高效减水剂在高性能混凝土中的应用研究

林乙玄 王 兴 康其熙

（福建林业职业技术学院，福建 南平 353000）

1 高性能混凝土

高性能混凝土是一种符合特殊性能组合与匀质性要求的混凝土，所谓特殊性能组合是指易于浇筑而不离析的工作性，好的长期力学性能、早强、韧性、体积稳定性以及严酷环境下的高耐久性等性能的组合。高性能混凝土的用水量较低、流动性好、抗离析性高，具有较优异的填充性。同时，高性能混凝土具有较强的抗压强度，体积稳定性较高。由于高性能混凝土的水灰比较低，会较早地终止水化反应，因此，水化热相应降低。高性能混凝土的耐久性较好，通常表现为抗冻性、抗渗性，在高温作用下会产生爆裂。将水泥和砂料利用一定的加工工艺和相关材料进行适当比例的混合，在混合过程中，要注意混凝土应具备的几种特性：（1）和易性，指在一定施工条件下，混凝土之间相互融合的质量情况。在融合过程中，保证原本材料的性质，确保在融合后除了外形发生变化，整体性能无改变。（2）流动性，在混凝土搅拌时，物体在作用力下流动，流动过程中会填满模具。（3）粘聚性，是指材料在施工过程中各种材料之间的凝聚力，最终呈现的效果中不会出现分层现象。（4）保水性，是指在搅拌过程中，材料需要具备一定的保水性，不会出现泌水现象。混合中会出现透水现象。保水性好，就会减少材料之间的缝隙，不会产生渗水现象。

2 PC减水剂作用机理

2.1 降低表面和水泥颗粒吸附的能量

PC作为减水剂中较为高性能的物质，其本质是吸附水泥颗粒表面的一种活性剂。通过提高水泥的光滑面来提高混凝土材料之间的融合，其原理是减少水泥颗粒与水之间的界面总能量，保证水泥可以分散，更好地与其他材料相融合。

2.2 静电排斥

减水剂分子吸附在水泥表面，由于减水剂分子之间具有一定的静电排斥，因此，带动水泥可以相互排斥，最终使水泥颗粒彼此之间相互分散。水具有高表面张力（氢键分子结构），水泥颗粒边、角和表面正负电荷间的相互吸力，当减水剂加入水泥浆中，吸附在水泥颗粒表面，离子基团朝向水，使水泥颗粒表面带有几毫伏的负电荷，引起水泥颗粒相互排斥，打破了絮凝结构，释放其包含的水，改善分散性——静电排斥作用。

2.3 润滑作用

减水剂分子中存在多种亲水基团，在遇到水时会形成水化膜，随之将水泥颗粒中的絮凝结构包裹，起到润滑作用的同时进行减水目的。PC减水剂总体上来讲更加高效、环保，也便于操作。目前应用中存在PC不容易从搅拌车中倒出、对拌合物的泌水不好处理、凝结时间较长以及混凝土硬化后存在轻微气泡等问题。

3 减水剂在混凝土中的应用

3.1 实验阶段

通过不同掺量萘系和聚羧酸系减水剂的对比试验，检测对水泥净浆减水率、凝结时间和安定性的影响，其中，用单位用水量的大小计算减水率，用凝结时间测定仪测定初凝时间和终凝时间，用雷氏法测定体积安定性；检测对高性能混凝土减水率、物理和力学性能的影响，其中，用单位用水量的大小计算减水率，用坍落度法测定混凝土的流动性，用万能试验机测定抗压强度。

3.2 复合掺入分析

PC与木质素磺酸钠复合掺入时，在一定程度上促进了净浆的流动，但随着SL的掺量增加，流动度的增加速度逐渐变缓。同理，坍落度也有一定增加，但1h后呈现减少的情况，而混凝土的抗压强度随SL掺入量的增加有所减小，凝结时间随SL掺入量的增加而延长。PC和SAF两种减水剂复配后，在一定程度上可使水泥净浆流动度呈增加趋势。上述两种减水剂复配掺入时，增加混合物掺入量，净浆流动度会明显增加，这就证明了两种减水剂复配使用，减水效果远远高于单一减水剂的效果。但是，目前市场上对SAF减水剂的应用并不普及，一方面是因为SAF的成本偏贵，另一方面是因为SAF对掺入量十分敏感。

3.3 研究结果

掺入PC后的混凝土减水性、保坍性增强，也同时保证了混凝土的稳定性、耐久性。PC具有引气功能，排除了混凝土内部的气体，也在融合时加强了水泥等材料的分离。假如掺入PC后混凝土各方面性能有所优化，证明PC可以促进混凝土的性能优化，保证混凝土体积稳定，耐久性不断提高。

4 使用减水剂前的准备工作

4.1 检测原材料

对砂石、混凝土等原材料进行相关性能的检测，主要包含：在高温中的质量、在水中的质量，以及物体的密度。检测这些基本性能，确保在一定工程条件下可以发挥材料的作用。

4.2 采用专业的机器材料

使用游标卡尺等精准测量仪器时，需要消除误差，确保数据真实性。

4.3 处理砂石时需要采用磨光机

在使用前，需要确定物体的整体情况，并以此为依据确定摩擦系数和磨光值。

4.4 水泥品种确定了混凝土的质量

水泥的品种、矿物质含量和混合时需要的水量都是直接影响最终材料质量的重要标准。不同的水泥品种产生的拌合物，其和易性也有所不同。普通水泥进行混凝土搅拌时，比矿渣水泥和火山灰水泥和易性要好。并不是最好的水泥就适用于所有工程，面对不同的工程，水泥品种之间的差距是选择的重要标准。

4.5 研究水泥特性

在混凝土施工中，需要研究水泥的特性。减少混合时水量流失以及破坏其他材料的特性。混凝土生产过程中所用到的材料性能都要符合一定的要求。材料的性能、搅拌时间等都是影响混凝土质量的重要因素。混凝土强度、耐久性等都取决于搅拌时间、质量以及最终的运输质量。

4.6 运输中的质量管理

在运输过程中，需要不停地搅拌混凝土，确保各材料之间的有效融合。为了提高混凝土的可泵性，需要掺杂粉煤灰或专门的混凝土外加剂，确保最终搅拌均匀。同时，在运输过程中，车辆的颠簸、上坡下坡也会影响混凝土的质量，严重时会导致混凝土发生离析、分层现象，影响混凝土后期的使用。

4.7 完善与健全各项材料管理

要想混凝土材料能够安全、稳定、高效使用，则应强化材料管理力度，实现规范化管理材料。（1）构建合理的材料管理制度，强化管理力度。（2）应提高全体工作人员的材料管理意识，提升全员对材料的重视程度。（3）应详细记录各类材料的使用情况，以方便查阅。（4）建立岗位责任制，将责任标准进行量化，并做好相应的考核工作，以确保制度得以有效落实。

4.8 调整混凝土混合时的数据

混凝土混合时的数据要进行调整，从而得到正确的融合值。主要包括材料活性的记录、对融合材料的特性记录，以及在融合时产生的问题进行改正，最终寻找相关的正常值。

4.9 利用电子信息技术进行优化

利用电子信息技术与专用的计算机对不同材料进行研究，寻找到相关的问题。在优化过程中，要消除偶然误差，对测量的数据进行划分，提高整个融合过程的平稳性。

5 加入减水剂后的混凝土施工

5.1 混凝土混合料拌和过程

在加入减水剂后，混凝土的质量提高，在混凝土混合料进行拌和时，使用的机械设备是自动控制的间歇式拌和机，它具有温控系统、计量系统、混凝土加入量系统和自动打印功能。在施工过程中，粉尘装置采用二级除尘设备，回收粉尘可采用一级除尘，严禁使用二级除尘设备进行回收。混凝土的加热材料使用导热油，一般混凝土的加热温度在155℃～165℃之间，而改性混凝土的加热温度则高出10℃左右，在加热过程中必须不断搅拌，铲运方向应与流动方向保持垂直，防止混凝土出现离析现象。拌和好的混凝土混合料应是乌黑发亮且无混凝土团块。

5.2 混凝土混合料运输和摊铺

混凝土混合料使用自卸汽车运输，汽车的数量根据运距、拌和量、摊铺的速度综合考虑，装料前底板要涂防粘剂，装料时为了防止出现离析现象，汽车要前后移动，实现多次装料，运输途中应使用保温毡布全部覆盖，施工现场，汽车轮胎要保持洁净。混凝土混合料的摊铺需要在路基工程完成后进行，在摊铺前，要严格按照相关要求对路基的施工进行验收，确保其符合环保工程及混凝土摊铺要求。在整个施工中，要保证施工环节的连贯性，对不同环节进行质量要求，以严格的标准进行验收。在正式摊铺时，要保证辅助工具的完善，例如，要严查运送材料的车辆、拌和时需要用到的设备。对于不规则路面，要进行人工摊铺，因此，要严格管理施工人员，对其专业能力进行审查。

6 结语

PC减水剂可以有效提高混凝土性能，操作简便，为建筑工程中混凝土的使用提供了帮助。PC减水剂流动性好、减水率高，具备一定的静电排斥功能和润滑效果，在混凝土中得到了良好应用。高性能减水剂应用于混凝土中，为建筑施工提供了保障，也促进了建筑施工的发展。