浅析聚羧酸减水剂在混凝土配合比设计中的应用

毕研军

前言

本文结合不同工程混凝土配合比设计中聚羧酸减水剂的应用实例，探讨聚羧酸减水剂在混凝土应用中的控制点。

1、聚羧酸减水剂的主要作用机理

作为最新一代环保型高性能混凝土外加剂，聚羧酸减水剂工程应用日益增加广泛。从预制混凝土构件到现浇混凝土，从自密实混凝土、清水混凝土到需要快凝早强的特殊混凝土，从铁路、桥梁、水电等领域到市政、民建工程，聚羧酸减水剂正占有越来越大的市场份额。聚羧酸减水剂是一种分子结构与含羟基接枝共聚物的表面活性剂。在混凝土中有很高和相对持久的减水作用，与萘系减水剂相比，减水剂进入水泥—水体系中的作用机理要复杂的多。第一、它的主链和支链都有选择性的吸附；第二、不同集团可能形成强弱不同的双电层，使颗粒相斥；第三、吸附后在颗粒表面形成立体的大分子层，使颗粒难以团聚。

2、聚羧酸减水剂的优点

聚羧酸减水剂是由多种高分子有机化合物聚合而成，属羧酸系接枝共聚物高效减水剂，是新一代环保型混凝土外加剂，聚羧酸减水剂具有掺量低、减水率高、保坍能力强、环保等优点。除此之外，聚羧酸减水剂的分子结构灵活、可设计性强，可以满足不同建筑工程的需要，按照GB8076检测，减水率在25%以上；流动性保持性好即塌落度损失小；掺量少；混凝土拌合物的和易性好、实体结构美观等优点，能显著提高混凝土的抗压强度，可满足各种特殊结构的施工。氯离子含量：≤0.1%，符合ISO14000环境保护国际管理标准。

3、聚羧酸减水剂在混凝土配合比设计中的应用

3.1采用聚羧酸减水剂配合比设计实例

3.1.1普通混凝土配合比设计

积石峡水电站位于青海省循化县境内的黄河干流积石峡出口处。大坝最大坝高101m，坝顶全长355.5m，坝顶宽10m，坝顶上游侧设5.2m高“L”形混凝土防浪墙，上游坝坡1：1.5，下游坝坡1：1.4，混凝土面板一次性施工完成。积石峡水电站工程根据气象资料显示，该地区属于高寒、干燥地区。面板混凝土属于薄壁结构，混凝土面板配合比设计是面板防裂中的关键环节之一。要减少混凝土面板裂缝的产生，降低混凝土的水化热和绝热温升值，就必须尽可能的降低单方混凝土的胶材用量，降低混凝土的水化热和绝热温升值；混凝土配合比的和易性、抗分离性、均匀性要好等。基于这些方面的考虑，我们在配合比设计中，除采用其他的措施外，采用了以聚羧酸减水剂代替常规的萘系减水剂，充分发挥聚羧酸减水剂高减水率、保塌性好的特点，以较小的出机塌落度，满足混凝土施工性要求，达到降低混凝土内部绝热温升的目的。

通过现场混凝土浇筑验证，推荐配合比的混凝土拌合物和易性良好，混凝土均匀，抗离析性能好，运输过程中不泌水，溜槽输送顺畅，入仓坍落度适中偏小，可确保混凝土施工质量。良好的混凝土施工质量，能有效的减少面板混凝土裂缝的产生。混凝土配合比的可施工性良好。混凝土面板2010年5月开始浇筑，总方量1.46万m3，7月浇筑完成共36块面板，经现场普查，截止目前积石峡水电站工程混凝土面板裂缝数量为53条，裂缝平均0.8条/1000m3。与同地区同气候环境条件的其他工程混凝土面板裂缝594条相比，裂缝大幅度减少。大大降低了后期混凝土裂缝处理的费用和保证了混凝土面板质量。

3.1.2聚羧酸减水剂在高强混凝土中的应用

南水北调中线一期工程总干渠温博段Ⅲ标位于河南省焦作市博爱县境内，标段长度6.5km。标段内有公路桥3座。公路桥中组合梁、箱梁、连续梁为C50F200混凝土。根据南水北调中线干线工程建设管理局《关于进一步加强混凝土配合比设计和使用的通知》要求及施工现场用砂石骨料的实际情况，对桥梁上采用的C50F200混凝土配合比进行进一步优化试验，优化后的混凝土配合比设计参数见表2。

利用聚羧酸减水剂的高减水率，使掺用聚羧酸减水剂后的混凝土配合比降低了胶凝材料用量，不但节约了工程成本，也保证了工程的施工质量。

3.1.3聚羧酸减水剂对混凝土外观质量的改善

混凝土结构的外观质量通常被列为整体工程质量的一项重要的考核内容，尤其是对地面以上重要结构部位的外观质量更是提出了严格的要求，做到混凝土表面光滑平整、無蜂窝麻面、外观整体颜色一致、模板接缝严密平整、无错台漏浆，是每个建设者的心愿，也是每时每刻探讨、研究的话题。此外，混凝土的外观质量在一定程度上也是混凝土内在质量的体现。因此，做好对混凝土的外观质量的控制，是保证工程质量的一种重要手段。

3.2聚羧酸减水剂应用中存在的问题

3.2.1聚羧酸减水剂太敏感，不易控制

一般而言，减水剂减水率越高，则在其有效掺量区间内拌和物流动度对掺量越敏感。因此，许多工程技术工作者凭直觉认为聚羧酸减水剂应用时太敏感，并以此强调计量、混凝土生产与控制的困难性。这样理解的前提是将减水剂折算成纯固体，看纯固体掺量的增加对混凝土流动性能的改善。

3.2.2聚羧酸减水剂自身的引气性能

聚羧酸减水剂本身具有一定的引气性特征，掺加聚羧酸减水剂 （常规掺量） 的混凝土含气量一般在2.0%～3.5%间。在进行混凝土箱梁设计时，较小的引气剂掺量，即可满足混凝土抗冻性能的要求。所以，在公路混凝土箱梁配合比计时，要严格控制引气剂掺量，保证混凝土箱梁的质量。这里需要说明的是，现场进行混凝土浇筑时，引气剂掺量控制应以实测的含气量和抗冻试验为依据。

（作者单位：中国水电建设集团十五工程局有限公司科研设计院）