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40 m
聚羧酸减水剂对不锈钢模板
预制箱梁外观方面调整的应用
周家强
（科之杰新材料集团有限公司）
【摘 要】聚羧酸减水剂在改善混凝土各项性能方面具有重要的作用，以福厦铁路 40 m 预制箱梁采用不锈钢模板为例，
分析聚羧酸减水剂对混凝土施工性能、力学性能及外观质量的影响。其中对混凝土外观质量影响研究表明，当聚羧酸减水
剂减水组分为 30%、保坍组分为 20% 时，优选 % 的引气组分、% 的消泡组分、2% 的早强组分、2% 的保水组分、1% 的缓
凝组分，同时辅以花王脱模剂与水按 1：3 稀释施工，对 C50 预制箱梁混凝土外观粘模及气泡等外观质量改善效果最佳。
【关键词】聚羧酸减水剂；高性能混凝土；预制箱梁；外观；不锈钢模板
Application of Polycarboxylate Superplasticizer in the Appearance Adjustment
of 40 m Precast Box Girders Made of Stainless Steel Formwork
ZHOU Jiaqiang
(Kezhijie New Materials Group Co., Ltd.)
【Abstract】 Polycarboxylate superplasticizer plays an important role in improving various properties of concrete.
Taking stainless steel formwork for 40-meter precast box girder in fuzhou-xiamen railway as an example, the influence
of polycarboxylic acid water reducer on concrete construction performance, mechanical properties and appearance qual‐
ity was analyzed. The study on the influence on the concrete appearance quality showed that when the water reducing
component of polycarboxylate superplasticizer was 30% and the slump retaining component was 20%,% of air entraining
component,% of defoaming component,2% of early strength component, 2% of water retaining component and 1% of re‐
tarding component were preferred. At the same time, it is recommended to dilute the C50 precast box girder concrete with
water in a ratio of 1:3 for construction, which can improve the appearance quality such as mold adhesion and bubbles.
【Keywords】 Polycarboxylate superplasticizer; High performance concrete; Precast box girder; Appearance; Stainless
steel formwork
21 世纪以来，中国的铁路建设实现了跨越式发展, 铁路全线 628 榀箱梁的预制任务，其生产的 40 m 预制箱
历经百十年的技术改革,高铁建设作为一个新型经济产 梁，属于国内中铁建集团首次在施工中开展生产。相对
业，直接决定着一个国家的基础建设。高铁建设的质量 于传统 32 m 箱梁的制架，40 m 箱梁[1]因大跨度、大体积
把控尤为重要，特别是对于外观质量的控制，被列为对 等特点，对预制梁浇筑养护、张拉压浆、存放吊装及运输
高铁箱梁的重要质量考量。根据相关文献及研究表明， 架设等工艺工法都提出更高要求。混凝土理论方量
国内一直采用的 32 m 箱梁的生产与施工，对于 40 m 箱 m3，底模以及侧模采用国内最先进的不锈钢模
梁的生产控制处于相对空白期，本试验采用 Point-THS 板，钢筋密集，施工难度大。
型高性能减水剂，针对首次国内 40m 预制箱梁外观的质 箱梁采用的是 C50 高性能混凝土，要求具有高耐久
性，高工作施工性能，包括：高填充性，高抗离析性，坍落
量的控制，进行一系列试验研究。
度经时损失小，高强度，高掺量多组分外掺料，低水胶
1 试验背景及项目简况 比，低水化热以及良好的弹性模量。特别在对采用不锈
钢侧模以及底模的情况下，对成品梁的外形外观[3]等要
新建福厦铁路北起福州市，南至厦门市和漳州市， 求更为严格，旨在打造梁体清水混凝土外观要求，达到
是全国首条跨海高铁。福厦项目灵川制梁场承担福厦 “镜面效果”。
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广东建材 2025 年第 12 期 材料研究与应用
2 试验原料及试验方法 以福厦铁路灵川制梁场为例，其所需的混凝土物理
性能采用坍落度、扩展度双控制，坍落度控制值180 mm～
试验用原材料 220 mm，扩展度控制值 400 mm～500 mm，同时控制混凝土
≦
⑴水泥：采用福建省泉州美岭水泥有限公司的 P•0 含 气 量 2%～4%，总 碱 含 量 kg/m3，氯 离 子 含 量 ＜
≦
水泥 ，强度富余系数 ，其主要物理性能指标 %，RCM法测84d抗氯离子渗透性为 ×10-12 m2/s。
见表 1。 由于 40 m 预制箱梁钢筋结构密集，混凝土流动性
表 1 水泥物理性能指标
要求高，强度要求高，胶凝材料用量较大，为控制其良好
比表 凝结时 抗折强 抗压强度 游离
烧失 安定 的耐久性以及施工性能，砂率应控制在 38%～42%，最终
项目 面积/ 间/min 度/MPa /MPa 氧化
量/% 性
（m2/kg）初凝 终凝 3d 28d 3d 28d 钙/% 选取最佳比例为 40%。碎石经过筛分后，5 mm～10 mm 石
结果 340 163 218 合格 子：10 mm～20 mm 石子最佳比例为 3:7，同时为达到清水
混凝土的外观效果，又采用了 40 m 不锈钢侧模及底模，
⑵粉煤灰：采用福建新源 F 类Ⅰ级粉煤灰，浅黄色，
对于混凝土色差、沾模、分层、气泡等问题带来更大的挑
无结块，其主要物理性能指标见表 2。
战，故通过聚羧酸减水剂在保证混凝土各项物理力学性
表 2 粉煤灰物理性能指标
能指标前提下，确保混凝土整体施工性能良好。
细度 需水量 烧失 含水 SO 含 游离氧化 强度活性
项目 3
/% 比/% 量/% 率/% 量 钙含量/% 指数/% 聚羧酸减水剂作为第三代减水剂，其特点为通过调
结果 91 合格 105 整分子结构，制备具有特殊性能和满足工程设计要求的
超减水剂，并与水泥具有良好的适应性。通过复配调整
⑶矿渣粉：采用福建鑫源环保科技有限公司粒化高
配方 ，适当掺入一些助剂 ，在对混凝土早强[5]、引气消
炉矿渣粉 S95 矿粉，其主要物理性能指标见表 3。
泡、控制缓凝时间以及保水降粘方面，具有明显的效果，
表 3 矿粉物理性能指标
大大提高了混凝土综合施工性能以及力学性能。
比表面积 活性指数/% 含水 三氧化 烧失 密度
项目 在经过多次试拌以及调整聚羧酸减水剂复配方案
/（m2/kg） 7d 28d 量/% 硫/% 量/% /(g/cm3)
后，最终确定最佳预制箱梁配合比[6]，详见表 4。
结果 435 78 102
表 4 预制箱梁混凝土配合比 (kg/m3)
⑷河砂：来自峡江赣江砂厂，细度模数 ，级配取
粉煤 5～10mm 10～20mm 减水 引气
水泥 矿粉 河砂 水
属Ⅱ区，中砂，含泥量 %，泥块含量 %，孔隙率 42%， 灰 石子 石子 剂 剂
表观密度 2600 kg/m3，堆积密度 1520 kg/m3。 360 60 60 728 328 765 140
⑸碎石：来自福州三顺石料有限公司，5 mm～20 mm
测试方法
连续级配，表观密度 2680 kg/m3，堆积密度 1670 kg/m3，
紧密孔隙率 38%，含泥量 %，泥块含量 %，岩质类型 混凝土的力学性能依据 GB/T 50081-2002《普通混
为沉积岩，压碎值指标 。 凝土力学性能试验方法》进行测试，坍落度、含气量、扩展
⑹ 外 加 剂 ：采 用 科 之 杰 新 材 料 集 团 有 限 公 司 度依照 GB/T 50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验
Point-THS 型高性能减水剂，减水率 32%，含气量 %， 方法标准》进行测试。混凝土总碱量和氯离子含量依照
压力泌水率 25%，掺量为胶凝材料总量的 1%，同时掺入 GB/T 176-2008《水泥化学分析方法》、GB/T 8077-2012
Point-Y 型引气剂，减水率 8%，含气量 %,掺量为胶凝 《混凝土外加剂匀质性试验方法》、GB/T 11896-1989《水
材料总量的 %。 质氯化物的测定硝酸银滴定法》进行测试。混凝土氯离
混凝土配合比 子扩散系数依照 GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性
为提高混凝土性能，使其满足预制箱梁混凝土耐久 能和耐久性性能试验方法标准》(RCM法）进行测试。
性性能[4]，并符合 TB 10424-2018《铁路混凝土工程施工 3 施工工艺以及施工现场控制
质量验收标准》以及 TB/T 3432-2016《高速铁路预制
后张法预应力混凝土简支梁》等标准要求，掺入高性能 施工工艺差异性
减水剂能够有效地降低混凝土用水量，提高混凝土工作 高速铁路 40 m 预制箱梁与传统 32 m 预制箱梁上，存
性能以及力学性能等。 在一定的差异性，具体详见表 5。
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材料研究与应用 广东建材 2025 年第 12 期
表 5 40 m 预制箱梁与 32 m 预制箱梁差异性 在不锈钢模板并急速失水硬化，混凝土设计方量大，施
序号 类别 40 m 预制箱梁 32 m 预制箱梁 工时长久。加上采用不锈钢模板，在降低混凝土外观气
1 梁长/m 泡的优点下，同时存在因混凝土坍落度不稳定导致硬化
2 跨度/m 后混凝土表观色差增大等问题。
3 梁高/m
针对这种情况，通过聚羧酸减水剂调整复配方案，
4 桥面宽度/m
在增加预制混凝土水化反应进程下，同时提高混凝土保
5 底板宽度/m
水、粘聚性等物理性能，同时通过增加特定施工工艺方
6 梁重/t 950
7 混凝土用量/m3 案，控制混凝土施工的分层不均、表皮硬化情况，具体采
8 钢筋用量/t 取措施有引入混凝土布料小车防止混凝土溅射，研发标
9 钢绞线用量/t 记有高度的混凝土探杆确保分层布料厚度均匀等。
10 腹板预应力孔道/个 8 16 外加剂与脱模剂的选取
11 支座型号 7000 kN 5500 kN 考虑到梁体外观存在粘模、气泡等问题，对以下造
12 模板 不锈钢模 普通钢模
成混凝土表面粘模的影响因素，进行逐一验证排查，并
施工现场控制 选取最优方案。
福厦铁路灵川梁场地处福建莆田沿海区域，与海边 ⑴混凝土水化反应时间的影响：混凝土在贴临模板
直线距离 3 km 左右，长期处于盐雾腐蚀以及大风环境 区域，存在温差受热不均造成的水化反应不一致，需考
中，混凝土表层水分蒸发快，在泵送施工后，水泥浆溅射 虑对混凝土外加剂早强剂用量的调整，具体详见表 6。
表 6 混凝土外加剂组分的选取
减水 保坍 引气剂 消泡 保水 早强 缓凝
外观质量 结论
组分/% 组分/% 组分/% 组分/% 组分/% 组分/% 组分/%
30 20 2 1 1 较差
早强剂选取方案 早强剂最佳使用比例：2%
30 20 2 2 1 较好
30 20 1 2 1 较差
保水剂选取方案 保水剂最佳使用比例：2%
30 20 2 2 1 较好
30 20 2 2 1 较好
引气剂选取方案 引气剂最佳使用比例：%
30 20 2 2 1 较差
⑵混凝土在振捣过程中的保水情况的影响：工人施 表 8 脱模剂种类及最佳稀释作业比例的选取
工过程中的人工振捣容易存在漏振或过振，需考虑对混 脱模剂种类 脱模剂：水 外观质量 结论
凝土外加剂保水剂组分的调整，具体详见表 6。 日本花王 1:3 优
日本花王 1:4 良好
⑶不同混凝土外加剂中引气组分的影响：不同引气 脱模剂 脱模剂最佳品种：日
选取 湖南一品 1:3 良好
剂用量，对于混凝土梁体外观影响较大，需考虑最优的 本花王,最佳稀释作
方案 湖南一品 1:4 一般 业比例为：
引气剂组分，具体详见表 6，根据以上选取，选出最优混 （脱模剂:水=1:3）
四川天府 1:3 良好
凝土外加剂配方，具体详见表 7。 四川天府 1:4 一般
表 7 最终选取的最优混凝土外加剂配方