使用聚羧酸類減水劑的混凝土泌水調(diào)控措施

  1 前言

  重點工程中對混凝土的性能要求越來越精細(xì)化，面對原材料整體品位下降的現(xiàn)狀，如何穩(wěn)定預(yù)拌混凝土的各項工作性能已成為施工單位、混凝土攪拌站、減水劑廠家等相關(guān)單位亟需解決的問題。羧酸類減水劑作為最新一代的混凝土減水劑，具有高減水、高保坍、綠色環(huán)保、可從分子結(jié)構(gòu)層面量身定制等眾多優(yōu)點。隨著技術(shù)升級，聚羧酸減水劑價格也基本與傳統(tǒng)萘系、脂肪族類產(chǎn)品達到同一水平，應(yīng)用范圍呈爆發(fā)式發(fā)展。在一些混凝土技術(shù)相對成熟的地區(qū)，聚羧酸在商混中的應(yīng)用已經(jīng)超過六成。但是，技術(shù)的更新?lián)Q代，也暴露出一些需要解決的問題，比如在聚羧酸的具體工程應(yīng)用過程中，會遇到對砂石含泥量敏感、泌水率不易調(diào)控等問題，本文專門就泌水指標(biāo)調(diào)控提出幾種有效可行的方案。

  2 混凝土泌水的形成及影響

  混凝土澆注與搗實后初凝前，在骨料的重力擠壓作用下，流動性較好的水泥漿和水上浮。部分水分向外上浮至混凝土上表面，產(chǎn)生泌水，同時出現(xiàn)浮漿層。

  在新拌混凝土表面產(chǎn)生少量的泌水是正常的現(xiàn)象，對于新拌混凝土及硬化混凝土的質(zhì)量也沒有不利的影響^[1]，適量泌水還有助于防止表面裂縫的產(chǎn)生。

  3 泌水調(diào)控措施

  使用聚羧酸類減水劑的混凝土，相比使用傳統(tǒng)萘系、脂肪族減水劑的混凝土，大多數(shù)情況下泌水會低一些，較少的情況泌水會大一些。但是一旦使用羧酸的混凝土出現(xiàn)過度泌水情況，往往調(diào)整起來難度是較大的。

  3.1 聚羧酸減水劑分子機構(gòu)設(shè)計

  聚羧酸高性能減水劑可以通過不同的方式減少泌水。首先，聚羧酸減水劑在保證水泥基材料工作性的前提下減少用水量，當(dāng)拌合物用水量減少時，泌水將顯著降低^[2]。其次，聚羧酸減水劑具有極好的分散作用，能夠?qū)⑺囝w粒充分分散到水中，阻止較大顆粒的沉降，從而降低泌水。第三點，聚羧酸分子被吸附在水泥顆粒表面，使水泥顆粒相互排斥，減小絮結(jié)在一團的有效水泥顆粒粒徑，延緩沉降速度，減少泌水。另外一個優(yōu)勢是，聚羧酸類減水劑的分子具有很強的定制性。分子量較小時，分散性會增加，泌水稍微降低，但同時帶來的混凝土流動性損失也應(yīng)在考慮范圍內(nèi)。類似于分子量對泌水的影響，聚羧酸分子中的主鏈吸附基團含量、接枝鏈密度、支鏈長短等因素對混凝土的泌水都產(chǎn)生影響。

  3.2 聚羧酸減水劑中添加輔料

  在聚羧酸減水劑中添加輔料，如引氣劑、消泡劑、促凝劑、緩凝劑、黏度調(diào)節(jié)劑等都能改善混凝土泌水。引氣劑能夠減小水的表面張力，引入微小氣泡。由于所帶的靜電荷極性不同，這些微小氣泡會吸附在水泥顆粒表面，吸附著氣泡的水泥顆粒的平均密度減小，降低沉降速度從而降低泌水^[3]。消泡劑機理類似，作用相反。

  促凝劑能夠縮短凝結(jié)時間，因而固體顆粒沉降時間也將縮短，表面泌水減少。相反地，緩凝劑會增大泌水率，因為它延長了水上升至新拌水泥漿表面的時間。

  黏度調(diào)節(jié)劑用于改善拌合水的黏度，進而調(diào)節(jié)固體顆粒沉降速度，實現(xiàn)對泌水的調(diào)節(jié)。

  3.3 混凝土骨料級配

  適宜的骨料級配，有助于減少泌水，主要體現(xiàn)在砂率、砂的模數(shù)兩個方面。

  砂率過小時，砂漿量不足，不能在粗骨料的周圍形成足夠的砂漿層起潤滑和填充作用，會降低混合物的流動性，使混凝土拌合物的粘聚性、保水性變差，使混凝土混合物顯得粗澀，粗骨料離析，水泥漿流失，水分易析出。適當(dāng)增加砂率可減少泌水；反之可增加泌水。

  砂的模數(shù)對泌水的影響，實際上是指骨料中最小的顆粒部分，尤其是粒徑小于0.315mm的部分，對混凝土保水性能尤為關(guān)鍵。適當(dāng)降低砂的模數(shù)，或者添加適量粉砂，有助于減少混凝土泌水；反之可增加泌水。

  3.4 混凝土摻合料

  混凝土的泌水，實質(zhì)上可以看成是一種更細(xì)層次上的離析，水作為液相，所有的固體顆粒統(tǒng)統(tǒng)為固相，泌水的過程就是水的粘滯阻力已不足以克服水泥顆粒的重力的過程。這時考慮摻入一些較細(xì)的混合材，如較細(xì)的粉煤灰、硅灰等，由于這些材料顆粒較小，不至于與水產(chǎn)生分離，而與水均勻的混合在一起共同構(gòu)成液相，增大液相粘度，以增強阻止水泥顆粒在重力作用下沉降的能力，因而可減少泌水。

  3.5 水泥

  水泥對混凝土的泌水貢獻主要兩個方面，一個是細(xì)度，一個是摻合料。

  水泥細(xì)度的增加對減少泌水有兩個積極作用，首先，水泥顆粒粒徑的減小意味著沉降速度減緩。另外，水泥顆粒越細(xì)，比表面積越大，與水反應(yīng)的速度加快，黏度增大，系統(tǒng)凝結(jié)和硬化也將加快，因此導(dǎo)致固體顆粒沉降的有效時間減少，進而使泌水量減少。

  水泥摻合料的品種不同，也會導(dǎo)致泌水率的差異，這一點與混凝土中摻合料的作用相同，此處不再贅述。

  4 案例

  無錫地鐵3號線中鐵十四局某工地C30泵送混凝土，配比如下。

  該配比在拌樓大試時發(fā)現(xiàn)泌水率偏高，混凝土靜置極易離析，泵送時堵管風(fēng)險較大。為保障工程質(zhì)量，該配比需適當(dāng)下調(diào)泌水率。在混凝土配比不宜大幅調(diào)整的情況下，首選了調(diào)整減水劑、并在減水劑中添加輔料的思路。通過調(diào)整聚羧酸分子量和接支鏈種類，適當(dāng)降低了聚羧酸分散性、增加了黏度；經(jīng)跟蹤，硬化后的混凝土表面無裂縫，各項耐久性指標(biāo)優(yōu)異。

  5 綜述

  混凝土的泌水是把雙刃劍，只有控制適宜的泌水率，才能保障混凝土的順利澆筑和硬化后的各項指標(biāo)。泌水指標(biāo)受減水劑、摻合料、水泥、骨料及氣溫、配合比、施工方法等多種因素的影響，實踐證實，文中幾種對泌水的調(diào)控措施是可行有效的。在發(fā)現(xiàn)混凝土泌水率過高或過低時，上下游各相關(guān)單位包括施工方、混凝土公司、原材料供應(yīng)商尤其是外加劑廠家及時采取措施，選用一種或多種方案，控制泌水率在合理范圍，有助于消除工程隱患，確保工程質(zhì)量。

  參考文獻：

  [1] 錢覺時.建筑材料學(xué)[M].武漢理工大學(xué)出版社,2007:185.

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  [3] 文梓蕓,錢春香,楊長輝.混凝土工程與技術(shù)[M].武漢理工大學(xué)出版社,2004:31.