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摘要：

聚羧酸外加劑在現(xiàn)代混凝土生產(chǎn)中應用廣泛，對改善混凝土性能起著關鍵作用。然而，超摻聚羧酸外加劑會給混凝土帶來諸多不良影響，嚴重威脅工程質(zhì)量。本文深入剖析聚羧酸外加劑超摻對混凝土工作性能、力學性能、耐久性等方面的危害，通過實際案例分析問題產(chǎn)生的原因，并提出相應的解決方案措施，旨在為混凝土生產(chǎn)和施工過程中合理使用聚羧酸外加劑提供理論依據(jù)和實踐指導。

一、引言

隨著建筑行業(yè)的飛速發(fā)展，對混凝土性能的要求日益提高。聚羧酸外加劑作為一種高效的混凝土外加劑，因其具有減水率高、坍落度損失小、對混凝土耐久性影響小等優(yōu)點，被廣泛應用于各類混凝土工程中 。然而，在實際生產(chǎn)和施工過程中，由于計量設備故障、操作人員失誤、對混凝土性能變化預估不足等原因，聚羧酸外加劑超摻的情況時有發(fā)生，給混凝土質(zhì)量和工程安全帶來了嚴重隱患。因此，深入研究聚羧酸外加劑超摻的危害，并提出有效的解決方案具有重要的現(xiàn)實意義。

二、聚羧酸外加劑的作用及工作原理

2.1 聚羧酸外加劑的主要作用

2.2 工作原理

聚羧酸外加劑通過分子中的羧基、磺酸基等活性基團與水泥顆粒表面的鈣離子發(fā)生化學反應，形成一層帶有負電荷的吸附層 。由于同性電荷相互排斥，水泥顆粒之間的團聚現(xiàn)象被打破，從而實現(xiàn)分散水泥顆粒的目的，釋放出被包裹的水分，達到減水效果 。同時，其分子結構中的長側鏈在水泥顆粒表面形成空間位阻，進一步阻止水泥顆粒的團聚，維持混凝土的坍落度穩(wěn)定性 。

三、聚羧酸外加劑超摻對混凝土性能的危害

3.1 對工作性能的影響

3.1.1 坍落度過大與離析泌水

當聚羧酸外加劑超摻時，減水作用過強，混凝土拌合物的流動性急劇增大，導致坍落度過大 。過多的自由水在重力作用下容易與水泥漿體分離，從而出現(xiàn)離析現(xiàn)象，粗骨料下沉，水泥漿體上浮 。離析后的混凝土各組分分布不均勻，影響混凝土的整體性和施工質(zhì)量 。同時，泌水現(xiàn)象也會隨之加劇，在混凝土表面形成明顯的水膜，不僅降低了混凝土表面的強度和耐久性，還可能導致混凝土內(nèi)部形成孔隙和通道，影響混凝土的抗?jié)B性 。例如，在某高層住宅項目的基礎澆筑中，由于聚羧酸外加劑超摻，混凝土到達施工現(xiàn)場時坍落度過大，出現(xiàn)嚴重離析泌水，部分區(qū)域粗骨料堆積，水泥漿體流失，不得不對該部分混凝土進行返工處理，延誤了工期，增加了成本 。

3.1.2 凝結時間異常

聚羧酸外加劑中的緩凝成分在超摻時會使混凝土的凝結時間大幅延長 。這可能導致混凝土在施工現(xiàn)場長時間處于未凝結狀態(tài)，影響后續(xù)施工工序的正常進行 。在一些有時間限制的施工項目中，如大體積混凝土澆筑，凝結時間過長可能使混凝土在澆筑過程中出現(xiàn)冷縫，降低混凝土的整體性和強度 。相反，在某些特殊情況下，超摻的聚羧酸外加劑也可能引發(fā)混凝土的速凝現(xiàn)象，這是由于外加劑與水泥之間的化學反應失衡，導致水泥水化反應迅速發(fā)生 。速凝會使混凝土失去可塑性，無法正常施工，嚴重影響工程質(zhì)量 。例如，某橋梁工程在澆筑橋墩時，超摻聚羧酸外加劑導致混凝土凝結時間延長至 48 小時，遠遠超出正常的 12 - 24 小時，使得后續(xù)鋼筋綁扎和模板安裝無法按時進行，施工進度受到嚴重阻礙 。

3.2 對力學性能的影響

3.2.1 早期強度發(fā)展緩慢

聚羧酸外加劑超摻會抑制水泥的早期水化反應，使混凝土的早期強度發(fā)展緩慢 。在混凝土澆筑后的初期，強度增長不足可能導致混凝土在承受自身重量、施工荷載或外界環(huán)境作用時發(fā)生變形、開裂等問題 。對于一些需要早期拆除模板或承受荷載的結構，如高層建筑的豎向結構、預制構件等，早期強度不足會影響工程進度和結構安全 。例如，某預制構件廠在生產(chǎn)預制梁時，因聚羧酸外加劑超摻，預制梁在養(yǎng)護 3 天后的強度僅達到設計強度的 30%，而正常情況下應達到 50% 以上，導致預制梁無法按時吊運和安裝，生產(chǎn)計劃被打亂 。

3.2.2 后期強度降低

超摻聚羧酸外加劑不僅影響混凝土的早期強度，還可能對后期強度產(chǎn)生負面影響 。過多的外加劑會改變混凝土的微觀結構，使水泥石與骨料之間的界面過渡區(qū)變?nèi)?，孔隙率增?。這些微觀結構的變化會降低混凝土的密實度和強度 。長期來看，在承受長期荷載、疲勞荷載或惡劣環(huán)境侵蝕時，混凝土的耐久性和使用壽命也會受到嚴重影響 。研究表明，當聚羧酸外加劑超摻 10% 時，混凝土 28 天強度可能降低 10% - 15% 。例如，某大型水利工程的大壩混凝土，由于聚羧酸外加劑超摻，在運行數(shù)年后，混凝土表面出現(xiàn)大量裂縫，內(nèi)部強度檢測結果顯示，部分區(qū)域的強度低于設計強度等級，嚴重影響了大壩的安全運行 。

3.3 對耐久性的影響

3.3.1 抗?jié)B性下降

混凝土的抗?jié)B性是其耐久性的重要指標之一 。聚羧酸外加劑超摻引起的離析泌水會在混凝土內(nèi)部形成連通的孔隙和通道，這些孔隙和通道成為水分和有害介質(zhì)滲透的路徑，大大降低了混凝土的抗?jié)B性 。在地下工程、水工結構等對抗?jié)B性要求較高的工程中，抗?jié)B性下降可能導致地下水滲漏、侵蝕性介質(zhì)侵入混凝土內(nèi)部，加速混凝土的劣化 。例如，某地下停車場在建成后不久，就出現(xiàn)了大面積的滲漏現(xiàn)象，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)是由于聚羧酸外加劑超摻導致混凝土抗?jié)B性不足，地下水通過混凝土的孔隙和裂縫滲入停車場內(nèi)部，不僅影響了使用功能，還對結構安全造成了威脅 。

3.3.2 抗凍性變差

在寒冷地區(qū)，混凝土的抗凍性是保證工程耐久性的關鍵因素 。超摻聚羧酸外加劑會使混凝土的含氣量增加，過多的微小氣泡在混凝土受凍時會被壓縮和破壞，導致混凝土的抗凍性下降 。同時，由于離析泌水導致混凝土內(nèi)部結構不均勻，在凍融循環(huán)過程中，水分的凍結和融化會產(chǎn)生不均勻的膨脹和收縮應力，進一步加劇混凝土的破壞 。例如，某北方地區(qū)的橋梁工程，在經(jīng)過一個冬季的凍融循環(huán)后，混凝土表面出現(xiàn)剝落、掉塊等現(xiàn)象，經(jīng)分析是聚羧酸外加劑超摻使得混凝土抗凍性降低，無法承受當?shù)睾錃夂虻目简?。

3.3.3 抗碳化性能減弱

混凝土的碳化是指空氣中的二氧化碳與水泥石中的氫氧化鈣發(fā)生化學反應，生成碳酸鈣和水的過程 。聚羧酸外加劑超摻可能會影響水泥的水化進程，使混凝土中的氫氧化鈣含量減少，同時增加混凝土的孔隙率，從而加速碳化過程 。碳化會降低混凝土的堿性，使鋼筋表面的鈍化膜遭到破壞，引發(fā)鋼筋銹蝕，嚴重影響混凝土結構的耐久性 。例如，某工業(yè)廠房的混凝土柱，在使用數(shù)年后，由于聚羧酸外加劑超摻導致混凝土抗碳化性能減弱，混凝土表面出現(xiàn)明顯的碳化層，鋼筋開始銹蝕，柱體出現(xiàn)裂縫，危及廠房的結構安全 。

四、聚羧酸外加劑超摻案例分析

4.1 案例：某商業(yè)綜合體基礎工程

4.1.1 工程概況

某商業(yè)綜合體基礎工程采用 C35 混凝土，設計坍落度為 160 - 180mm，凝結時間為初凝 6 - 8 小時，終凝 10 - 12 小時 。在混凝土澆筑過程中，發(fā)現(xiàn)部分混凝土坍落度達到 220mm 以上，且出現(xiàn)離析泌水現(xiàn)象，凝結時間延長至 24 小時以上 。

4.1.2 原因分析

經(jīng)調(diào)查，是由于攪拌站的外加劑計量設備出現(xiàn)故障，傳感器失靈，導致聚羧酸外加劑超摻 。操作人員在發(fā)現(xiàn)混凝土狀態(tài)異常后，未及時采取有效的檢測和調(diào)整措施，繼續(xù)生產(chǎn)和澆筑，使得問題進一步擴大 。

4.1.3 處理措施

立即停止該批次混凝土的澆筑，對已澆筑的混凝土進行標識和監(jiān)測 。對于坍落度嚴重超標的混凝土，進行返工處理，將其挖出并重新澆筑符合要求的混凝土 。對未澆筑的混凝土，通過添加適量的水泥和骨料，調(diào)整配合比，使其性能恢復正常 。同時，對攪拌站的計量設備進行全面檢修和校準，更換故障傳感器，加強設備的日常維護和管理 。對相關操作人員進行培訓和教育，提高其質(zhì)量意識和操作技能 。

五、聚羧酸外加劑超摻的解決方案措施

5.1 加強設備管理與維護

5.1.1 定期校準計量設備

攪拌站應建立完善的計量設備校準制度，定期對聚羧酸外加劑的計量設備進行校準和檢測 。校準周期一般不應超過 3 個月，確保計量設備的準確性和可靠性 。在校準過程中，應嚴格按照相關標準和操作規(guī)程進行，記錄校準數(shù)據(jù)和結果 。如發(fā)現(xiàn)計量設備存在誤差或故障，應及時進行維修或更換 。

5.1.2 建立設備巡查制度

加強對攪拌站設備的日常巡查，包括外加劑儲存罐、輸送管道、計量裝置等 。巡查內(nèi)容包括設備的運行狀態(tài)、密封性、有無泄漏等 。每天至少進行一次全面巡查，并做好巡查記錄 。如發(fā)現(xiàn)設備存在問題，應及時報告并進行處理，避免因設備故障導致外加劑超摻 。

5.2 提高人員素質(zhì)與管理水平

5.2.1 加強操作人員培訓

對攪拌站操作人員和施工現(xiàn)場施工人員進行定期培訓，使其熟悉聚羧酸外加劑的性能、使用方法、摻量要求以及超摻的危害 。培訓內(nèi)容包括理論知識和實際操作技能，通過案例分析、現(xiàn)場演示等方式，提高培訓效果 。培訓周期一般為每季度一次，確保操作人員能夠正確操作設備，嚴格按照配合比添加外加劑 。

5.2.2 完善人員管理制度

建立健全人員管理制度，明確各崗位人員的職責和權限 。加強對操作人員和管理人員的考核和監(jiān)督，對工作認真負責、嚴格遵守操作規(guī)程的人員給予獎勵，對違規(guī)操作、失職瀆職的人員進行處罰 。完善交接班制度，確保信息的及時傳遞和工作的連續(xù)性 。加強團隊協(xié)作，提高整體工作效率和質(zhì)量意識 。

5.3 優(yōu)化配合比設計與調(diào)整

5.3.1 科學設計配合比

在混凝土配合比設計階段，應根據(jù)工程要求、原材料性能等因素，科學合理地確定聚羧酸外加劑的摻量 。通過試驗確定外加劑的最佳摻量范圍，并在生產(chǎn)過程中嚴格控制 。同時，應考慮外加劑與水泥、骨料等原材料的相容性，避免因相容性問題導致外加劑超摻或混凝土性能異常 。

5.3.2 實時調(diào)整配合比

在混凝土生產(chǎn)和施工過程中，應根據(jù)原材料的變化、施工環(huán)境的變化等因素，實時調(diào)整配合比 。如遇到水泥品種更換、骨料含水率變化等情況，應及時調(diào)整外加劑摻量和用水量，確?；炷恋男阅芊€(wěn)定 。建立混凝土性能監(jiān)測體系，實時監(jiān)測混凝土的坍落度、凝結時間、強度等指標，根據(jù)監(jiān)測結果及時調(diào)整配合比 。

5.4 加強質(zhì)量檢測與控制

5.4.1 增加檢測頻次

在混凝土生產(chǎn)過程中，應增加對聚羧酸外加劑摻量和混凝土性能的檢測頻次 。每生產(chǎn)一車混凝土，都應檢測外加劑的摻量和混凝土的坍落度、含氣量等指標 。對于重要工程或關鍵部位的混凝土，還應增加對凝結時間、強度等指標的檢測頻次 。及時發(fā)現(xiàn)外加劑超摻和混凝土性能異常情況，采取相應的措施進行處理 。

5.4.2 嚴格把控質(zhì)量標準

建立嚴格的質(zhì)量標準和檢驗制度，對進入施工現(xiàn)場的聚羧酸外加劑和混凝土進行嚴格檢驗 。外加劑應具有產(chǎn)品合格證、檢驗報告等質(zhì)量證明文件，其性能指標應符合相關標準和設計要求 ?；炷恋母黜椥阅苤笜艘矐显O計和規(guī)范要求 。對不合格的外加劑和混凝土堅決不予使用，確保工程質(zhì)量 。

六、結論

聚羧酸外加劑在混凝土工程中發(fā)揮著重要作用，但超摻會對混凝土的工作性能、力學性能和耐久性產(chǎn)生嚴重危害，給工程質(zhì)量和安全帶來巨大風險 。通過對聚羧酸外加劑超摻危害的深入分析以及實際案例的研究，我們認識到加強設備管理與維護、提高人員素質(zhì)與管理水平、優(yōu)化配合比設計與調(diào)整、加強質(zhì)量檢測與控制等措施是有效預防和解決聚羧酸外加劑超摻問題的關鍵 。在今后的混凝土生產(chǎn)和施工過程中，應高度重視聚羧酸外加劑的合理使用，嚴格按照相關標準和規(guī)范進行操作，確?；炷凉こ痰馁|(zhì)量和安全 。同時，還需要進一步加強對聚羧酸外加劑的研究，不斷提高其性能和應用技術水平，為建筑行業(yè)的發(fā)展提供更加可靠的技術支持。