摘要  舉例敘述聚羧酸系高效減水劑在地鐵及C50箱梁中的應用，通過混凝土耐久性的研究和檢驗，證實聚羧酸系高效減水劑配制混凝土具有優(yōu)良的耐久性和抗凍性能

　　關鍵詞 聚羧酸系高效減水劑  耐久性

　　1、前言
   
　　20世紀八十年代早期，誕生了新一代的聚羧酸系高效減水劑，可以適應于預制混凝土和預拌混凝土。我國聚羧酸系高效減水劑的研究始于二十世紀90年代中期，其工業(yè)化生產(chǎn)與應用于21世紀初期。中國上海市建筑科學研究院首先研制成聚羧酸高效減水劑，成功用于上海磁懸浮鐵路高精度軌道梁的制作和東海大橋海工混凝土及洋山深水港集裝箱道堆混凝土。近年來，中國的建設規(guī)模不斷擴大，各種重點、重大基礎設施、超高層建筑、高速鐵路、高速公路、地鐵車站、核電站、杭州灣跨海大橋等，對混凝土的施工性能和綜合性能要求越來越高。傳統(tǒng)的木質素磺酸鹽減水劑和萘系高效減水劑由于技術的局限性已不能滿足現(xiàn)代工程需要。所以第三代聚羧酸系高效減水劑，其摻量低、減水率高、坍落度保持能力好、對混凝土增強效果顯著，能降低混凝土收縮，生產(chǎn)過程無廢棄物，是一種能符合“環(huán)保、節(jié)能、降耗“新理念的高效減水劑，聚羧酸系高效減水劑賦予混凝土有出色的施工和易性，良好的強度發(fā)展和優(yōu)異的耐久性，因此聚羧酸系高效減水劑是配制高性能混凝土和高耐久性混凝土的首選外加劑。

　　2、SPS-8P-1聚羧酸系高效泵送劑配制地鐵車站結構商品泵送混凝土和耐久性研究及工程應用。

　　2.1、表1 地鐵車站結構混凝土配制要求和耐久性檢驗參考指標

結構部位		最大水膠比	最小膠凝材料用量kg/m3	最大膠凝材料用量kg/m3	抗?jié)B性能 抗?jié)B指標	砼耐久性		抗裂性能 抗裂等級
						電通量C	氯離子擴散系數(shù) ×10-12m2/s
車站結構	地下連續(xù)墻	0.5	400	/	≥P8	≤2000	≤1.8	II
	頂板、底板	0.45	360	420		≤2000	≤1.8	I
	襯側墻	0.45	360	420		≤2000	≤1.8	I
	柱、梁	0.43	380	450		/	≤1.8	II

　　混凝土性能

混凝土強度等級	水膠比	礦物摻合料	出機坍落度mm
C30	＜0.45	30~50%	120±30
C40	＜0.45	30~50%	180±30
地下連澆墻C30	＜0.50	30~50%	200±30

　　2.2、以上海象牌PO42.5，SPS-8P-1聚羧酸系高效水劑配制地鐵車站結構混凝土及耐久性檢驗結果。

　　表2 地鐵地鐵結構混凝土配合比論證試驗及耐久性檢驗（1）

試驗 編號	強度 等級	使用 部位	膠凝材料總量kg/m3	水膠比	礦物摻合料（%）	每立方米砼材料用量（kg）
						W	C	SL	F	S	G	SPS-8P-1摻量%
YH-106	C30	結構	384	0.45	50	173	192	115	77	765	1013	5.76 （1.5%）
YH-107	C30	結構	385	0.45	60	173	154	135	96	760	1008	5.78（1.5%）
YH-110	C40	結構	405	0.42	60	170	162	142	101	757	1025	5.26 （1.3%）
YH-111	C40	結構	404	0.42	50	170	202	121	81	761	1030	5.25 （1.3%）
YH-114	C35	槽壁地下墻	389	0.45	50	175	194	117	78	753	1040	6.22 （1.6%）

　　表2 （2）

試驗編號	出機坍落度 mm	抗壓強度Mpa			混凝土耐久性檢驗結果
		R3	R7	R28	抗?jié)B性能指標檢驗值	電通量指標值檢驗值
YH-106	160	18.8/62	22.1/74	34.5/115	≥P8 P10	≤2000 1149
YH-107	190	13.9/46	18.4/61	32.5/108	≥P8 P10	≤2000 620
YH-110	165	22.4/56	26.7/66	43.8/110	≥P8 P10	≤2000 567
YH-111	155	23.0/58	27.2/68	45.7/114	≥P8 P10	≤2000 843
YH-114	220	21.6/62	26.9/76	38.1/109	≥P8 P10	≤2000 630

　　注：（1）水泥PO42.5上海水泥廠（象牌）
　?。?）S95礦粉  上海寶田
　　（3）II級粉煤灰 上海環(huán)能粉煤灰有限公司
　　（4）中砂uf為2.3；泥塊含量1%；表觀密度2630kg/m3，緊密密度1480 kg/m3。按JGJ52-92屬III區(qū)中砂
　　（5）碎石5-25mm連續(xù)級配碎石，表觀密度2710 kg/m3，壓碎指標值為5%，針片狀顆料含量8.7%，含泥量0.7%，泥塊含量為0.9%，基本符合JGJ53-92標準。 [Page]

　　2.3、以上海聯(lián)合PO42.5水泥，以SPS-8P-1聚羧酸系高效泵送劑配制地下墻（C30水下）混凝土。

　　表3 C30水下砼配合比及強度（1）

膠凝材料總量kg/m3	水膠比 %	礦物取代物%	每立方料砼材料用量（kg）
			W	C	S95	F	S	G	SPS-8P-1
405	0.37	60	150	160	85	160	735	1055	6.0 （1.5%）
405	0.37	60	150	160	85	160	735	1055	6.0（1.5%）

　　表3（2）

出機坍落度/ 擴展度（mm）	半小時坍落度/ 擴展度（mm）	一小時坍落度 （mm）	抗壓強度（Mpa）
			3d	7d	28d
200	200	200	15.5/44	276/79	43.0/122
215/480×500	210/360×340	200	15.6/44	28.3/80	43.6/124

　　SPS-8P-1聚羧酸系高效送劑已在上海地鐵11號線用于C30、P10底板工程500m3,出機坍落度控制在140±30mm。拌站反映混凝土和易性好，保坍性好，混凝土強度及耐久性均符合設計的要求。

　　3、聚羧酸高效減水劑在客運專線箱梁C50預應力混凝土中應用

　　客運專線C50箱梁（預應力混凝土）預制梁采用高性能混凝土技術，因此高性能混凝土的配合比是生產(chǎn)C50預制梁的關鍵，除滿足施工強度要求外，還必須滿足高性能混凝土耐久性的要求，包括抗裂、抗凍融、抗?jié)B、抗氯離子、電通量等，要引入一定的含氣量，保證混凝土的密實性，必須滿足泵送混凝土的要求，坍落度的經(jīng)時損失要小，不離析泌水，保證混凝土內(nèi)在質量和外觀美的要求。
　　3.1、對配制C50預應力混凝土預制梁的混凝土要求：
　　3.1.1、C50箱梁混凝土膠凝材料總量不超過500 kg/m3’
　　3.1.2、使用環(huán)境及要求：T2環(huán)境，設計年限為100年；
　　3.1.3、最大水膠比不應超過0.35；
　　3.1.4、各種材料帶入的堿含量和不大于3.0 kg/m3；
　　3.1.5、各種材料帶入的氯離子總量不大于膠凝材料總量的0.06%；
　　3.1.6、電通量要求小于1000C。
　　3.2、C50混凝土配合比研究
　　通過優(yōu)選水泥、粉煤灰、礦粉、砂、石、外加劑和水進行試配，試驗結果見表4~表6。

　　表4 C50混凝土配合比

配合比號	容量 kg/m3	材料用量（kg/m3）
		水泥	砂	石	水	灰	S95	W外	水膠比
C50-1	2420	368	690	1079	156	49	73	4.90	0.32
C50-2	2420	390	678	1061	156	52	78	5.20	0.30
C50-3	2420	344	702	1098	156	46	69	4.59	0.34

　　注：采用PO42.5普通硅酸鹽水泥；中砂，細度模數(shù)為2.7~2.8；I級粉煤灰；S95礦粉，5-20mm連續(xù)級配碎石；外加劑為聚羧酸高效減水劑。

　　表5 C50新拌混凝土性能

配合比號	坍落度 mm	擴展度 mm	含氣量 mm	常壓泌水率 %	凝結時間（小時：分）
					初凝	終凝
C50-1	190-200	520×540	3.1	0	9：35	10：45
C50-2	180-190	510×530	3.2	0	9：45	10：55
C50-3	190-200	530×550	3.0	0	9：25	10：35

　　表5 C50硬化混凝土性能

配合比號	抗壓強度Mpa			彈性摸量Gpa		電通量C	抗裂性
	3d	7d	28d	7d	28d
C50-1	44.5	54.6	66.2	38.1	41.6	＜1000	無裂紋
C50-2	47.7	56.3	68.8	39.2	42.8	＜1000	無裂紋
C50-3	42.2	51.4	62.4	36.5	39.4	＜1000	無裂紋

　　3.3、后張法C50預制箱梁的工藝要求 [Page]

　　預制箱梁的鋼模就位后，澆筑混凝土現(xiàn)場由2臺2立方米混凝土拌和機攪拌混凝土，由攪拌運輸車送至現(xiàn)場，通過固定泵和垂直式2臺播料器進行澆搗或用汽車泵（37米）進行澆搗（大約6-8小時）完成用油布復蓋靜停，梁體進行蒸汽養(yǎng)護試塊進行同條件養(yǎng)護，混凝土強度達到60%左右，可以拆端模，混凝土強度達到80%左右，進行初張拉，移動模架再自然養(yǎng)護，混凝土強度達到100%。進行終張拉接著進行壓漿、封端，最終局部修飾即獲得符合質量要求的梁體。

　　4、聚羧酸系高效減水劑配制混凝土耐久性的研究

　　4.1、試驗用的砼材料及配合比

　　采用上海嘉興港輝PO52.5水泥，上海寶田S95礦粉和上海石洞電廠F類II級粉煤灰，中砂，細度模數(shù)為2.6，粗骨料為5-20mm，連續(xù)級配碎石；外加劑分別采用SP406萘系高效減水劑，SPS-8P聚羧酸系緩凝高效減水劑及聚羧酸系SPS-FD抗凍劑和聚羧酸系SPS-8P早強抗凍劑。

　　試驗用混凝土配合比見表7

　　表7 試驗用混凝土配合比

編號	水泥	礦粉	粉煤灰	砂	石	水	外加劑、型號		水膠比
GN	180	108	72	857	1183	164	5.40	SP406	0.46
HN	180	108	72	857	1183	164	3.60	SPS-8P	0.46
FD	180	108	72	857	1183	166	9.00	SPS-FD	0.46
RD	180	108	72	857	1183	156	7.20	SPS-8P	0.43

　　4.2、試驗方法
   
　　新拌混凝土性能采用混凝土坍落度指標，試驗方法參照GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法》標準。

   　混凝土抗壓強度試驗參照GB/T50081-2002《普通混凝土力學性能試驗方法》標準。

   　混凝土抗?jié)B透性能采用混凝土電通量和氯離子擴散系數(shù)等兩個技術指標表征。試驗參照JTJ275-2000《海港工程混凝土結構防腐蝕技術規(guī)范》附錄B，混凝土抗氯離子滲透性能參照NTBUILD443《硬化混凝土抗氯離子滲透測試方法標準》。

　　混凝土抗凍性能采用質量損失不大于5%，相對動彈性模量不小于60%時的凍融循環(huán)次數(shù)表示，凍融循環(huán)次數(shù)越大，則混凝土抵抗凍融的能力越強。

　　4.3、試驗結果

　　4.3.1 表7 各系列混凝土性能測試結果

編號	坍落度	抗壓強度Mpa			電通量		氯離子擴散系數(shù) ×10-12m2/s	凍融循環(huán)次數(shù)
		3d	28d	60d	28d	60d
GN	150	32.2	50.4	60.4	1433	693	1.77	300
HN	155	34.5	52.4	61.3	1354	506	1.69	350
FD	150	35.6	51.8	63.0	1311	633	1.72