聚羧酸高性能減水劑在商品混凝土中應用

聚羧酸類減水劑因具有摻量小，減水率高，坍落度保持久和無毒不污染等優(yōu)點而在國外迅速發(fā)展，如在日本，聚羧酸類高性能減水劑已代替萘系和三聚氰胺，成為配制中、高標號混凝土的主導材料。

上海市建筑科學研究院研制生產的LEX-9系列聚羧酸高性能減水劑是我國首家成功生產并大批量用于實際工程的聚羧酸減水劑，LEX-9P是適用于泵送混凝土的型號。上海嘉寶混凝土有限公司從2001年初起協助建科院開展工程試點。產品投產后，先后在逸仙路高架、地鐵車站、外環(huán)高架、嘉定區(qū)固體廢物處置中心等重大工程中約2萬立方米混凝土中應用了LEX—9P減水劑，取得了良好的技術經濟效果。現將公司開展的試驗研究結果和使用效果介紹如下：

一、試驗及結果

1、試驗用材料

以下試驗中除有特別說明的外，均采用以下材料：

水泥：上海寶山水泥廠產海豹牌P.O42.5水泥；

礦粉：上海寶田新型建材公司S95礦渣微粉；

粉煤灰：寶鋼綜合開發(fā)公司Ⅱ級磨細灰；

LEX—9P：上海建研建材科技有限公司生產聚羧酸高性能減水劑。

2、LEX—9P均質性試驗結果

外觀：茶色清澈有油質感水溶液，無沉淀；

密度：1.065；

PH：9.5；

固體含量：20%左右；

Cl-：＜0.01；

總堿含量：0.196%。

3、凈漿流動度試驗結果

按照“混凝土外加劑勻質性試驗方法”規(guī)定方法，測得LEX—9P凈漿流動度以及1小時保留值如下表。

表1. 凈漿流動度試驗結果

減水劑品種	摻量	流動度(mm)		1小時損失率
減水劑品種	摻量	5min	60min	1小時損失率
LEX-9P	0.6	142	120	15
LEX-9P	0.8	162	140	13
LEX-9P	1.0	243	228	6
LEX-9P	1.1	270	245	9
	0.9	88	73	17
高效泵送劑	1.6	180	144	20

4、LEX-9P在商品混凝土中摻量

表2.LEX-9P在商品混凝土中摻量

LEX—9P 摻量(%)	混凝土配比					坍落度(mm)		抗壓強度(MPa)
LEX—9P 摻量(%)	水	水泥	砂+石屑	碎石	粉煤灰	出機	1小時	R1*	R3	R28
0.65	185	287	812	1058	82	160	110	0.7	17.7	42.5
0.85	180	287	812	1058	82	150	110	0.8	19.0	45.3
0.95	180	287	812	1058	82	170	120	1.3	20.4	45.9
1.05	180	287	812	1058	82	210	160	1.0	20.9	46.6

*1天室外養(yǎng)護環(huán)境溫度3-5℃。

5、LEX-9P對摻礦粉混凝土作用

表3.礦粉混凝土試驗

減水劑	配合比						坍落度(mm0		強度(MPa)
減水劑	水	水泥	礦粉	粉煤灰	砂+石屑	碎石	起始	1小時	R3	R28
LEX-9P 0.8%	180	170	104/30	69	795	1075	160	100	11.6	42.1
	180	153	121/35	69	783	1075	170	100	11.2	42.1
	180	135	139/40	69	782	1075	175	120	10.0	36.4
萘系高效泵送劑1.2%	185	180	106/30	71	790	1070	145	100	12.6	42.8
	185	163	123/35	71	788	1070	180	130	11.2	43.1
	185	145	141/40	71	787	1070	185	140	11.2	45.6

以上結果用圖示意：

6、用LEX-9P配制高強混凝土

表4.用復合粉煤灰配制高強混凝土

設計標號	水	水泥	復合灰*	LEX-9P	砂	石	坍落度	抗壓強度(MPa)
設計標號	水	水泥	復合灰*	LEX-9P	砂	石	坍落度	R3	R7	R28
C50	165	330	120	4.0	707	1075	200	20.2	47.8	62.3
C60	152	350	120	4.7	704	1064	220	23.6	53.8	72.1
C70	150	400	120	5.2	698	1054	225	30.4	66.1	82.7
C80	156	450	120	6.3	671	1025	230	39.9	88.2	98.8

*復合灰中高鈣灰：低鈣灰=4:6，45μ篩余=14.0%,需水比=0.96。

表5.礦粉、粉煤灰復合配制高標號混凝土

設計標號	水	水泥*	礦粉	粉煤灰	LEX-9P	砂	石	坍落度	抗壓強度(MPa)
設計標號	水	水泥*	礦粉	粉煤灰	LEX-9P	砂	石	坍落度	R3	R7	R28
C50	170	280	140	90	4.1	665	1070	165	30.0	50.6	62.1
C60	168	330	120	90	4.3	643	1050	175	38.6	60.8	79.8
C70	168	380	120	90	5.0	345	1035	180	41.6	72.1	81.9
C80	165	400	100	80	5.8	640	1010	195	57.3	78.4	90.5

*試驗用水泥為海螺普硅，老標號525R。

二、試驗結果分析和應用體會

1、聚羧酸減水劑LEX—9P摻量很小，減水率很高，坍落度保持性很好。在商品砼中，最佳摻量為膠凝材料重量之0.7—1.1%。

2、LEX-9P減水劑特別是使用摻礦粉或粉煤灰的混凝土，當礦粉取代40%水泥時，摻LEX-9P的砼強度繼續(xù)增長，而摻其他減水劑的砼強度開始下降。

3、用LEX—9P配制C50—C80高標號混凝土時，由于減水率高，水泥用量相對用其他減水劑時少10%以上，因此，用LEX-9P生產高標號混凝土時，水泥、減水劑用量選擇余地比較富裕。

4、摻LEX—9P減水劑的混凝土坍落度損失小，物料粘性較小，幾乎無泌水，和易性好，易于泵送，尤其在粉煤灰等摻合料比例較高時，效果更好。

5、在采用石屑代砂的混凝土中，摻LEX-9P能彌補石屑引起的需水增多，石屑代砂配制C50、C60級混凝土已寶嘉混凝土公司生產用于工程。

三、造價分析

聚羧酸減水劑單價高于現有萘系減水劑，但是，由于這種減水劑摻量低、減水率高，能降低水泥用量或提高粉煤灰、礦渣在膠凝材料中的比例，因此，在生產C40以上混凝土時，可以不增加或節(jié)省造價，混凝土標號越高，節(jié)省越多。下表是C40—C60混凝土的造價分析，其中砂、石、水的造價變化微小，不計在內。

表6.摻LEX-9P混凝土造價分析

砼等級	減水劑類型	有關成分用量/造價*				差價
砼等級	減水劑類型	水泥	粉煤灰	減水劑	小計	差價
C40	高效泵送	370/114.70	80/6.40	5.4/16.20	137.30	-8.10
C40	LEX-9P	320/99.20	100/8.00	3.3/22.00	129.20	-8.10
C50	高效泵送	420/130.20	80/6.40	6.0/18.00	154.60	-11.40
C50	LEX-9P	350/108.50	100/8.00	4.0/26.70	143.20	-11.40
C60	高效泵送	460/142.60	80/6.40	7.0/21.00	170.00	-16.30
C60	LEX-9P	370/114.70	100/8.00	4.7/31.00	153.70	-16.30

*上表中各材料單價為：水泥—310元/噸、粉煤灰—80元/噸、高效泵送劑—3000元/噸、LEX—9P6600元/噸。

四、工程實例

1、外環(huán)線C50早強混凝土，施工要求7天強度達到50MPa。在使用LEX—9P之前，曾采用FDN高效減水劑或在此基礎上再加2%左右早強劑等措施，但R7或R28保證率不夠。采用LEX—9P后，水泥僅用300kg/m3左右，加上一部分礦渣粉和粉煤灰，使用R7全部滿足工程要求，R28富裕較大。項目共節(jié)省水泥200余噸。

2、嘉定區(qū)固體廢棄物處理中心項目，時值2001年最高溫，運距35公里，摻LEX—9P后2小時坍落度幾乎無損失，在保持成本不增加的前提下，圓滿完成任務。

3、2002年初，曾有若干天最低溫度低于0℃，由于LEX—9P能滿足抗凍劑各項指標，用于生產防凍混凝土，成本遠低于摻其他防凍劑，而且不增加摻加防凍劑的人工費，在這一時段里，累計節(jié)資10萬元以上。

五、結論

通過一年來試驗和應用LEX—9P聚羧酸減水劑，我們體會到這是一種性能優(yōu)于現有減水劑的新產品。它具備水泥適應性好，坍落度損失小，可泵性及和易性好、水泥用量低。早期強度高、收縮變形小并兼有防凍作用等一系列優(yōu)勢。只要充分了解產品性能做好配合試驗，不僅能解決工程的疑難問題，而且在成本上有一定優(yōu)勢，LEX—9P聚羧酸是生產高性能混凝土的首選產品。