預(yù)制構(gòu)件使用的高性能混凝土具有以下特點：①高設(shè)計強度和早強性，適合快速脫模。②在小水膠比（一般不大于0.35）和較小坍落度條件下，混凝土應(yīng)有良好的觸變性，在強烈振搗下分層離析小和泌水小。③構(gòu)件幾何尺寸偏差小，外觀質(zhì)量要求高。④體積穩(wěn)定性好，耐久性要求高。要求混凝土收縮小，具有低堿集料反應(yīng)性，對混凝土抗?jié)B性要求也很高，有的還有耐腐蝕要求。某些重點工程在耐久性指標(biāo)上明確提出了100年耐久性的設(shè)計要求。

　　根據(jù)化學(xué)組成，國外用于預(yù)制構(gòu)件的高效減水劑品種主要有：硫酸鈉含量小于5%的高濃萘系產(chǎn)品、早期強度發(fā)展快的磺化三聚氰胺系產(chǎn)品，近年來某些特制的高早強型聚羧酸高效減水劑在預(yù)制構(gòu)件中也被廣泛接受。

　　目前，國內(nèi)預(yù)制構(gòu)件使用的高效減水劑在品種和質(zhì)量上和國外均存在巨大差距。使用的主要品種仍然是萘系，不僅幾乎全是硫酸鈉含量5%～25%的低濃產(chǎn)品，很多情況下為了提高早期強度又同時復(fù)合使用了大量的含鉀、鈉離子的無機鹽，對混凝土耐久性造成了極大隱患。少數(shù)單位使用三聚氰胺系和氨基磺酸鹽高效減水劑。聚羧酸高效減水劑（PCE）的應(yīng)用剛剛起步。

　　我們結(jié)合盾構(gòu)管片實際生產(chǎn)，選取萘系高效減水劑（NS-1）、三聚氰胺高效減水劑（SM-1）和一種預(yù)制構(gòu)件專用型聚羧酸高效減水劑（PCA-1）和一種通用型聚羧酸系高效減水劑（PCA-2）進行對比試驗，研究內(nèi)容包括塑性混凝土性能、不同溫度條件下早齡期力學(xué)性能發(fā)展規(guī)律、早齡期收縮性能以及實際構(gòu)件外觀性能等等。

　　試驗結(jié)果表明，對于較小坍落度的盾構(gòu)管片混凝土，采用3種不同高效減水劑的混凝土工作性和構(gòu)件外觀有較大差別：

　?。?）采用聚羧酸高效減水劑的混凝土流動性最好，坍落度損失小，混凝土不泌水，管片外觀色澤均勻一致，表面氣泡小。但兩種類型產(chǎn)品也有較大區(qū)別，主要差別是通用型產(chǎn)品混凝土有輕微抓底現(xiàn)象，振動時氣泡也不易溢出。

　?。?）三聚氰胺高效減水劑混凝土出機流動性也較好，但坍落度損失略快，混凝土不抓底也不泌水，振動時氣泡少且較容易溢出，成型管片外觀色澤均勻一致，有光亮感，管片外觀氣泡數(shù)量很少，但氣泡體積稍大。

　?。?）萘系高效減水劑混凝土流動性較差，坍落度損失較快，混凝土抓底明顯，容易泌水，振動時大氣泡多，成型管片外觀色澤發(fā)暗，缺乏光亮感。

　　高性能預(yù)制構(gòu)件對模板質(zhì)量要求很高，很多情況下需要進口模板，提高混凝土早期強度加快模板周轉(zhuǎn)往往是預(yù)制構(gòu)件企業(yè)的基本要求，為了滿足工程進度需要，大多數(shù)情況下需要蒸汽養(yǎng)護，有時還需要冬季施工，因此研究不同外加劑混凝土在不同溫度條件下的力學(xué)性能發(fā)展規(guī)律，尤其是早齡期發(fā)展規(guī)律具有重要現(xiàn)實意義。我們結(jié)合盾構(gòu)管片生產(chǎn)實際研究了C50混凝土在8℃～10℃、20℃和50℃條件下的發(fā)展規(guī)律，為不同季節(jié)施工選擇合理的外加劑品種提供了依據(jù)。

　　試驗結(jié)果表明：（1）3種減水劑3天前強度發(fā)展有較大差別：聚羧酸減水劑>三聚氰胺系減水劑>萘系減水劑。（2）預(yù)制構(gòu)件專用聚羧酸減水劑（PC-1）早期強度發(fā)展最快，28天強度也最高，尤其適合冬季低溫條件下預(yù)制構(gòu)件施工。（3）聚羧酸減水劑養(yǎng)護溫度越低越有利于28天強度發(fā)展。

　　和預(yù)拌混凝土一樣，目前我國預(yù)制構(gòu)件混凝土質(zhì)量的好壞主要以強度指標(biāo)來衡量，對混凝土體積穩(wěn)定性、耐久性沒有引起足夠重視，也缺乏科學(xué)有效的測試方法。研究混凝土早期收縮特性對于減少早期構(gòu)件開裂提高結(jié)構(gòu)耐久性具有重要意義。

　　針對傳統(tǒng)測試方法無法檢測混凝土3天以內(nèi)的早齡期收縮變形的缺點，中國建筑材料科學(xué)研究總院研制了非接觸式混凝土收縮率測定儀，能精確反映出混凝土早齡期的收縮變化情況。

　　我們利用非接觸式混凝土早期收縮率測定儀研究了摻加萘系（NS-1）和聚羧酸（PCA-1）高效減水劑的地鐵管片混凝土在48小時之內(nèi)收縮性能。

　　試驗結(jié)果表明：（1）對于設(shè)計強度較高的早強預(yù)制構(gòu)件混凝土而言，外加劑品種對混凝土早期收縮變形的影響規(guī)律和預(yù)拌混凝土基本相同。在控制混凝土早齡期收縮方面，聚羧酸高效減水劑要優(yōu)于萘系高效減水劑。（2）無論使用萘系還是使用聚羧酸高效減水劑，混凝土在澆筑后24小時以內(nèi)的收縮變形最劇烈，以后的變形趨于平緩。24小時聚羧酸高效減水劑收縮率為萘系高效減水劑收縮率的70%，48小時聚羧酸高效減水劑收縮率為萘系高效減水劑收縮率的65%.（3）摻加聚丙稀纖維可以大大降低混凝土早期收縮，對于同樣摻加聚羧酸高效減水劑的混凝土而言，摻加0.6kg聚丙稀纖維混凝土24小時收縮率降低約48%.點評用不同品種高效減水劑配制的預(yù)制構(gòu)件混凝土工作性、混凝土早期強度發(fā)展規(guī)律、混凝土早齡期收縮性能以及構(gòu)件外觀質(zhì)量有較大差別。

　　（1）混凝土工作性能：以聚羧酸高效減水劑配制的混凝土流動性最好，坍落度損失小，混凝土不泌水，但兩種類型聚羧酸高效減水劑產(chǎn)品有較大區(qū)別，主要差別是通用型產(chǎn)品混凝土有輕微抓底現(xiàn)象，振動時氣泡也不易溢出；三聚氰胺高效減水劑混凝土出機流動性也較好，但坍落度損失略快，混凝土不抓底也不泌水，振動時氣泡少且較容易溢出；萘系高效減水劑混凝土流動性較差，坍落度損失較快，混凝土抓底明顯，容易泌水，振動時大氣泡多。

　?。?）3種減水劑3天前強度發(fā)展規(guī)律有較大差別：總體規(guī)律是聚羧酸高效減水劑>三聚氰胺系減水劑>萘系減水劑。其中，預(yù)制構(gòu)件專用聚羧酸高效減水劑（PC-1）早期強度發(fā)展最快，28天強度也最高，尤其適合冬季低溫條件下預(yù)制構(gòu)件施工。聚羧酸減水劑養(yǎng)護溫度越低越有利于28天強度發(fā)展。

　　（3）構(gòu)件外觀：以三聚氰胺高效減水劑生產(chǎn)的混凝土構(gòu)件外觀最佳，構(gòu)件整體色澤均勻一致，外觀有光亮感，表面除個別體積稍大氣泡外，氣泡數(shù)量很少。聚羧酸高效減水劑混凝土構(gòu)件外觀也較好，色澤均勻一致，表面氣泡小。萘系高效減水劑混凝土外觀色澤發(fā)暗，缺乏光亮感。

　?。?）對于設(shè)計強度較高的早強預(yù)制構(gòu)件混凝土，外加劑品種對早期收縮變形的影響規(guī)律和預(yù)拌混凝土基本相同。在控制混凝土早齡期收縮方面，聚羧酸高效減水劑要優(yōu)于三聚氰胺系和萘系高效減水劑，對于提高構(gòu)件體積穩(wěn)定性非常有利。