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摘要：聚羧酸高性能減水劑目前已成為高強(qiáng)、高性混凝土的首選外加劑。本文以商品混凝土攪拌站為例，主要介紹了聚羧酸高性能減水劑檢測(cè)驗(yàn)收、質(zhì)量控制、生產(chǎn)供應(yīng)中控制的重點(diǎn)，以及使用聚羧酸高性能減水劑所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益，社會(huì)效益。...

聚羧酸高性能減水劑在商品混凝土中的應(yīng)用

徐子昂   林智峰   楊金平

（陜西宏基混凝土構(gòu)件有限責(zé)任公司   710100  西安）

一、前言

    隨著現(xiàn)代建筑施工技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)商品混凝土的施工生產(chǎn)技術(shù)要求也更加廣泛，特別是國(guó)家提倡建立資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)，使資源、能源消耗巨大的預(yù)拌混凝土行業(yè)的社會(huì)責(zé)任感倍增。如何最大限度地節(jié)能、降耗、減排，為社會(huì)提供綠色環(huán)保高性能混凝土將成為未來(lái)預(yù)拌混凝土行業(yè)的發(fā)展方向。

    聚羧酸高性能減水劑（以下簡(jiǎn)稱PCA）作為高性能混凝土的首選材料之一，在國(guó)內(nèi)商品混凝土行業(yè)已廣泛應(yīng)用，特別是高鐵、客專、地鐵的混凝土生產(chǎn)均選用PCA，由于其優(yōu)良的綜合性能，使混凝土的使用壽命大幅延長(zhǎng)（70-100年）。

二、概況

    宏基公司作為西安市最早的商品混凝土企業(yè)之一，在混凝土減水劑的使用上經(jīng)歷了從木質(zhì)素磺酸鈣減水劑、萘系減水劑、氨基磺酸鹽減水劑、脂肪族減水劑到現(xiàn)在的PCA這樣一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程。對(duì)PCA的試驗(yàn)試配工作實(shí)際上從2007年就已經(jīng)開始了，當(dāng)時(shí)西安市能夠生產(chǎn)PCA的外加劑企業(yè)很少。并且由于生產(chǎn)技術(shù)水平的限制，合成原材料價(jià)格偏高，致使PCA價(jià)格偏高。在使用方面無(wú)價(jià)格優(yōu)勢(shì)，另一方面PCA對(duì)混凝土其他原材料品質(zhì)的波動(dòng)較為敏感，實(shí)際生產(chǎn)施工較難有效控制。因此宏基公司未在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用。到2011年隨著PCA合成技術(shù)的改進(jìn)提高，其綜合性能得以改善。適用性更強(qiáng)，且成本下降，宏基公司利用其進(jìn)行了混凝土方面的大量試驗(yàn)，取得了大量技術(shù)數(shù)據(jù)。并于2012年在宏基公司新站建成后，在商品混凝土生產(chǎn)中徹底取代萘系減水劑，在預(yù)拌混凝土技術(shù)上上了一個(gè)臺(tái)階，為實(shí)現(xiàn)企業(yè)的技術(shù)轉(zhuǎn)型打下了一個(gè)良好的基礎(chǔ)。

    商品混凝土公司在使用PCA生產(chǎn)混凝土的過(guò)程中，應(yīng)主要從以下幾個(gè)方面來(lái)控制：

    1、生產(chǎn)原材料控制

    1.1水泥：作為商品混凝土站來(lái)說(shuō)水泥的選擇是至關(guān)重要的，應(yīng)選擇大廠生產(chǎn)的普通硅酸鹽水泥，因?yàn)榇髲S的生產(chǎn)工藝、管理水平較高、質(zhì)量波動(dòng)較小，有利于在實(shí)際生產(chǎn)中的控制。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)至少選擇兩家品質(zhì)接近的水泥，以備不時(shí)之需。水泥的品質(zhì)除符合《通用硅酸鹽水泥》GB175-2007標(biāo)準(zhǔn)要求外，還應(yīng)對(duì)每天進(jìn)廠的水泥（特別是不同批次的水泥）與外加劑的適應(yīng)性進(jìn)行檢測(cè)和對(duì)水泥溫度的測(cè)量，并做好相應(yīng)記錄，當(dāng)適應(yīng)性變化較大時(shí)，應(yīng)及時(shí)聯(lián)系廠家進(jìn)行調(diào)整。PCA對(duì)水泥的溫度也較敏感。特別是夏季水泥出廠溫度較高，超過(guò)80℃的要放置一段時(shí)間再用，不能現(xiàn)拉現(xiàn)用。有可能會(huì)出現(xiàn)假凝現(xiàn)象。水泥細(xì)度不宜太細(xì)，過(guò)細(xì)影響PCA性能發(fā)揮。

    1.2粉煤灰：宜選擇需水量小的F類Ⅰ、Ⅱ級(jí)灰，其品質(zhì)應(yīng)符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T1596-2005標(biāo)準(zhǔn)要求。粉煤灰應(yīng)做到車車檢測(cè)細(xì)度、需水量，確保質(zhì)量的相對(duì)穩(wěn)定。

    1.3礦粉：宜選擇S95級(jí)，其品質(zhì)應(yīng)符合《用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》GB/T18046-2008標(biāo)準(zhǔn)要求。其細(xì)度也應(yīng)做到車車檢測(cè)，如條件充許，可車車檢測(cè)比表面積。

    1.4砂、石：PCA對(duì)砂、石含泥量較敏感。 砂子的含泥量應(yīng)符合《建設(shè)用砂》GB/T14684-2011標(biāo)準(zhǔn)要求≤3%，＞3%時(shí)影響PCA性能的發(fā)揮、混凝土和易性變差、坍落度損失加快等。當(dāng)使用卵石：含泥量、泥塊含量應(yīng)符合《建設(shè)用卵石、碎石》GB/T14685-2011標(biāo)準(zhǔn)要求。當(dāng)使用碎石時(shí)：其石粉含量應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)要求。對(duì)新進(jìn)廠的含水率大的砂子，要單獨(dú)存放，不能現(xiàn)進(jìn)現(xiàn)用，避免造成混凝土坍落度控制困難。

    1.5外加劑：PCA的選用應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定。其品質(zhì)應(yīng)符合《聚羧酸高性能減水劑》JG/T223—2007標(biāo)準(zhǔn)要求。商砼站試驗(yàn)室應(yīng)對(duì)進(jìn)廠外加劑車車檢測(cè)含固量、PH值、凈漿流動(dòng)度【減水率】指標(biāo)，合格后方可入庫(kù)。凝結(jié)時(shí)間、坍落度經(jīng)時(shí)損失、含氣量等指標(biāo)要經(jīng)常抽檢。PCA的凝結(jié)時(shí)間要根據(jù)具體的季節(jié)、氣溫變化以及工程的實(shí)際需要及時(shí)調(diào)整，試驗(yàn)室在每年季節(jié)變化之際，要與PCA生產(chǎn)廠家盡早溝通，做好不同使用時(shí)期的準(zhǔn)備工作（主要是外加劑的凝結(jié)時(shí)間、保坍、早強(qiáng)等組分的調(diào)整）。確保在各不同時(shí)期生產(chǎn)的混凝土能滿足施工要求。

    1.6PCA與水泥適應(yīng)性的問(wèn)題，要進(jìn)行試驗(yàn)。水泥廠在生產(chǎn)水泥時(shí)可能由于原料及混合材、細(xì)度等因素的變化，導(dǎo)致出廠水泥批與批之間與PCA的適應(yīng)性存在差異，如果不進(jìn)行PCA與水泥適應(yīng)性檢測(cè)的話，當(dāng)出現(xiàn)混凝土坍落度損失過(guò)快等問(wèn)題時(shí)，就會(huì)影響正常的施工生產(chǎn)。因此水泥在入庫(kù)前要抽檢與PCA的適應(yīng)性檢測(cè)，合格后方可入庫(kù)。當(dāng)水泥與PCA適應(yīng)性差時(shí)，應(yīng)單獨(dú)存儲(chǔ)，在使用時(shí)，要及時(shí)通知質(zhì)量控制人員，對(duì)配合比的外加劑用量進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)水泥與PCA的適應(yīng)性好時(shí)，要做好相關(guān)記錄，在生產(chǎn)時(shí)通知質(zhì)量控制人員控制好混凝土出廠坍落度，避免混凝土出現(xiàn)因泌水從而造成堵泵的情況。

    1.7拌合水：應(yīng)使用符合《混凝土拌合用水》JGJ63-2006標(biāo)準(zhǔn)要求的飲用水、再生水或攪拌站的循環(huán)水。循環(huán)水的使用應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定其摻量。循環(huán)水的使用大幅降低了混凝土廢棄料的浪費(fèi)，且漿水在生產(chǎn)過(guò)程中可以再次利用，降低了生產(chǎn)成本，符合國(guó)家節(jié)能、環(huán)保的要求。

    1.8試驗(yàn)室要對(duì)所有原材料做到按批量檢測(cè)，當(dāng)原材料出現(xiàn)質(zhì)量波動(dòng)時(shí)，應(yīng)加大檢測(cè)批次，同材料部門共同加強(qiáng)原材料的檢測(cè)控制，杜絕不合格品入廠。

    2、生產(chǎn)過(guò)程控制

    2.1PCA的存儲(chǔ)：避免PCA與鐵制容器長(zhǎng)時(shí)間接觸。由于PCA的PH值一般在6-7之間，當(dāng)PH值﹤7時(shí)呈酸性，有一定的腐蝕性。如果PCA不慎濺入眼中，要及時(shí)用清水清洗。建議考慮使用PCA的商砼站在建站時(shí)應(yīng)將外加劑儲(chǔ)備罐制做成玻璃鋼材質(zhì)。以免PCA與鐵制、鋼制容器在使用過(guò)程中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，影響PCA性能的發(fā)揮。

    2.2每班對(duì)攪拌機(jī)設(shè)備，包括外加劑秤斗，車輛罐體要及時(shí)進(jìn)行清洗。當(dāng)車輛前一車裝過(guò)萘系外加劑生產(chǎn)的砼，再裝PCA生產(chǎn)的混凝土?xí)r，一定要先對(duì)罐車進(jìn)行清洗后再裝入PCA生產(chǎn)的混凝土。

    2.3要組織相關(guān)人員定期對(duì)攪拌機(jī)計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)量檢定與自檢，自檢就每月最少一次，確保計(jì)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確。

    2.4罐車的洗車水及洗泵水，司機(jī)要及時(shí)放掉。沖車水也不能太多，避免對(duì)下車砼坍落度造成影響。

    2.5雨天，特別是夏季、陣雨、暴雨等。如車輛啟用時(shí)，一定要將車內(nèi)的水放掉。每車進(jìn)站裝料時(shí)，要將車體內(nèi)的沖車水反轉(zhuǎn)放干凈。

    2.6攪拌時(shí)間要嚴(yán)格控制，由于PCA具有“后釋性”，也就是反應(yīng)要慢一點(diǎn)。所以與普通萘系減水劑相比，要適當(dāng)延長(zhǎng)10-20s的攪拌時(shí)間；冬期也應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)10-20s的攪拌時(shí)間；高強(qiáng)混凝土的攪拌時(shí)間應(yīng)根據(jù)實(shí)際設(shè)置在120-180s。

    2.7在使用外租車輛時(shí)，公司調(diào)度必須對(duì)外租車輛駕駛?cè)藛T進(jìn)行相關(guān)技術(shù)交底，避免其操作不當(dāng)改變了混凝土的性能，進(jìn)而造成隱患。

    2.8混凝土車輛在到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)之后，卸料之前要將罐體內(nèi)的混凝土快速攪拌2min左右，方可卸料。在實(shí)際泵送施工過(guò)程中，往往存在等待時(shí)間，這段時(shí)間車輛罐體一般都停止不轉(zhuǎn)，再次泵送時(shí)，要將車輛罐體進(jìn)行1min左右的正轉(zhuǎn)再放料。

    2.9PCA摻量一般在1%左右，對(duì)計(jì)量精度要求較高。所以現(xiàn)在PCA普遍都會(huì)進(jìn)行稀釋，將摻量提高到2%以上。以減少計(jì)量時(shí)的偏差。

    2.10操作員要嚴(yán)格控制用水量。PCA具有高減水率與萘系減水劑相比，控制不當(dāng)更容易造成混凝土泌水離析。特別是在清洗完攪拌機(jī)后一定要將攪拌機(jī)內(nèi)的水放干凈。

    2.11現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度要注意工地對(duì)混凝土的隨意加水情況，發(fā)現(xiàn)后要及時(shí)制止。

    2.12混凝土運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)后，要及時(shí)卸料，避免壓車、卸料不及時(shí)的現(xiàn)象。確保混凝土出廠2小時(shí)內(nèi)及時(shí)入模。如因溫度高、路上堵車等情況，造成坍落度損失，影響施工時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度可指導(dǎo)司機(jī)進(jìn)行適當(dāng)適量的調(diào)整，添加一定量的PCA，添加后，要將罐車內(nèi)的混凝土加速攪拌至均勻，攪拌時(shí)間以2-3min為宜。

    2.13坍落度作為檢測(cè)混凝土質(zhì)量最直觀的指標(biāo)，試驗(yàn)室應(yīng)設(shè)專人負(fù)責(zé)，控制好出廠混凝土的坍落度，做到車車檢測(cè)。并做好混凝土試件3d、7d早期強(qiáng)度的收集，當(dāng)出現(xiàn)強(qiáng)度異常波動(dòng)時(shí)，應(yīng)及時(shí)查找、分析原因，調(diào)整配合比。確保出廠混凝土處于可控狀態(tài)。

三、技術(shù)指標(biāo)

    1、普通混凝土

    以C30、C40、C50混凝土為例：

    混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)情況：

    2、高強(qiáng)混凝土

    混凝土強(qiáng)度情況：通過(guò)PCA的生產(chǎn)應(yīng)用，混凝土的和易性、經(jīng)時(shí)損失等均得到了有效的改善，強(qiáng)度、耐久性指標(biāo)均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。高強(qiáng)C60混凝土在具體工程施工應(yīng)用中也取得了實(shí)質(zhì)性成效。

四、經(jīng)濟(jì)效益，社會(huì)效益

    1、經(jīng)濟(jì)效益：

    通過(guò)PCA的生產(chǎn)應(yīng)用，每m3混凝土成本平均下降10元左右。從技術(shù)角度大幅降低了水泥用量，提高了混凝土的耐久性，混凝土各項(xiàng)性能指標(biāo)均滿足相關(guān)技術(shù)要求。同時(shí)降低了混凝土生產(chǎn)成本，取得的經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀。

    2、社會(huì)效益：

    聚羧酸高性能減水劑的生產(chǎn)復(fù)配工藝綠色、環(huán)保，不生產(chǎn)任何廢氣、廢料。通過(guò)聚羧酸高性能減水劑和礦粉、粉煤灰的使用，礦粉、粉煤灰替代水泥，有效降低了水泥用量，降低了不可再生資源的消耗，減少了二氧化碳的排放；符合國(guó)家節(jié)能、環(huán)保、利廢的要求，取得的社會(huì)效益顯著。

五、結(jié)束語(yǔ)：

    聚羧酸高性能減水劑在商品混凝土中的應(yīng)用必將更加廣泛。也將成為預(yù)拌混凝土企業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)、技術(shù)進(jìn)步的首選材料。宏基公司通過(guò)一年來(lái)的使用，已經(jīng)在向社會(huì)提供綠色環(huán)保高性能混凝土方面邁出了堅(jiān)實(shí)的第一步。

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：

［1］《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》JGJ55-2011

［2］《預(yù)拌混凝土》GB/T14902-2003

［3］《混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》GB50164-2011

［4］《高強(qiáng)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》JGJ/T281-2012

［5］《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)與施工指南》CCES01-2004

(本文來(lái)源：陜西省土木建筑學(xué)會(huì)    文徑網(wǎng)絡(luò)：呂琳琳 尹維維 編輯  文徑 審核) 

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