一种聚羧酸保坍剂的应用研究

■吕海涛，刘 远 ■.贵州民族大学，贵州 贵阳 55005;.贵州天威建材科技有限责任公司，贵州 贵阳 550006

随着我国基础设施工程建设的大规模发展，对商品混凝土的质量要求越来越严格。目前在高性能混凝土中，聚羧酸减水剂因其无毒、环保、减水率高等特点，使用非常广泛［1］。但聚羧酸减水剂的应用过程中遇到了许多工程难题，最为突出的就是混凝土坍落度的损失问题。因水泥、混合材、砂石含泥等质量问题导致混凝土坍落度损失加快，在施工过程中，容易造成堵管、施工困难以及拆模以后混凝土的蜂窝麻面现象，甚至产生严重的工程质量问题［2］。有学者试验表明，掺加了高性能减水剂以后，坍落度损失更快，严重的影响到了商品混凝土的泵送距离和泵送高度以及商品混凝土搅拌站的供应半径，给施工带来很大的难度，严重影响聚羧酸减水剂的应用和发展［3］。目前拌合站常用以解决混凝土坍落度损失过快的方法有(1)减水剂里添加缓凝剂(2)多次添加减水剂(3)减水剂后添加法［4］，这些方法都未有效解决混凝土坍损过快的问题。聚羧酸系保坍剂是一种缓慢释放减水率成份的外加剂，可有效解决混凝土坍落度损失过快的问题，从而确保商品混凝土在工程建设中长时间具有良好的施工性能。

贵州省属云贵高原，没有河砂资源，大部分混凝土搅拌站都使用机制砂，而机制砂的质量好坏严重影响到混凝土的质量。聚羧酸保坍剂需要与水泥、砂、石料有良好的适应性才能解决混凝土坍落度损失问题［5］。本文主要研究聚一种羧酸保坍剂对水泥净浆流动度与混凝土性能的影响。

1 试验原材料

聚羧酸系保坍剂:贵州天威建材科技有限责任公司生产的聚羧酸系保坍剂，本研究选用其中的保坍剂B，固含量20%。

减水剂:贵州某拌合站使用的聚羧酸高性能减水剂，以下简称减水剂C，固含量20%，掺量1%，减水率为25% －30%，28d的强度比为140%。

外加剂A:保坍剂B与减水剂C按1∶1比例复配制得。

河砂、碎石(5－10mm碎石占40%，10－20mm碎石占60%)、基准水泥(PI42.5):中国建筑材料科学研究总院销售外加剂检验专用。

机制砂(细度模数为3.4，MB值为2.5)、碎石5－20mm的连续级配(含泥量0.2%)、红狮水泥(PO42.5)、粉煤灰(一级):贵州某拌合站。

2 试验

2.1 聚羧酸系保坍剂对水泥净浆流动度的影响

因水泥所使用的原材料、掺合料与磨制的细度不一样，导致水泥的品质差异较大，外加剂对水泥的适应性也会影响到混凝土的性能。试验参照JC/T1083－2008《水泥与减水剂相容性实验方法》，检验外加剂A、保坍剂B与减水剂C对基准水泥、红狮水泥的适应性。水泥用量500g，用水量145g，选择不同水泥和不同外加剂进行净浆流动度试验。由于保坍剂B是缓释型减水剂，故此净浆流动度测试试验设计为3h，每0.5h检测一次，结果如表1所示。

由表1可以看出，初始净浆流动度一致的情况下，基准水泥使用的外加剂掺量比红狮水泥大，因为红狮水泥是PO42.5水泥，掺加了混合材，而其掺的混合材对外加剂的吸附量较少。不管是基准水泥还是红狮水泥，保坍剂B掺量最大，减水剂C掺量最小。掺减水剂C的净浆流动度是随时间延长而变小;掺外加剂A的净浆流动度1－1.5h达到最大值大，1.5h后随时间延长而变小，但变化幅度很小，可忽略不计;掺保坍剂B的净浆流动度在3h内随时间的延长稍微增大。两种水泥与减水剂C的适应性相似，但基准水泥的净浆流动度经时损失比红狮水泥的经时损失稍大。

表1 各种外加剂与水泥的净浆试验

2.2 聚羧酸保坍剂对混凝土性能的影响

2.2.1 外加剂对混凝土性能的影响

参照GB8076－2008《混凝土外加剂》、TB10424－2010《铁路混凝土工程施工质量验收标准》、GB/T 50080－2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》相关标准。

(1)坍落度控制在80mm±10mm，采用中国建筑材料科学研究总院销售外加剂检验专用原材料，选择不同外加剂进行试验。单方混凝土原材料用量:基准水泥360Kg、河砂850Kg，碎石1039Kg，水152Kg(不掺外加剂时基准样用水量为205Kg)，测试不同外加剂对混凝土包裹性、含气量、强度等性能的影响，试验结果见表2:

表2 混凝土性能试验

从表2得出，初始坍落度相同时，保坍剂B掺量最大，减水剂A掺量最小。掺减水剂C的混凝土坍落度1h损失70mm;掺外加剂A的混凝土坍落度维持2h不变，2.5h开始变小;掺保坍剂B的混凝土在3h内，坍落度略增大10－30mm。与掺减水剂C相比，掺外加剂A与掺保坍剂B可提高混凝土的包裹性，含气量无明显变化，。

(2)将外加剂A、保坍剂B与减水剂C采用某拌合站的C50混凝土配合比进行试验，并测试相关性能。采用拌合站的原材料，单方混凝土配比:水泥 360Kg，粉煤灰 120Kg，机制砂 852Kg，碎石 924Kg，水144Kg，具体试验结果见表3。

表3 混凝土性能试验结果

表3中显示，掺减水剂C的混凝土坍落度损失最快，坍落度1h损失130mm。掺外加剂A的混凝土坍落度损失较慢，坍落度1h损失20mm;掺保坍剂B的混凝土坍落度损失很小，2h内几乎不变，3h坍落度保留至185mm。初始坍落度相同时，相对掺减水剂C而言，外加剂A、保坍剂B的掺量需适当增加，混凝土的含气量并无明显影响，但包裹性变好。掺外加剂A、B的混凝土1d强度降低约9%，3d、7d强度几乎不变、28天强度增加3%左右。

3 试验结论

(1)与单掺减水剂C相比，掺保坍剂B或者将保坍剂B与减水剂C混合使用均可提高外加剂与水泥的适应性。

(2)使用外加剂检验专用材料，在坍落度设计较低时(坍落度设计在80mm±10mm)，掺保坍剂B的混凝土坍落度3h不降低;掺外加剂A的混凝土坍落度2h内保持不变。

(3)使用某拌合站混凝土原材料，当混凝土坍落度控制在220±20mm时，掺保坍剂B混凝土坍落度2h内不损失;掺外加剂A的混凝土坍落度1h内不发生明显变化。

(4)达到相同初始坍落度时，与单掺减水剂C相比，保坍剂B与掺外加剂A的掺量需增加，混凝土1d强度降低9%，3d、7d强度无明显变化、28d强度增加3%;混凝土的包裹性变好，含气量无明显变化。

［1］肖煜.聚羧酸高性能保坍剂的研究［D］，武汉科技大学硕士学位论文，2013.

［2］刘春燕，王自为，卫晓慧，等.新型聚羧酸接枝保坍剂的合成与性能研究［J］.新型建筑材料，2012(2):42－46.

［3］陈惠，赵婷婷，等.一种新型聚羧酸保坍剂的研究与应用［J］.山西大学学报(自然科学版)，2011(2):70－72.

［4］张月星，冉千平，等.新型聚羧酸类接枝共聚物高效保坍剂的性能研究［J］，新型建筑材料，2006(9):53－56.

［5］郭鑫祺.环保交联型聚羧酸专用保坍剂的合成与性能研究［J］，新型建筑材料，2013(5):1－3.