPa,53.6 MPa～57.4 MPa,61.2 MPa～63.7 MPa。各标号的商品混凝土在28 d龄期时的立方体抗压强度达到设计强度的1.25倍～1.35倍。可见，在正常混凝土配合比的情况下掺加适量减水剂，一方面可以减少水灰比，另一方面延缓商品混凝土凝结时间，让商品混凝土有充分的水化反应时间，商品混凝土强度可以得到充分的发展，从而满足建筑工程对商品混凝土质量需求。

4 结语

1)掺加适量的缓凝型聚羧酸减水剂可以显著增大商品混凝土的坍落度，商品混凝土经过长时间长距离的运输后坍落度损失后，商品混凝土的流动性仍然满足要求，有效解决了坍落度损失，混凝土流动性不足、无法泵送及堵管等一系列问题。2)商品混凝土配合比中掺入缓凝型聚羧酸减水剂可以显著延长商品混凝土的初凝时间，保证了商品混凝土的质量并减少报废率。解决了商品混凝土未及时进行浇筑而商品混凝土就已经开始初凝等问题，进而有效降低了商品混凝土的二次搅拌概率及报废率等。3)商品混凝土配合比中掺加适量的缓凝型聚羧酸减水剂，商品混凝土在7 d龄期的立方体抗压强度已经完全达到设计强度；28 d龄期的立方体抗压强度达到设计强度的1.25倍～1.35倍。可见，掺加适量的缓凝型聚羧酸减水剂可以提高商品混凝土的立方体抗压强度。