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聚羧酸減水劑作為一種新型高性能減水劑,具有超塑化、高保坍、高增強、低收縮、高減水的顯著優點,特別適合于配制高強、高流態、自密實、高耐久性和高性能砼，同時產品不含甲醛等對人體有害的物質,是一種綠色環保的產品。這使得其在近年來得到了飛速的發展,也被越來越廣泛地應用在工程中。然而在大量應用過程中發現,聚羧酸減水劑存在著在高溫環境下保坍性不足、溫度敏感性強、對砂石集料的含泥量敏感性強、對機制砂適應差等缺點,而且混凝土中聚羧酸減水劑的摻量、單方用水量稍有增加,混凝土拌合物就容易出現泌水、分層現象,對混凝土泵送施工性能、力學性能和耐久性都造成了不利的影響。
對此,筆者探討了聚羧酸減水劑在混凝土中應用需注意的關鍵問題及其控制措施,為聚羧酸減水劑在混凝土中更好地應用提供實踐數據。
一、聚羧酸減水劑與水泥的適應性
聚羧酸減水劑在某種水泥中應用時會發生混凝土拌合物流動性很差、坍落度達不到設計要求,或者坍落度經時損失很大、或者產生速凝、假凝等不正常凝結或嚴重泌水等現象,亦稱之“相容性”不好。一般相容性較差表現為:新拌混凝土在攪拌過程中出現速凝、假凝,混凝土泌水、離析、分層現象嚴重,新拌混凝土坍落度較低、坍落度損失快,硬化混凝土強度明顯下降,混凝土收縮加大,抗滲、耐久性等性能下降,大體積混凝土中緩凝效果不明顯、出現溫差裂縫等。對此,水泥廠必須控制水泥的堿含量、穩定石膏種類及摻量、穩定混合材種類及摻量、穩定水泥細度等,為商品混凝土攪拌站供應質量穩定可靠的水泥,為保證聚羧酸減水劑與水泥的良好適應性奠定基礎。
同時,對于商品混凝土攪拌站而言,應加強聚羧酸減水劑的入廠檢測及其與水泥的適應性檢驗。建議對入廠的每一車聚羧酸減水劑進行抽檢,通過試拌混凝土并測試新拌混凝土坍落度、擴展度、經時損失、凝結時間及硬化混凝土抗壓強度比等性能。對于在入廠檢測時,所拌制的混凝土坍落度、擴展度及經時損失不達標的聚羧酸減水劑,堅決不予使用,以確保混凝土滿足施工質量要求。另外,對于運程較遠的泵送混凝土,通過調整外加劑配方及摻量的方法不能很好解決坍落度損失過快的問題,則可通過適當調整混凝土配合比,如增加漿料、調整砂率,或者在保證混凝土強度的前提下,適當增大混凝土初始坍落度來解決這一問題。
二、聚羧酸減水劑減水率及摻量控制
由于聚羧酸減水劑的減水率較高,因此,混凝土坍落度對用水量敏感性較大,所以在使用前應進行充分試配試驗,以尋求不同批次原材料及不同強度等級混凝土的最佳摻量與最佳用水量。同時,應對混凝土攪拌機樓操作工進行嚴格的崗前培訓,嚴格要求機樓操作工對混凝土加水量的控制。并且加強混凝土運輸及澆筑過程中的監管,嚴禁在運輸及澆筑過程中加水。另外,還應增加砂、石含水率的檢測頻率,做好砂、石含水的扣減工作,以保證實際生產混凝土用水量與生產配合比設計用水量基本一致。
根據實際應用積累的大量數據顯示,聚羧酸減水劑的減水率并不是越高越好,減水率越高對用水量的敏感性越高,所拌制的混凝土黏度越大、越容易離析、漿體板結;當然聚羧酸減水劑的減水率也不宜太低,減水率太低會增大減水劑的摻量,影響成本的控制。因此,對于聚羧酸減水劑的減水率應根據原材料進行試配確定。那么,按照筆者的試驗結果及實際生產經驗顯示,聚羧酸減水劑減水率控制在23%~25%,所生產的混凝土坍落度能夠較好的控制。此外,對于聚羧酸減水劑的摻量也必須通過試驗室試配來確定。其摻量不能太高,摻量太高,不僅會增加混凝土單方成本,而且會增大混凝土坍落度對用水量的敏感性,使得混凝土黏度增大,且容易出現離析、漿體板結等現象。當然,聚羧酸減水劑的摻量也不宜太低,摻量太低會使混凝土初始坍落度值減小,增大混凝土坍落度經時損失,而且在其他條件不變的情況下,達到較高的坍落度值會降低混凝土強度。
因此,加強對聚羧酸減水劑摻量的控制至關重要。同時,考慮到聚羧酸減水劑對溫度的敏感性,在實際生產過程中,應根據室外環境溫度的變化,實時調整聚羧酸減水劑配方以及調整摻量。一般來講,在室外環境溫度增高且不能及時調整聚羧酸減水劑配方時,應適當提高減水劑摻量以確保混凝土坍落度及其經時損失滿足施工質量要求。尤其是在寒冷的冬季及炎熱的夏季,應該及時對聚羧酸減水劑配方進行調整;在春秋季節,天氣多變,晝夜溫差大,應該適時調整減水劑摻量,以確保混凝土具有良好的工作性能、強度性能及耐久性能。
三、粗、細集料的質量控制
重慶市的天然砂、石資源緊缺,因此多使用碎石、機制砂,其含泥量與石粉含量高且不穩定。其中,含泥量會對摻入聚羧酸減水劑的混凝土性能產生不利影響。當集料中泥含量較高時,聚羧酸減水劑的吸附量增大,導致了聚羧酸減水劑的適應性變差,減水劑就會表現出減水率不足、坍落度損失過快,導致硬化混凝土強度降低。而使用含泥量較高的集料通常需要增加聚羧酸減水劑的摻量來彌補適應性不良的問題,并且混凝土的坍落度損失也隨之增大。而增加聚羧酸減水劑摻量勢必會增加混凝土的生產成本。因此,降低含泥量的負面影響重點在于特細砂的開采及機制砂、石灰巖碎石生產過程中盡量避免泥土的進入,對于卵碎石可采取清洗的方法將泥土除去。同時,商品混凝土攪拌站應加強砂、石的入廠檢測,尤其是對含泥量的檢驗,嚴格按照相關規范標準執行,對不符合標準要求的,堅決不接收入庫使用。
雖然石粉在水泥中的填充效應是使顆粒間孔隙減少,孔隙水減少,自由水增多,漿體流動性在一定程度上增大,但含量過高時,會造成混凝土強度下降,而且混凝土流動性反而會有所下降。所以,對于機制砂及石灰巖碎石生產過程中應該嚴格控制石粉含量,同時商品混凝土攪拌站應加強機制砂及石灰巖碎石的入廠檢測,對不符合相關規范標準的,堅決不接收入庫。
四、結語
聚羧酸減水劑在商品混凝土中的應用日趨廣泛,其暴露的問題也越來越明顯。尤其是對于石灰巖破碎的機制砂來講,由于其含泥量較難控制,且含粉量較高,使得聚羧酸減水劑在該體系中非常敏感,混凝土的工作性較差。因此,解決聚羧酸減水劑在石灰巖破碎的機制砂混凝土中適應性的難題已經成為一個研究熱點,找到一個行之有效的解決方法,將會進一步推進聚羧酸減水劑的工程應用步伐。
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