1 前言

      预拌商品混凝土顺应可持续发展的战略目标，发挥其节约资源、质量可靠、施工进度快、无环境污染等优势，得到了普遍应用。在混凝土向高工作性、高强度、高耐久性以及高性能方向发展的形势下，预拌混凝土为满足高性能混凝土及混凝土施工技术的要求，大多都掺加了矿物混合材料或工业废弃物，为了能够保证混凝土的施工性能或相应的力学性能，这就需要减水率大、保塑性好、胶凝材料适应性好的高性能减水剂。聚羧酸减水剂作为一种具有减水率高、保塑性以及适应性好的优点，适合于高性能混凝土的需要，得到大力的推广以及应用。近年来，我国的聚羧酸高性能减水剂及其应用技术的发展在突飞猛进，聚羧酸配制的混凝土在工程质量上也发挥了十分重要的作用，取得了一系列卓有成效的成果。聚羧酸类外加剂也因其优良的性能受到建筑工程界专家及科研学者的高度关注，出现了大量的专题研究报告和科技文献。与传统的减水剂萘系与木质素类减水剂等相比，它们能在低掺量下赋予混凝土高分散性、流动性及高分散体系稳定性，防止混凝土的坍落度经时损失。现今，随着聚羧酸减水剂应用于高强混凝土的日益成熟，聚羧酸减水剂也在预拌混凝土的生产上应用得到了大量的使用，这不但使得预拌商品混凝土的质量有着很大的提高和改善，也使的预拌商品混凝土工程取得了明显的技术、经济效益。

      为了能把聚羧酸减水剂较好的应用到普通混凝土中，我们进行了掺聚羧酸减水剂的普通混凝土拌合物工作性能、力学性能及干燥收缩性能的试验，这能够使我们对聚羧酸减水剂在普通混凝土中的应用有所了解并掌握其应用技术。

      2 原材料及试验

      2.1 试验原材料

      水泥：华润 P.O42.5R，海螺 P.O42.5R，粤秀 P.O42.5R，台泥 P.O42.5R，骏马 P.O42.5R；

     掺合料：Ⅱ级粉煤灰，沙角电厂生产；S95 矿渣微粉，华润公司生产。

     细集料：河砂，细度模数M=2.7； 

       粗集料：5～31.5mm 花岗岩碎石；

    外加剂：①萘系复合减水剂；②氨基磺酸系复合减水剂；③聚羧酸复合减水剂，外加剂均为市售产品。

      2.2 试验方法

    水泥净浆流动度试验按国家标准《混凝土外加剂均质性试验方法》GB/T 8077-2000进行，试验检测按照：水泥 500g，水灰比 W/C=0.29，搅拌均匀后检测流动度，然后分别放置1h、2h后测试流动度情况，并记录下该时间测试的净浆流动度值。

      混凝土拌合物性能试验按国家标准《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T 50080-2002进行，主要测试混凝土的初始坍落度和扩展度，观测混凝土粘聚性能，评价混凝土和易性（工作性能）的好坏，然后将混凝土拌合物装入150mm×150mm×150mm 的抗压强度试模中，振动密实成型，之后按照《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T 50081-2002进行抗压强度测试。

      混凝土干燥收缩试验按照《凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T 50082-2009收缩试验的接触法进行试验检测。

      预拌混凝土的配合比设计按表4要求进行，试验用水泥为华润 P.O 42.5R。

      3 结果分析

      3.1 水泥净浆性能分析

      根据以前的试验经验，混凝土外加剂与水泥适应性的好坏可以通过检测水泥净浆流动度来参照判定，因此，我们依据《混凝土外加剂均质性试验方法》GB/T 8077-2000 进行了聚羧酸减水剂与水泥适应性的试验(试验结果见表 5)，试验检测是通过对不同品牌的水泥进行了60min和120min的水泥净浆流动度损失情况，根据各个时间段的水泥净浆流动度测试情况，判定水泥净浆流动度的损失情况，以此作为该减水剂与水泥是否适应的一个参考数据。

      根据表5的实验数据看，掺加聚羧酸减水剂进行的水泥净浆试验的结果看，部分的水泥与外加剂的配制的水泥净浆流动性较差，由于聚羧酸外加剂实际要应用于混凝土之中，为了能够更加真实的反应出外加剂应用的优缺点，我们进行了相应的混凝土的试配试验。

      3.2 混凝土力学性能试验结果分析

      由水泥净浆试验进行相应的混凝土试验，试验的数据情况如表6所示。

      由表6的试验数据看，水泥净浆流动度的大小与混凝土试验的坍落度、扩展度大小不存在相对应的关系，水泥净浆流动度可以作为外加剂与水泥适应性的一个参考试验方法，实际的应用还是需要进行混凝土试验进行确定的，从表6结果看，聚羧酸系减水剂有着良好的分散稳定性，和易性良好，配制的混凝土经时损失小，1h基本无坍落度损失，弥补了常用萘系高效减水剂配制的混凝土坍落度损失大、易泌水等方面的缺陷。与粉煤灰、矿粉等掺合料配合使用，掺量小也可获得优异的流动性，适应生产预拌混凝土的工艺要求。因而使用聚羧酸减水剂配制的泵送混凝土不易发生堵管等现象。

      根据进行的混凝土试验试配情况，我们在搅拌楼上按照表4的设计配合比进行了批量生产试验，检测的混凝土性能数据结果如表 7 所示。

      根据批量生产试验试配的测试结果看，掺聚羧酸减水剂的混凝土与掺萘系减水剂的混凝土相比较，28 天的抗压强度最高可高出15%左右，同时，水泥用量可大大减少，与粉煤灰、矿粉等掺合料在大掺量时匹配性好，初始塌落度比掺萘系外加剂的要高10～25mm，混凝土的操作可泵性、流动性和和易性明显得到提高。

      3.3 混凝土收缩变形试验结果分析

      混凝土收缩是指混凝土凝结初期或硬化过程中出现的体积缩小现象.一般分为塑性收缩(又称沉缩)、化学收缩(又称自身收缩)、干燥收缩及碳化收缩，较大的收缩会引起混凝土开裂，影响混凝土的表观，甚至影响其结构和使用寿命。本试验对使用萘系缓凝高效减水剂、氨基磺酸盐减水剂和聚羧酸减水剂产品的混凝土进行收缩试验，通过测定使用两种减水剂产品的混凝土试件在规定的温湿度条件下不受外力作用所引起的长度变化(即收缩)，以对比两种减水剂产品对混凝土收缩情况的影响。根据预拌混凝土的生产应用情况，为了验证掺加聚羧酸减水剂干燥收缩的性能，在生产过程中取样进行了混凝土收缩变形的测试，试验结果如图1所示。

      由图1的曲线图知道，掺加聚羧酸减水剂的混凝土收缩明显减小，配制的混凝土构件不易开裂，造成聚羧酸减水剂抗裂性能的提高主要原因是：

     ⑴聚羧酸减水剂分子结构中含有 -COO-、-OH-、羟酯基等基团，易与水泥水化出的Ca2+ 形成稳定的羧酸钙盐，降低了过渡区的Ca(OH)₂ 浓度，增大了胶凝材料和骨料的粘结力，提高了混凝土的劈裂抗拉性能。

     ⑵聚羧酸减水剂分子结构中含有较多支链，水泥水化后，这些支链残留在水泥水化形成的凝胶孔和毛细孔中，形成相互交叉的网状结构，其排布结构相当于纤维均匀的分布在混凝土中，加强了混凝土的抗拉性能，从而增强了混凝土的抗裂性能。

      4 在混凝土工程中的应用实例

      在工业及民用建筑、道路桥梁、人防工程等基础建设中，聚羧酸系减水剂在普通混凝土中的应用取得了良好的效果，这些工程的混凝土施工以及力学性能质量良好，深得客户的好评。

      5 结论

      ⑴聚羧酸系高效减水剂具有优良的性能，配制的混凝土流动性大、和易性好、坍损小，减水率高，增强效果明显，并且无毒、无污染，能够改善混凝土耐久性。

      ⑵聚羧酸系高效减水剂与粉煤灰等掺合料的匹配性很好，可以在掺聚羧酸系减水剂的混凝土中更多量的使用活性优质的矿物掺合料。

      ⑶聚羧酸系减水剂配制的混凝土干燥收缩值较小， 不易开裂，具有较好的抗裂性能。

作者：产凤标 林建有