混凝土学堂《第十六期》

聚羧酸外加剂在C60－C80高性能混凝土中的研究及应用通过一系列技术论证试验，应用聚羧酸外加剂成功配制出C...

通过一系列技术论证试验，应用聚羧酸外加剂成功配制出C60－C80高性能混凝土，并在多个工程应用中取得很好的效果。

1、前言

随着我国社会经济快速发展，建设规模日趋宏大，钢筋混凝土结构形式更趋复杂多样，混凝土向高强、高性能化发展，目前C60高强混凝土的应用越来越广泛，C80混凝土已经开始试点应用。例如，某公司作为商品混凝土供应方参与建设的北京市重点工程：北京世纪财富中心工程地下负4层至地上26层核心筒墙体，均为C60高强泵送混凝土，最大浇筑长度为42m，一次泵送高度达130m；北京电视中心工程演播中心地上1～5层墙体为C60高强混凝土，最大浇筑施工长度为45m，墙体厚度达1.2m，高度达7.8m；北京通用时代工程地下负三层至地下一层内、外墙体均为C60高强混凝土，最大浇筑长度达71.8m。施工季节跨越一年四季。

随着混凝土技术进步，人们期望混凝土具有更为优异的性能，如高强度、高工作性和高耐久性。而在目前国内新标准水泥普遍过细和天然细集料普遍劣化的情况下，如何配制C60－C80高强、高性能混凝土确实存在一定的难度。新型聚羧酸外加剂的出现为此提供了一个良好的解决途径。

与萘系、蜜胺类外加剂相比，新型聚羧酸高效减水剂具有不同的作用机理。其梳形分子结构的特点是主链上带有多个活性基团，并且极性较强，侧链带有亲水的活性基团。主链吸附于水泥粒子表面，通过电荷排斥将水泥粒子与水分开；侧链对水泥粒子和水进行空间阻隔，达到极高的减水率，并增加混凝土的粘聚性，改善混凝土的匀质性。主链越长，侧链越短的外加剂保持性能越好；主链越短，侧链越长的外加剂减水率越高；生产时可通过计算机调整主链和侧链的长度，满足不同的混凝土工作性、保持性能和混凝土的粘度要求。由于主链并不将水泥粒子表面全部覆盖，因此未覆盖部分可进行水化，随着碱度的增加，破坏了电荷排斥和空间阻隔，水泥可迅速水化，所以此种类型的外加剂既有较长的工作性保持性能，又不影响混凝土的正常凝结。正是由于其特殊的作用机理，在较低掺量的情况下能够极大地提高和有效地控制混凝土的工作性，混凝土塑化能够保持更长的时间，混凝土拌合物如液体般柔软，混凝土内聚力强（不离析、分散或泌水），同时可以根据要求制定工作时间和含气量。硬化后的混凝土具有高强、低收缩、低渗透、抗碳化和化学侵蚀、均匀一致的混凝土表面。

本文作者在商品混凝土企业试验设备的基础上，对新型聚羧酸外加剂创造条件进行了大量的试验研究和工程应用，取得良好的应用效果。特别是C60－C80高性能混凝土的研究及应用值得重点说明。
2、试验用原材料及性能（1）水泥：选择公司使用的三河冀东“盾石”P.O42.5，其物理力学性能见表1。



（2）石：河北三河，粒径5－25mm的低碱活性机制碎石。
（3）砂：选用河北三河低碱活性的机制砂，细度模数3.0。
（4）拌合水：采用自来水。

（5）外加剂：天津希卡建材公司生产的聚羧酸高效减水剂Viscocrete3301。

（6）矿物掺合料：山东德州I级粉煤灰。
3、混凝土拌合物工作性能试验混凝土拌合物性能优良，流动性能好，不泌水、不离析，2小时后的工作性均能满足泵送要求。表2为混凝土工作性能测试结果。



从表中可以看出：
①新拌混凝土的扩展度及经时损失：由于聚羧酸系高效减水剂的电荷排斥和空间阻隔共同作用，使新拌混凝土出盘时扩展度在650mm以上，2h后仍保持在630mm以上。
②混凝土的粘聚性：用倒置的坍落度筒测定混凝土拌合物的排空时间，混凝土拌合物2h后均在15秒之内，说明混凝土拌合物不泌水、不粘稠、不板结，即混凝土拌合物很“软”，具有良好的可泵性。
③自密实性能：混凝土拌合物通过倒置的坍落度筒流动停止后，中心高度与扩展度之比为平面斜度。C60高性能混凝土2h后平面斜度仅为11%，说明混凝土和易性良好，具有较好的自密实性能，有利于混凝土浇筑成型时的均匀分布和气泡的排出。
4、混凝土的配制在原材料试验和拌合物试验的基础上，采用0.34—0.23水胶比的系列试配，配合比及强度见表3和表4。



从表4中可以看出：聚羧酸高性能混凝土各龄期强度发展正常，符合混凝土强度发展规律。
5、抗渗性能试验

按照标准方法进行混凝土的抗渗试验，W/C＝0.34的情况下，达到2.0MPa压力时稳压8小时后均不渗水，劈裂后测定渗水高度，见表5，证明聚羧酸高性能混凝土具有良好的密实性，适用于地下工程结构和自防水混凝土结构。



6、早期收缩试验

混凝土的早期收缩包括塑性收缩、干燥收缩和自收缩，收缩值越大对控制混凝土早期裂缝越不利。本次试验采用100mm×100m×515mm混凝土限制膨胀试模，标养24小时后测量初始长度，由于试验设备的限制，无法得到恒温恒湿环境，在冬季室内暖气旁，温度大致在16～22℃，相对湿度在50%左右，表6的测试结果表明：说明聚羧酸系高效减水剂早期收缩较小，权威部门检测：混凝土收缩率仅为基准混凝土的85%－103%，优于萘系高效减水剂，对控制高强混凝土的早期裂缝是非常有利的。



7、工程实践与应用

（1）北京世纪财富中心已接近结构封顶，在地下四层至地上26层C60高强混凝土的施工中，均采用新型聚羧酸高性能混凝土，实际泵送良好，目前垂直泵送高度已达130m，没有出现任何堵泵、堵管现象，泵送非常顺利。在地上一至三层核心筒墙体混凝土施工中，我们采用C80强度进行浇筑，混凝土强度均满足C80强度评定要求。表7为强度评定结果。



（2）北京世纪财富中心工程、北京电视中心工程和北京通用国际时代工程超长结构墙体C60高强混凝土施工，应用聚羧酸高性能混凝土裂缝控制取得了预期效果，通过近一年的考验，工程建设、监理、施工各方经过实体查验，未发现任何混凝土结构有害裂缝，只是在冬施期间施工的墙体极个别边角处发现表面无害微裂缝。裂缝专家王铁梦教授和有关专家实际查看后给予高度评价，认为裂缝控制达到国际先进水平。
8、结论（1）聚羧酸外加剂配制的C60－C80高性能混凝土具有优良的和易性和可泵性。
（2）聚羧酸外加剂配制的C60－C80高性能混凝土28天强度满足设计强度评定要求，后期强度发展正常。
（3）聚羧酸外加剂配制的C60－C80高性能混凝土具有良好的抗渗性能。
（4）聚羧酸外加剂配制的C60－C80高性能混凝土早期收缩小，有利于混凝土早期裂缝的控制。
（5）在适当的养护条件下，聚羧酸外加剂配制的C60－C80高性能混凝土具有很好的抗裂性能，特别是对于墙、柱混凝土早期裂缝控制取得了实际的效果。
（6）聚羧酸外加剂配制的C60－C80高性能混凝土大量的工程应用，涉及到墙、梁、柱各种复杂、超长结构，均取得良好的使用效果，这对于推广新型聚羧酸外加剂的工程应用具有重要的现实意义，同时对于提高混凝土的耐久性、保护生态环境具有广泛的社会效益。 （7）下一步有必要对聚羧酸高性能混凝土的耐久性做更深层次的试验研究，同时对工程应用效果做长期的关注。

免责声明：该文内容、信息均源于公开媒体，本公司对这些信息的准确性及完整性不做任何保证！‍本期结语：好啦，本周的《混凝土学堂》就到这里啦，下周会有精彩内容准时奉上，各位小伙伴们不要忘了关注哦！！另外，如果您有什么难以解答的问题，也请及时反馈给我们哦，我们会尽全力为您找到问题的答案。如果您有混凝土方面的小知识，欢迎来稿，我们有丰富的奖品等你来拿哦~~~我们下期不见不散！！

    关注 苏博特SBT