聚羧酸减水剂在混凝土中的关键问题及控制措施

摘要

聚羧酸减水剂作为一种新型高性能减水剂,具有诸多优良性能,然而其在大量应用过程中,表现出与水泥适应性差、对用水量及砂、石骨料含泥量敏感等问题。本文重点阐述了聚羧酸减水剂在混凝土生产过程中的一些关键问题及其控制措施。

0前言

聚羧酸减水剂作为一种新型高性能减水剂,具有减水率高、流动保持性好、水泥适应广、分子构造上自由度大、合成技术多、高性能化的余地大、对混凝土增强效果显著、能降低混凝土收缩等突出优点,同时产品不含甲醛等对人体有害的物质,是一种绿色环保的产品。这使得其在近年来得到了飞速的发展,也被越来越广泛地应用在工程中。然而在大量应用过程中发现,聚羧酸减水剂存在着在高温环境下保坍性不足、温度敏感性强、对砂石集料的含泥量敏感性强、对机制砂适应差等缺点,而且混凝土中聚羧酸减水剂的掺量、单方用水量稍有增加,混凝土拌合物就容易出现泌水、分层现象,对混凝土泵送施工性能、力学性能和耐久性都造成了不利的影响。

对此,笔者探讨了聚羧酸减水剂在混凝土中应用需注意的关键问题及其控制措施,为聚羧酸减水剂在混凝土中更好地应用提供实践数据。

1聚羧酸减水剂与水泥的适应性

聚羧酸减水剂在某种水泥中应用时会发生混凝土拌合物流动性很差、坍落度达不到设计要求,或者坍落度经时损失很大、或者产生速凝、假凝等不正常凝结或严重泌水等现象,亦称之“相容性”不好。一般相容性较差表现为:新拌混凝土在搅拌过程中出现速凝、假凝,混凝土泌水、离析、分层现象严重,新拌混凝土坍落度较低、坍落度损失快,硬化混凝土强度明显下降,混凝土收缩加大,抗渗、耐久性等性能下降,大体积混凝土中缓凝效果不明显、出现温差裂缝等。对此,水泥厂必须控制水泥的碱含量、稳定石膏种类及掺量、稳定混合材种类及掺量、稳定水泥细度等,为商品混凝土搅拌站供应质量稳定可靠的水泥,为保证聚羧酸减水剂与水泥的良好适应性奠定基础。

同时,对于商品混凝土搅拌站而言,应加强聚羧酸减水剂的入厂检测及其与水泥的适应性检验。建议对入厂的每一车聚羧酸减水剂进行抽检,通过试拌混凝土并测试新拌混凝土坍落度、扩展度、经时损失、凝结时间及硬化混凝土抗压强度比等性能。对于在入厂检测时,所拌制的混凝土坍落度、扩展度及经时损失不达标的聚羧酸减水剂,坚决不予使用,以确保混凝土满足施工质量要求。另外,对于运程较远的泵送混凝土,通过调整外加剂配方及掺量的方法不能很好解决坍落度损失过快的问题,则可通过适当调整混凝土配合比,如增加浆料、调整砂率,或者在保证混凝土强度的前提下,适当增大混凝土初始坍落度来解决这一问题。

2聚羧酸减水剂减水率及掺量控制

由于聚羧酸减水剂的减水率较高,因此,混凝土坍落度对用水量敏感性较大,所以在使用前应进行充分试配试验,以寻求不同批次原材料及不同强度等级混凝土的最佳掺量与最佳用水量。同时,应对混凝土搅拌机楼操作工进行严格的岗前培训,严格要求机楼操作工对混凝土加水量的控制。并且加强混凝土运输及浇筑过程中的监管,严禁在运输及浇筑过程中加水。另外,还应增加砂、石含水率的检测频率,做好砂、石含水的扣减工作,以保证实际生产混凝土用水量与生产配合比设计用水量基本一致。

根据实际应用积累的大量数据显示,聚羧酸减水剂的减水率并不是越高越好,减水率越高对用水量的敏感性越高,所拌制的混凝土黏度越大、越容易离析、浆体板结;当然聚羧酸减水剂的减水率也不宜太低,减水率太低会增大减水剂的掺量,影响成本的控制。因此,对于聚羧酸减水剂的减水率应根据原材料进行试配确定。那么,按照笔者的试验结果及实际生产经验显示,聚羧酸减水剂减水率控制在23%~25%,所生产的混凝土坍落度能够较好的控制。此外,对于聚羧酸减水剂的掺量也必须通过试验室试配来确定。其掺量不能太高,掺量太高,不仅会增加混凝土单方成本,而且会增大混凝土坍落度对用水量的敏感性,使得混凝土黏度增大,且容易出现离析、浆体板结等现象。当然,聚羧酸减水剂的掺量也不宜太低,掺量太低会使混凝土初始坍落度值减小,增大混凝土坍落度经时损失,而且在其他条件不变的情况下,达到较高的坍落度值会降低混凝土强度。

因此,加强对聚羧酸减水剂掺量的控制至关重要。同时,考虑到聚羧酸减水剂对温度的敏感性,在实际生产过程中,应根据室外环境温度的变化,实时调整聚羧酸减水剂配方以及调整掺量。一般来讲,在室外环境温度增高且不能及时调整聚羧酸减水剂配方时,应适当提高减水剂掺量以确保混凝土坍落度及其经时损失满足施工质量要求。尤其是在寒冷的冬季及炎热的夏季,应该及时对聚羧酸减水剂配方进行调整;在春秋季节,天气多变,昼夜温差大,应该适时调整减水剂掺量,以确保混凝土具有良好的工作性能、强度性能及耐久性能。

3粗、细集料的质量控制

重庆市的天然砂、石资源紧缺,因此多使用碎石、机制砂,其含泥量与石粉含量高且不稳定。其中,含泥量会对掺入聚羧酸减水剂的混凝土性能产生不利影响。当集料中泥含量较高时,聚羧酸减水剂的吸附量增大,导致了聚羧酸减水剂的适应性变差,减水剂就会表现出减水率不足、坍落度损失过快,导致硬化混凝土强度降低。而使用含泥量较高的集料通常需要增加聚羧酸减水剂的掺量来弥补适应性不良的问题,并且混凝土的坍落度损失也随之增大。而增加聚羧酸减水剂掺量势必会增加混凝土的生产成本。因此,降低含泥量的负面影响重点在于特细砂的开采及机制砂、石灰岩碎石生产过程中尽量避免泥土的进入,对于卵碎石可采取清洗的方法将泥土除去。同时,商品混凝土搅拌站应加强砂、石的入厂检测,尤其是对含泥量的检验,严格按照相关规范标准执行,对不符合标准要求的,坚决不接收入库使用。

虽然石粉在水泥中的填充效应是使颗粒间孔隙减少,孔隙水减少,自由水增多,浆体流动性在一定程度上增大,但含量过高时,会造成混凝土强度下降,而且混凝土流动性反而会有所下降。所以,对于机制砂及石灰岩碎石生产过程中应该严格控制石粉含量,同时商品混凝土搅拌站应加强机制砂及石灰岩碎石的入厂检测,对不符合相关规范标准的,坚决不接收入库。

4结语

聚羧酸减水剂在商品混凝土中的应用日趋广泛,其暴露的问题也越来越明显。尤其是对于石灰岩破碎的机制砂来讲,由于其含泥量较难控制,且含粉量较高,使得聚羧酸减水剂在该体系中非常敏感,混凝土的工作性较差。因此,解决聚羧酸减水剂在石灰岩破碎的机制砂混凝土中适应性的难题已经成为一个研究热点,找到一个行之有效的解决方法,将会进一步推进聚羧酸减水剂的工程应用步伐。

作者：刘国兵，于泽东，如涉及作品内容、版权和其它问题，请及时联系，我们将尽快处理。