混凝土技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1工作性調(diào)控技術(shù)

工作性好壞直接影響混凝土內(nèi)部微結(jié)構(gòu)形成。分析混凝土開(kāi)裂與耐久性差的主要原因是，微結(jié)構(gòu)形成過(guò)程中產(chǎn)生明顯的缺陷。明顯缺陷處引起的應(yīng)力應(yīng)變集中，很容易誘導(dǎo)混凝土有害裂縫形成。由此可見(jiàn)，混凝土的微結(jié)構(gòu)均勻性很重要。工作性優(yōu)異的混凝土，其均勻性良好。現(xiàn)階段混凝土工作性調(diào)控要求主要體現(xiàn)為強(qiáng)分散、高保坍、低粘度與高適應(yīng)性，具體表現(xiàn)在混凝土拌合物包裹性好、不分層、不離析、不泌水。

經(jīng)過(guò)數(shù)十年發(fā)展，基于有機(jī)聚合物的化學(xué)外加劑發(fā)展較為成熟，已成為混凝土實(shí)現(xiàn)強(qiáng)分散的關(guān)鍵技術(shù)。梳型結(jié)構(gòu)的聚羧酸超塑化劑大幅取代傳統(tǒng)縮聚型(脂肪族、萘系、三聚氰胺類等)高效減水劑，成為混凝土工作性調(diào)控的核心材料。其聚合物主鏈富含帶電官能團(tuán)，可通過(guò)靜電作用或Ca2+絡(luò)合吸附于膠凝材料界面，附著的水溶性長(zhǎng)側(cè)鏈阻止顆粒相互靠近，削弱相互吸引的范德華相互作用，釋放絮凝結(jié)構(gòu)中的自由水，增強(qiáng)水泥基材料流動(dòng)性。目前對(duì)于此種材料的構(gòu)效關(guān)系(官能團(tuán)種類、比例、鏈長(zhǎng)度、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu))及其作用機(jī)制研究較為全面，得到了全面發(fā)展，采用長(zhǎng)側(cè)鏈、強(qiáng)絡(luò)合基團(tuán)促進(jìn)在水泥界面的吸附可以進(jìn)一步提高聚合物分散能力，有效降低混凝土水膠比，超高性能混凝土(UHPC)的水膠比甚至可降低至0.18乃至0.15，混凝土強(qiáng)度可提高至150MPa以上。

由于膠凝材料水化消耗自由水，導(dǎo)致混凝土流動(dòng)性隨著時(shí)間延長(zhǎng)不斷損失。此外，在水化歷程中聚羧酸減水劑與早期水化產(chǎn)物(C3A，鈣礬石)相互作用被不斷消耗，導(dǎo)致混凝土的分散能力逐步降低，保坍性能降低。基于上述分析，控制吸附基團(tuán)比例、降低其吸附速率，或者聚合物主鏈引入具有堿響應(yīng)特性的酯型小分子，逐步吸附于膠凝材料界面，補(bǔ)充水化歷程中界面減水劑分子的消耗，可以有效解決水泥基材料流動(dòng)性損失的問(wèn)題。調(diào)節(jié)聚羧酸減水劑分子緩釋官能團(tuán)的釋放速度與比例，可有效調(diào)節(jié)吸附過(guò)程，實(shí)現(xiàn)混凝土流動(dòng)性長(zhǎng)時(shí)間保持。目前上述技術(shù)已在實(shí)際工程應(yīng)用，可以保障混凝土在常溫施工條件下的流動(dòng)性保持3～5h基本無(wú)變化，在35℃高溫條件下流動(dòng)性保持不少于2h(圖1)。

C60以上高強(qiáng)混凝土配合比具有水膠比低與礦物摻合料用量較大的特征，導(dǎo)致新拌混凝土粘度大、泵送阻力高，通過(guò)設(shè)計(jì)聚羧酸減水劑聚合物結(jié)構(gòu)可有效改善混凝土工作性。通過(guò)原位引發(fā)制備超支化聚合物、基于馬來(lái)酸酐-環(huán)氧丙烷嵌段聚醚聚合等制備的梳型聚合物減水劑均具有良好的改善新拌高強(qiáng)混凝土粘度的特性。此外，向聚合物中引入具有強(qiáng)吸附特性的磷酸官能團(tuán)，同樣可以降低水泥基材料粘度。上述方案協(xié)同混凝土配合比設(shè)計(jì)等技術(shù)，提升高強(qiáng)混凝土泵送性能，已在超高層建筑施工中得到廣泛應(yīng)用（如圖2）.

近年來(lái)，由于砂石材料、礦物摻合料中可溶性硫酸鹽、具有層狀結(jié)構(gòu)的黏土顆粒會(huì)使得減水劑有效吸附被大幅削弱或大量消耗減水劑，從而使得水泥基材料流動(dòng)性降低。因此，發(fā)展具有高原材料適應(yīng)性的聚合物超塑化劑及其應(yīng)用技術(shù)也受到廣泛關(guān)注。基于化學(xué)反應(yīng)的界面附著可以促進(jìn)減水劑在高鹽濃度環(huán)境中的吸附、引入特殊小官能團(tuán)、或?qū)酆衔镏鱾?cè)鏈及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行修飾可以改善超塑化劑的黏土適應(yīng)性，有效提高水泥基材料流動(dòng)性。