聚羧酸减水剂复配工艺优化

机制砂是岩石经除土开采、机械破碎、筛分而成，石料破碎过程中产生的石屑废料经筛分、除粉处理也可用于生产机制砂。机制砂颗粒表面粗糙、尖锐多棱角，细度模数大，级配不良，堆积空隙率高，决定了配制出的混凝土需水量大、强度低、外观质量不好等一系列问题，从而使用机制砂配制的混凝土和易性差，易于离析泌水，成型的构造物表观质量不好。关于机制砂混凝土的配制，目前基本沿袭天然砂混凝土配制方法，而忽视了机制砂与机制砂混凝土的特性，从而使工程技术人员难以掌握。聚羧酸类减水剂是目前应用最广泛的混凝土添加剂，具有减水率高、掺量低、保坍性能好等优点，应用技术较为成熟。但是，由于机制砂本身的特性，导致了混凝土配制过程中出现了和易性差、易泌水离析等问题。因此，本研究通过对聚羧酸减水剂的复配工艺的优化，配置工作性能优异的机制砂混凝土，并应用于实际工程项目中。

1原材料及试验方法

1.1原材料

（1）水泥（C）：海螺P·O42.5水泥，主要性能指标见表1所示。

（2）粉煤灰（FA）：城隍Ⅱ级粉煤灰，主要性能指标见表2所示。

（3）矿粉（SL）：日照S95级矿粉，主要性能指标见表3所示。

       （4）河砂（S1）：细度模数为2.1，含泥量小于1%的河砂。

（5）机制砂（S2）：细度模数2.8。

（6）石（G1）：采用公称粒径5～10mm卵石。

（7）石（G2）：采用公称粒径10~20mm碎石。

（8）水（W）：自来水，符合《混凝土用水标准》JGJ63-2006中规定的拌合用水要求。

（9）外加剂：MS-1、MS-2、MS-3:聚羧酸减水剂母液（含固量为50%）；BT-1、BT-2、BT-3:保坍剂母液（含固量为40%）；X1为消泡剂；Y1为引气剂，H1为缓凝剂，均为福建科之杰新材料有限公司生产。

1.2试验方法

（1）混凝土拌合物性能测定。按照GB/T50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》要求进行混凝土坍落度、扩展度、含气量和凝结时间的测定；按照GB/T50081-2019《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行混凝土抗压强度的测定。

（2）混凝土配合比。见表4所示。

2结果与讨论

2.1聚羧酸母液对混凝土工作性能的影响

混凝土配合比见表4所示，减水剂复配配方见表5所示，对比研究3种聚羧酸减水剂母液MS-1、MS-2、MS-3对机制砂混凝土工作性的影响。减水剂掺量为1.5%～1.8%。试验结果见表6所示。

从表6的试验结果可以看出，采用样品1的初始减水率略大，但是保坍性能略差，和易性一般；而样品2的减水率稍低，需要增加0.05%掺量，含气量比较大，抗压强度稍低；样品3的减水率在3个样品中均中，保坍性能较好，抗压强度比较高，和易性好。说明样品3对机制砂混凝土比较适应。因此，可以选择样品3（MS-3）作为减水剂母液进行复配，但是整体上损失还是偏大，可以提高保坍剂掺量或者更换其他保坍剂。

2.2保坍剂对混凝土工作性能的影响

改变保坍剂种类，保持聚羧酸减水剂母液MS-3和其他助剂不变，对比不同种类的保坍剂对混凝土性能的影响。减水剂复配配方见表7，混凝土配合比见表4所示，试验结果见表8。

从表8的试验结果可以看出，3个样品的减水率相当，其中样品6的保坍性能最好，其次是样品4，样品5最差；样品6混凝土抗压强度稍高，样品4和样品5相当；和易性3个样品相当，均较好。因此，减水剂母液选择MS-3，保坍剂选择BT-3对机制砂混凝土较适应，初始和保坍性能较好。

2.3聚羧酸减水剂在机制砂混凝土工程中的应用

（1）混凝土主要技术指标要求。考虑到工程的结构、混凝土温差以及施工条件，其混凝土的技术要求主要包括以下几个方面：①坍落度≥200mm，扩展度≥550mm。②2h扩展度经时损失≤30mm。③混凝土流动度好、不泌水、不抓底。④含气量控制在4.0%以内。⑤无缓凝现象，终凝时间≤24h。

（2）工程技术难点。根据工程施工技术的要求以及所选用原材料的特点，其技术难点主要包括两个方面：①扩展度经时损失。由于工程采用的砂子是由机制砂与细砂复合而成，所以增加了对外加剂的吸附作用，从而增加对混凝土保坍性能的要求。②无缓凝现象。在保证2h扩展度经时损失≤30mm的前提下无缓凝现象，这也是该工程的技术难点之一。因此，不能通过增加缓凝剂来提高保坍性能，只能通过外加剂母液本身的保坍性能来解决坍落度损失的问题。

（3）解决方案。①选用综合性能较好的聚羧酸减水剂母液MS-3和保坍性能较好的保坍剂BT-3来解决和易性和坍落度损失的问题。②同时搭配助剂X1、Y1和H1，控制混凝土含气量和和易性，并保证混凝土的抗压强度达到要求。详见表9复配配方和表10试验结果。

从表10的混凝土试验结果可以看出，混凝土的初始坍落度和扩展度为220mm和560mm，符合工程的技术要求，180min的坍落度和扩展度为220mm和540mm，同时含气量为3.8%，和易性好，符合工程的各项技术要求。

3结论

通过以上试验结果分析，可以得出：

（1）MS-3对机制砂混凝土的适应性较好，初始减水率高，坍落度损失小。

（2）BT-3对机制砂混凝土较适应，保坍性能较好，抗压强度高。

（3）将与机制砂混凝土体系适应性较好的聚羧酸减水剂母液MS-3与保坍剂BT-3以及适当的消泡剂X1、引气剂Y1和缓凝剂H1复配，可有效减少机制砂混凝土的扩展度损失，并在工程上获得成功应用。