聚羧酸减水剂对混凝土成本控制的研究

王东东

（1.河南科技大学应用工程学院， 河南三门峡， 472000；2.三门峡职业技术学院， 河南三门峡， 472000）

1 减水剂概述

1.1 减水剂

减水剂是一种广泛运用在混凝土配置上的外加剂，其主要作用是确保混凝土在坍落度保持不变的情况下，最大程度降低混凝土拌合当中的用水量。因减水剂多为阴离子表面活性剂，在与混凝土拌合物进行搅拌过程中，能够在活性剂的作用下分散拌合物当中的水泥颗粒，由此来改变混凝土拌合物原有的流动性，使混凝土拌合过程中的单位用水量或是单位水泥用量得以节约。依据减水剂减水能力的强弱，一般可以将减水剂分为普通型减水剂、高效型减水剂、高性能减水剂。而本文研究对象聚羧酸减水剂便是众多减水剂中的一种，属于高性能型减水剂。

1.2 聚羧酸减水剂

聚羧酸减水剂的高性能主要来源于其属于羧酸类多元共聚物与其它助剂的复配产品。这决定了聚羧酸减水剂拥有其他减水剂所不具备的超分散型结构，可以做到依据分散水泥作用机理对水泥的分子结构采取有针对性的设计，从而在有效防范混凝土坍落度损失的同时，在作用的过程中又不会因外加剂的使用而导致混凝土出现明显缓凝现象，能够大大改善水泥粒子的分散稳定性。只需在混凝土拌合中掺入少量聚羧酸减水剂，就能够使混凝土拌合物在保持较好流动性的同时，使混凝土拌合物收缩降低，并在耐久性、和易性、强度等方面都能够拥有良好的表现，从而达到现代混凝土施工要求。

2 聚羧酸减水剂的性能优势

主要体现在以下几个方面：（1）在掺量低的情况下就能够展现出较高的减水率，且不会引起混凝土拌合物出现大幅度收缩。减水率在14%～45%之间；（2）适用性较好，与多种水泥都可以保持较好的相容性，从而在坍落度方面使混凝土表现出良好的性能，将混凝土坍落度损失控制在1h＜5%、2h＜10%；（3）具有较好的增强性，可使混凝土拌合物在早期、后期均表现出较高的强度。将混凝土3d、28d、90d 的抗强能力分别提升50%～110%、40%～80%、30%～60%；（4）能够赋予混凝土较好的和易性，聚羧酸减水剂沁水率＜90%，在添加过后不会造成混凝土拌合物出现明显沁水、离析现象。尤其是在对高标号混凝土进行配置时，可使混凝土在表现出良好搅拌性的同时又使其具有良好的粘聚性；（5）含气量≤3.0%，氯离子含量≤0.02%、碱含量≤0.2%，该数值适中不会对混凝土弹性模量造成明显负面影响，能够有效防止混凝土产生碱骨料反应，可赋予混凝土较好的抗冻性、耐久性；（6）生产过程当中不存在污染的情况，且聚羧酸减水剂无甲醛，在使用的过程中不会对环境、人体造成健康干扰，属于绿色友好型产品，符合国际环保标准ISO14000；（7）可使混凝土在早期拌合过程中水热化现象的发生率得以大幅度降低，即便在炎热的夏季也可以保障大体积混凝土施工工作的顺利开展；（8）聚羧酸减水剂具有很好的适应性，能够与水泥、煤粉灰、矿渣以及其他掺合料实现有效的相容；（9）能够在最大程度上节省工程水泥消耗量，节省15%到25%的水泥用量。能极大地降低工程综合造价成本。

由此来看，与一般的减水剂相比，聚羧酸减水剂无论是在各项技术指标方面还是在综合性价比方面都略胜一筹。能够达到国际先进水平标准，属于当今世界范围内科技含量最高的前沿性减水剂产品，可以被广泛运用在高层建筑、隧道、大坝、桥梁、公路等建筑领域。纵观我国的三峡大坝、田湾核电站、苏通大桥、京沪高铁等大型建筑工程当中，几乎都能够看到聚羧酸减水剂的身影。对于建筑工程本身来讲聚羧酸减水剂的使用不仅是高质量标准实现的基础，更能够在最大程度上降低工程造价。

3 聚羧酸减水剂对混凝土成本控制的影响

混凝土是一种按照建筑工程要求，将水泥、矿物掺合料、凝胶材料、水、化学外加剂等依据一定的比例拌合而成的复合材料。基于混凝土良好的建筑性能，使得在当今的建筑业混凝土已经成为了一种用量最大、用途最广的建筑材料，在民用房屋、桥梁、公路建筑以及国家核发电厂、军事工程等大规模建筑工程当中都有着极为广泛的应用。对于混凝土成本的控制实际上就是对建筑工程造价的控制，对于整个建筑工程而言是极为必要的。作为一种复合材料，混凝土拌合技术难度相对较低，不会对整体混凝土成本产生过多的影响。因此混凝土成本构成主要还是来源于其拌合过程中各种材料的使用量情况，聚羧酸减水剂对混凝土成本控制的影响也来源于此。具体如下：

3.1 水泥、矿物掺合料

相对其它用料水泥，矿物掺和料是混凝土的主要用料也是混凝土成本控制的主要对象。水泥是混凝土的主要构成，其用量最多，且相比较砂石、矿渣等原料而言价格也相对较高，截至目前，全国散装水泥均价大致在每吨500 元左右。在混凝土的拌合过程中，大多选用稳定性、强度表现较好的水泥，这样能够在最大程度保障混凝土质量的情况下，将水泥用量控制在一定范围内。如若所选用水泥质量表现不佳，为保障混凝土质量就需要不断增加水泥用量，由此造成混凝土成本的增加。而以煤粉灰、矿渣、硅粉、火山灰等为代表的矿物掺合料在混凝土中也具有一定的应用量，其目的是增强混凝土整体力学性能、降低水泥用量实现成本控制。面对目前市场上质量参差不齐的水泥产品以及细度不一的矿物掺合料，聚羧酸减水剂能够与高碱水泥、低碱低硫水泥、C3A 含量高的水泥以及矿物掺合料等，都始终保持较好的适应性，更能够凭借聚羧酸减水剂高性能优势作用的发挥，赋予水泥良好的稳定性、强度表现，使问题水泥迅速放热、坍落度持续时间短、流动性差、吸附水化等一系列缺陷得到大大改善，还能够使矿物掺合料活性提升。

3.2 砂石原料

相对而言砂石原料价格较为低廉且用料较少，因此在大多数情况下工程管理者以及技术人员的关注点多放在水泥、矿物掺合料等方面，而忽视了对砂石地控制。实际上基于砂石材料的天然性，在许多情况下多是直接开采过来就用作混凝土拌合之用，因此其材质是难以掌控的，会受到采集地、产地、堆运条件等诸多因素地限制，而造成其多碎石针片、高含泥量等低品质情况的出现。如若在混凝土拌合过程中，不能及时对这些情况加以干预，不仅会对混凝土质量造成不好地影响，在砂石孔隙率不达标的情况下还需要加大水泥浆体倒入量，从而导致工程费用成本的增加。聚羧酸减水剂的使用能够最大程度改善砂石的粘结强度问题，降低混凝土开裂、起皮等情况的发生率。由此来看，聚羧酸减水剂能够在短时间内迅速解决砂石原料问题，在保障质量的同时能够起到降低成本费用的目的。

3.3 外加剂

从外加剂的价格上来看，聚羧酸减水剂作为一种高性能减水剂其价格要远高于普通型减水剂，就当前市场行情来看单价在每吨8500 元。但就混凝土成本控制的角度来讲，只论单价，不对外加剂的质量、性能予以参考的做法是极为不合理的。要知道聚羧酸减水剂的高性能是其他普通型减水剂所难以达到的，通过对聚羧酸减水剂的使用，能够在短时间内使混凝土拌合过程中的一系列难题得到有效解决，从而保障混凝土质量。以工程施工来看，如若在最初混凝土拌合的过程中，不考虑工程质量要求，一味地贪便宜选用了价格相对低廉的普通型减水剂，会因减水剂强度不够而导致混凝土质量难以达标，此种情况下就需要反复增加不定量的水泥、矿物掺合料、砂石原料等，直至混凝土质量达标。最后成本核算下来，反倒是增加了成本。

4 聚羧酸减水剂在混凝土中应用应注意的问题

虽然聚羧酸减水剂具有较高的性能优势，通过在混凝土中添加聚羧酸减水剂能够达到提质、降本的良好效用。但这并非意味着聚羧酸减水剂适用于任何环境下的混凝土拌合，聚羧酸减水剂即便是优点显著，但它也有着自己的一些缺陷和问题。在使用聚羧酸减水剂进行混凝土成本控制的过程中，就必须对这些问题有一个清晰地了解和充分地认知，以此来确保聚羧酸减水剂与混凝土拌合质量要求以及拌合环境、其他各种添加材料的相适应性。如若不能做到这一点，就难以实现对混凝土成本地有效掌控，要么是使用聚羧酸减水剂的时机、时间、环境不对，要么是聚羧酸减水剂使用量不合理，最终是花了冤枉钱。

在实际应用过程中要尤为注意以下问题：一是聚羧酸减水剂对高温较为敏感，在高温环境下难以保障其自身的保坍性。因此在具体使用过程中，要结合混凝土施工环境温度条件，找准聚羧酸减水剂最佳掺和量。掺和量过大容易导致混凝土出现泌水离析问题，掺和量不足又难以促使混凝土达到最佳状态。与此同时，聚羧酸减水剂对高温较为敏感还表现在当长时间处于高温状态下时，聚羧酸减水剂当中的有机成分会变质、发酵，出现酸味、霉变、淡黄色液体、黑色液体等腐败现象。因此要时刻注意做好聚羧酸减水剂的防腐处理，注意改善聚羧酸减水剂储存环境。二是随着聚羧酸减水剂应用范围的逐渐拓展，市场上关于聚羧酸减水剂的种类也逐渐繁多起来，且每一种在性能上都具有一定的差异性。有些在高保坍方面较为突出，也有些以高减水型、凝结度好擅长。在具体使用过程中，管理人员要联合技术人员，结合工程质量要求，选择合适的聚羧酸减水剂，并依据混凝土施工实际条件适当搭配增稠剂、引气剂、消泡剂、调凝剂等混合使用。最大程度激发聚羧酸减水剂效用，保障混凝土质量。

5 结束语

综上所述，聚羧酸减水剂作为一种关键性的外用剂被广泛运用在混凝土施工当中，能够依托自身强大的性能优势达到降低混凝土成本的目的。在未来的工作中，工程管理人员、技术人员，不仅要做好混凝土材料的管控工作，还要加强对聚羧酸减水剂综合性能以及适用情况的研究工作，最大程度提高聚羧酸减水剂使用的科学性、合理性、适度性，由此来达到控制混凝土成本的目的。