聚羧酸外加剂在混凝土工程应用中应注意的问题

贾 钢

(大同市泰和春商品混凝土有限责任公司，山西 大同 037039)

聚羧酸外加剂在混凝土工程应用中应注意的问题

贾 钢

(大同市泰和春商品混凝土有限责任公司，山西 大同 037039)

结合混凝土外加剂的应用现状，阐述了聚羧酸外加剂的特点及其发展方向，并通过对聚羧酸外加剂在工程应用中常见问题的分析，研究了使用聚羧酸时应注意的具体事项，以供参考。

聚羧酸，外加剂，混凝土，掺量

聚羧酸作为新一代外加剂在大同地区从2009年开始使用至今，收到了良好的效果，但尽管聚羧酸系减水剂被看作是高性能的、绿色的和最有前途的减水剂品种，但其在实际应用中却暴露出许多较复杂且一时难以解决的技术问题，在这里我把一些值得注意的事项、通常会遇见的状况及解决方法，做一个简单的描述，这些都是我个人在实践中总结出来的一些看法和认识，不妥之处希望大家及时指正。

1 混凝土外加剂的应用现状

很多混凝土公司在生产中低强度等级混凝土(C10～C40)时，大部分使用传统的萘系减水剂，在生产C40以上混凝土时使用聚羧酸。我想这是由于几个方面原因决定的：1)萘系外加剂复配工艺较简单，有的混凝土企业自己可以复配萘系外加剂，降低混凝土生产成本。2)在混凝土生产过程中便于控制，掺量波动在±0.2%范围内时，混凝土的状态不会发生严重的变化，也就是说外加剂的调控空间较大；并且对水泥的适应性好，当骨料中的含水率、含泥量有轻微变化时不会太敏感，并且中低强度等级混凝土强度很容易实现。3)中低强度等级混凝土(C10～C40)的市场需求量大，产量占到混凝土拌合站全年产量的80%～90%，高标号只能占到10%甚至不到10%。上述原因决定了目前混凝土外加剂以萘系为主的现状。

但萘系外加剂在生产和使用时有其局限性，表现为：1)生产萘系外加剂时，会产生一些有毒物质，对环境造成一定污染。2)在配置高标号、大流动性混凝土时，强度和工作性难以保证。由于减水率的限制，高标号混凝土水泥用量较大，使用萘系减水剂拌和的混凝土会显得十分粘稠，不便于施工。以前用萘系生产高标号混凝土时，为了保证强度，对用水量和外加剂掺量控制也很严格，但实际当中混凝土的工作性较差，混凝土又粘又稠，流动性虽说有，但流速很慢导致施工速度慢，现场工人怨声载道意见很大，这时候即使加大外加剂掺量也效果欠佳，况且一味加大外加剂掺量对混凝土的凝结时间、强度都有影响，加水就更不允许了。

2 新一代聚羧酸外加剂的特点及发展方向

随着建筑业的飞速发展，对混凝土的强度和耐久性也提出了更高的要求。就强度而言，它是混凝土技术发展的主攻方向之一。由于我国城市化建设步伐的加快，开发商对城市土地的利用率不断提升，超过100 m的建筑物已经不足为奇，同时，混凝土标号不再停留在过去的C40以下，取而代之的是C50，C60甚至更高强度等级的高性能混凝土。大量的工程实践证明，在建筑中使用高强混凝土，不仅能够减小结构断面尺寸、减轻结构自重、降低材料用量、有效利用高强钢筋，而且能够增强建筑物的抗震能力、加快施工进度、降低工程造价，满足特种施工的要求。随着混凝土向着高强、高性能的方向发展，对原材料，特别是外加剂也提出了更高的要求，而传统的萘系外加剂由于其受到生产工艺及混凝土工作性等方面的限制，已经不能满足需要。应运而生的新一代聚羧酸系外加剂在铁路、桥梁、水利水电等混凝土工程建筑领域得到迅速发展，并成功推广应用。与萘系外加剂相比，聚羧酸有以下三大优点：1)减水率高、分散性好。在外加剂掺量一样，保证混凝土强度、坍落度、流动度一致的同时，节约用水10 kg左右，业内人士应该都了解10 kg水在一方混凝土中是什么概念，影响有多大，也就是说少用10 kg水在保证水胶比(W/B)不变的情况下节约水泥20 kg～30 kg。其最大的优势还是在高标号混凝土中的体现，使水泥用量大幅降低，有效降低生产成本，真正意义上做到“低水泥用量、低水胶比、低用水量”的“三低”要求。2)聚羧酸在生产过程中不使用强刺激性物质甲醛和强腐蚀性的浓硫酸，对环境不会造成污染，是环保型的外加剂，有利于可持续发展。3)聚羧酸外加剂的应用范围广泛，发展前景较为看好，并且在自密实混凝土、清水混凝土、高强混凝土、高耐久性混凝土、海工混凝土、混凝土预制构件工程中开始得到应用，质量水平也不断提高。由于其具有的综合优势，我国许多地区的混凝土工程都大量、广泛、成功应用了聚羧酸外加剂，而且产生了巨大的技术和经济效益。实践证明，推广应用聚羧酸外加剂是混凝土质量向高性能方向发展的必然要求。

3 聚羧酸外加剂在工程应用中常见的问题

聚羧酸被认为是一种高性能外加剂，人们总是期望在应用中比传统的萘系外加剂更安全、更方便、更高效、适应能力更强，但实际情况并非如此，工程中总是遇到这样那样的问题，而且许多问题还是使用萘系外加剂时从未遇见的。例如某些时候，混凝土出厂的时候坍落度、流动性、保水性良好，但经过一段时间运到施工现场后却表现为两个极端，混凝土要么变得十分干涩、无法卸料，更不用提泵送了；要么分层、离析，泌水严重，造成堵泵。造成上述情况的原因有二，首先，聚羧酸本身的质量有时也不稳定，因为生产聚羧酸的原材料每一批次的品质可能存在差异，使得外加剂品质得不到完全的保障；其次就是聚羧酸生产企业的技术水平、生产工艺也是控制聚羧酸生产的难点。第二，聚羧酸外加剂敏感性强、适应性较差。混凝土原材料组分、产地等因素的微小变化都会造成混凝土性能发生变化，这一点与萘系外加剂具有较强适应性和稳定性的特点截然不同，也就是说混凝土状态的控制手法与萘系有所不同，需要逐步适应和了解其特性才能充分发挥其优势。重点介绍一下与聚羧酸适应性有关的因素。水泥。水泥的化学组分、石膏种类、助磨剂、活性混合材料及非活性混合材料的掺量、水泥的含碱量、细度、使用时的温度等都会造成影响。首先，水泥是一个地域性很强的产品，由于不同地域生产水泥熟料的原材料矿物组分存在不同程度的差异，一些微小的变化可能会引起混凝土性能的巨大变化。石膏的类型、水泥中碱含量超标、助磨剂的掺入、水泥细度的不断提高、水泥温度过高都会影响外加剂的适应性，引起混凝土坍落度保留值、流动度、扩散度和粘聚性发生变化。因此，不宜频繁地更换水泥，并且选用品质可靠、质量稳定的水泥是必要的前提。粗细骨料(砂、碎石)影响聚羧酸适应性的主要因素为含泥量。随着含泥量的不断增加，混凝土的流变性能会成倍降低，同时，骨料中的泥质种类、石粉对聚羧酸的适应性影响也很大。当骨料的含泥量较高时，聚羧酸的减水率会大大降低，以往在使用萘系外加剂，遇到含泥量较高的情况时，可以增加一点外加剂掺量就能解决问题，但聚羧酸如果采取这一办法时，混凝土变化有时并不明显，有些时候是当流动性还未达到要求时，混凝土已经开始泌水了，很难掌握外加剂掺量，最好的办法是选用含泥量较低的优质水洗砂和碎石。掺合料(矿粉、粉煤灰)影响适应性主要是烧失量和细度。烧失量大时会吸附外加剂，使外加剂掺量加大，并且混凝土坍落度损失快，优选Ⅰ，Ⅱ粉煤灰可以获得良好的流动性。

4 使用聚羧酸时的几点注意事项

1)合理控制用水量。一方面为了保证水胶比(混凝土强度)，另一方面是因为聚羧酸对用水量十分敏感。通常反映混凝土拌合物性能的指标有流动性、粘聚性和保水性，由于聚羧酸对用水量很敏感，在试配和生产过程中有时用水量只增加1 kg～3 kg，拌合物就出现严重泌水、露石起堆、离析抓底等现象，无法保证混凝土拌合物的均匀性。因此生产时一定要严格控制单方用水量，准确测算砂石含水率，尤其是水洗砂的含水率会受到其自身含水不稳定及外界降水(雨、雪)的干扰，所以新进场的水洗砂应搁置一段时间，待含水率较为稳定时再用，并且尽量避免雨天施工。

2)聚羧酸掺量的掌握。试配和生产过程中控制用水量是一方面，另外还要合理控制聚羧酸掺量，掺量不足混凝土表现为坍落度损失快、损失大、流动性变差；过量则严重泌水、离析、抓底，要通过多次试验来确定用水量和聚羧酸掺量的最佳切合点，也就是最佳的用水量和外加剂掺量。值得注意的是：在试配时应采用工程使用的原材料，混凝土性能的控制根据施工要求确定，试配条件尽量模拟现场施工条件。当原材料发生变化或混凝土性能要求发生改变时，应再次进行试配。

3)在用聚羧酸试配高标号混凝土时，打破原有的思维模式。以往在试配高标号混凝土时，总觉得水泥用量多一点，掺合料少一些强度会更高，其实不然，水泥用量大往往混凝土粘稠，流动性也不好，混凝土早期强度发展快，后期增长缓慢甚至不增长。有些时候增加30 kg水泥和不增加水泥的混凝土强度差不多，有时还不如不加，这样相当于走入了一个误区。通过大量的试配后发现在胶凝材料用量一样的情况下，适当放大掺合料用量提高5%～10%，强度也比较理想，后期强度增长也令人满意，而且大量掺用粉煤灰能使混凝土获得很好的流动性，对降低水化热、防止裂缝、提高耐久性等方面都有帮助。

4)严禁萘系外加剂混入。大部分混凝土拌合站根据工程的不同，需要在使用聚羧酸的同时也使用萘系外加剂(中低强度混凝土用萘系，高标号用聚羧酸)。条件允许的情况下，最好分站使用，若同一机组既有聚羧酸又有萘系，在交替使用时，必须将外加剂称量容器、管道和搅拌机彻底清洗干净，混凝土罐车也要涮干净再装料。当现场由于种种原因使混凝土不能及时卸料导致坍落度和流动性下降时，可采取“二次添加外加剂”的方法来解决，添加量由试验和经验来确定，不可将萘系外加剂加入，因为两种外加剂混合会发生反应使混凝土“速凝”，致使整车混凝土报废。

5)加强检验。以外加剂检验与试配相结合的办法来验证混凝土工作性是否可靠，此法虽然麻烦但很有效。有时在外加剂检验时，各项指标均合格，但在生产和使用时却遇到种种问题，弄得措手不及。因此在检验外加剂的同时，从现有即将使用的原材料中取样，根据工程对混凝土的技术要求进行试配，发现问题及时请外加剂生产企业的技术人员进行调整。

6)加强与施工方沟通并实地考察施工现场，对有特殊要求的工程项目及施工部位要加强监督。由于掺聚羧酸混凝土在生产控制及对原材料的敏感度方面与以往的混凝土不同，在使用前及时向施工方了解混凝土的技术要求以及运距、当天气温等情况，必要时到工作面实地考察，目的是了解混凝土泵送方式、管道布设路径是否合理、钢筋的分布情况、施工单位的人员配备、队伍素质等，根据上述情况合理配置、调度运输车辆。当需要铺设管道泵送大坍落度、大流动性混凝土时，应减少“平管”的铺设长度，因为当坍落度较大时，混凝土粘稠度下降，如果泵送间隔时间较长，泵管内的混凝土骨料容易附着在管壁上，使泵送阻力增大造成堵管。其办法是隔10 min～15 min打几下泵，间隔时间不宜过长。

7)逐步掌握混凝土在试配—生产—施工等环节的变化规律，通常我们在试配时的混凝土与生产时的混凝土存在用水量和外加剂掺量上的差异(属系统误差)；新拌出机的混凝土与经过一段时间运送到施工现场的混凝土状态存在差异(坍损)；卸料时的混凝土与经过管道泵送到工作面的混凝土也不一样(泵损)，这些都是正常的也是在所难免的，需要在试验和生产实践中摸索这些规律，积累经验。遇到混凝土状态突然发生变化时，要及时提出合理的解决办法，切不可犹豫不决拖延时间，造成更大的损失，要做到“及时、科学、合理”。

5 结语

聚羧酸作为新一代高性能混凝土外加剂具有突出的优势和强大的生命力。但任何事物都有其两面性，只有善于发挥它的优势，改进它的不足，正确认识和应用它才能取得最大的效果。个别地区对聚羧酸的使用起步较晚，积累的经验较为有限，在实际当中常常会遇到一些预想不到的难题，一个人的能力毕竟有限，容易走弯路、钻牛角尖，因此，各混凝土企业的技术人员在工作中多多交流，能够资源共享，才能共同进步。

The matters should pay attention to ofpolycarboxylic acid admixture in concrete engineering application

Jia Gang

(DatongTaihechunCommodityConcreteLimitedLiabilityCompany,Datong037039,China)

Combining with the application situation of concrete admixture, this paper elaborated the characteristics and development direction of polycarboxylic acid admixture, and through the analysis on common problems of polycarboxylic acid admixture in engineering application, researched the specific matters should be paid attention to using polycarboxylic acid, for reference.

polycarboxylic acid, admixture, concrete, dosage

2015-02-09

贾 钢(1977- )，男，工程师

1009-6825(2015)11-0107-02

TU528.042

A