聚羧酸高性能減水劑應(yīng)用中的若干問(wèn)題

1、<p>　　聚羧酸高性能減水劑應(yīng)用中的若干問(wèn)題</p><p>　　摘要：根據(jù)聚羧酸高性能減水劑不同于普通減水劑的特點(diǎn)，對(duì)其現(xiàn)階段在混凝土中應(yīng)用存在的若干問(wèn)題進(jìn)行了論述，對(duì)于保證混凝土和建筑工程質(zhì)量具有現(xiàn)實(shí)的意義。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：聚羧酸；減水劑；混凝土 </p><p>　　中圖分類(lèi)號(hào)：TU37文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： </p&g

2、t;<p><b>　　0 前言 </b></p><p>　　隨著混凝土技術(shù)的發(fā)展，今后混凝土不但性能要高，而且必須向著綠色的、與環(huán)境和諧相處的可持續(xù)發(fā)展方向發(fā)展。聚羧酸系減水劑做為第三代減水劑，由于它在高性能混凝土中發(fā)揮了不可替代的優(yōu)勢(shì)，本身與環(huán)境友好的特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外已得到了普遍的認(rèn)可。國(guó)內(nèi)最近幾年發(fā)展勢(shì)頭迅猛，進(jìn)入商品領(lǐng)域的生產(chǎn)廠家由幾家發(fā)展到了數(shù)百家，產(chǎn)品進(jìn)入了各種工程

3、用混凝土領(lǐng)域。國(guó)內(nèi)發(fā)達(dá)地區(qū)近年建設(shè)的一些標(biāo)志性工程幾乎都使用了聚羧酸系高性能減水劑，如上海磁懸浮列車(chē)軌道梁工程，北京奧運(yùn)主場(chǎng)館工程、三峽工程、首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程等，都取得了滿意的效果，同時(shí)也積累了許多應(yīng)用技術(shù)方面的經(jīng)驗(yàn)，也發(fā)現(xiàn)了不少應(yīng)用技術(shù)中的新問(wèn)題。 </p><p>　　筆者有機(jī)會(huì)接觸到了一些聚羧酸系高性能減水劑應(yīng)用技術(shù)工作，在嘆服聚羧酸系高性能減水劑優(yōu)越性能的同時(shí)，也發(fā)現(xiàn)了一些應(yīng)用當(dāng)中出現(xiàn)的各種問(wèn)題，這些

4、現(xiàn)象的出現(xiàn)對(duì)習(xí)慣于應(yīng)用以萘系為主的高效減水劑的人會(huì)感到非常不合常理，或者叫做在我們的預(yù)料之外，這與我們對(duì)聚羧酸系高減水劑原來(lái)過(guò)高的期望值產(chǎn)生了差距。當(dāng)混凝土出現(xiàn)了性能方面的問(wèn)題，人們首先向外加劑供應(yīng)方提出要求，而外加劑廠商也習(xí)慣了立即用各種復(fù)配手段來(lái)滿足要求，很少考慮其它方面的原因，只在復(fù)配原料及相對(duì)摻量上去做文章，往往效果欠佳。那么如何正確的使用聚羧酸系高減水劑使之發(fā)揮更好的效果，筆者注意到了以下幾個(gè)方面： </p>&

5、lt;p>　　1、聚羧酸系減水劑有著不同于第一、二代減水劑的作用機(jī)理，實(shí)際上聚羧酸系高減水劑是由一種全新理念來(lái)研制的，它不同于第二代高效減水劑之處就在于：一是分子結(jié)構(gòu)的多樣性和可調(diào)節(jié)性，或叫做可以根據(jù)性能要求來(lái)設(shè)計(jì)分子結(jié)構(gòu)。二是把高效減水劑的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)一步濃縮和提高，并且在生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了綠色無(wú)污染。 </p><p>　　從減水劑的作用機(jī)理上，聚羧酸系減水劑集中體現(xiàn)了表面活性劑分子中活性基團(tuán)的多樣性。不但活性

6、基團(tuán)的種類(lèi)多且這些基團(tuán)不僅集中在分子主鏈上，更活躍在嫁接于主鏈的側(cè)枝上。形成極性較強(qiáng)的分子主鏈，以及帶有親水性的有一定長(zhǎng)度和數(shù)量的側(cè)鏈，分子結(jié)構(gòu)呈梳型。主鏈很強(qiáng)的極性陰離子“錨固”基團(tuán)用以吸附在水泥顆粒上，由眾多支鏈支撐的向外伸展的梳齒結(jié)構(gòu)為水泥粒子的進(jìn)一步分散提供了充分的空間排列效應(yīng)。相比于萘系高效減水劑的雙電層電性斥力作用，空間位阻作用使分散保持的時(shí)間要長(zhǎng)得多。適當(dāng)?shù)母淖兙埕人嵯蹈邷p水劑梳型結(jié)構(gòu)，使側(cè)鏈的密度與長(zhǎng)度適當(dāng)變化時(shí)，又可得

7、到適用于預(yù)制構(gòu)件用的高減水，高早強(qiáng)型減水劑。 </p><p>　　由此不難看出，聚羧酸系減水劑它的特點(diǎn)在于，可以按要求來(lái)調(diào)整、改變分子結(jié)構(gòu)，達(dá)到改變性能的目的。而不是用簡(jiǎn)單復(fù)配來(lái)改性，基于這種認(rèn)識(shí)，或許對(duì)我們今后應(yīng)用技術(shù)的提高有所啟發(fā)。 </p><p>　　2、聚羧酸系減水劑對(duì)膠結(jié)材料的適應(yīng)性問(wèn)題 </p><p>　　工程應(yīng)用中表現(xiàn)為，不同水泥，不用粉煤灰聚羧

8、酸系減水劑也有適應(yīng)性問(wèn)題，尤其是對(duì)粉煤灰更為“挑剔”，而磨細(xì)礦粉適應(yīng)性要好一些。水泥的適應(yīng)性主要表現(xiàn)于：不同品種水泥，聚羧酸系高減水劑的飽和和點(diǎn)有很大差別，舉例；中聯(lián)水泥摻1.%時(shí)（20%濃度）效果就很好，而湖波水泥摻則需摻1.2%。而且在混凝土飽和點(diǎn)附近變化十分明顯，例如湖波水泥在摻1.0%到1.1%時(shí)變化均不明顯，只有加到1.2%，才表現(xiàn)出較好的狀態(tài)，一旦超過(guò)1.2%時(shí)又會(huì)很快泌水，對(duì)摻量變化很敏感，因此對(duì)不同水泥找飽和點(diǎn)十分重要。

9、 </p><p>　　聚羧酸系減水劑與粉煤灰也有適應(yīng)性問(wèn)題，一級(jí)灰適應(yīng)性好，二、三級(jí)灰不適應(yīng)情況較多，此時(shí)即使加大聚羧酸的摻量效果也不明顯。究竟是粉煤灰中的哪些成分的影響，尚需進(jìn)一步研究。 </p><p>　　3、砂子的含泥量問(wèn)題 </p><p>　　當(dāng)砂子的含泥量較高時(shí)，聚羧酸系減水劑的減水率會(huì)明顯降低。使用萘系減水劑往往用增加一些摻量來(lái)解決。聚羧酸系減水劑

10、在增加摻量時(shí)變化不明顯，很多的情況是當(dāng)流動(dòng)度還沒(méi)有達(dá)到要求，混凝土已經(jīng)開(kāi)始泌水了。此時(shí)再用調(diào)砂率或是增加含氣量，或是加增稠劑效果都不會(huì)很好。最好的辦法還是降低含泥量。 </p><p><b>　　4、引氣性問(wèn)題 </b></p><p>　　聚羧酸系減水劑在生產(chǎn)過(guò)程中往往會(huì)保留一些降低表面張力的表面活性成分，因此它具有一定的引氣性。這些低表面張力的成分不同于傳統(tǒng)的引

11、氣劑，引氣劑的生產(chǎn)過(guò)程中由于考慮到了產(chǎn)生穩(wěn)定、細(xì)小、封閉氣泡的一些必要條件，引氣劑中會(huì)增加這些有效成分，從而使帶入混凝土的氣泡既能滿足含氣量的要求，又不會(huì)對(duì)強(qiáng)度等性能產(chǎn)生不利影響。聚羧酸系減水劑在生產(chǎn)過(guò)程中，含氣量有時(shí)可高達(dá)8%左右，如果直接使用對(duì)強(qiáng)度影響是不利的， 因此目前采取的做法是先消泡、再引氣。不同分子結(jié)構(gòu)的聚羧酸系減水劑對(duì)不同的引氣劑也是有選擇性的，而且與攪拌方式很有關(guān)系。例如在試驗(yàn)室中試配混凝土含氣量可以滿足要求，到現(xiàn)場(chǎng)澆注

12、時(shí)再取樣，含氣量就變了，這一點(diǎn)尤其要引起注意。其原因可能是由于攪拌方式，攪拌時(shí)間所引起的。 </p><p>　　5、聚羧酸減水劑的摻量問(wèn)題 </p><p>　　公認(rèn)聚羧酸減水劑的摻量低，減水率高、坍落度保持好。但在應(yīng)用中也出現(xiàn)以下問(wèn)題： </p><p>　　5.1摻量在水膠比小時(shí)十分敏感，且表現(xiàn)出有更高減水率，而在水膠 比大時(shí)（一般>0.4以上時(shí)）,減水

13、率及其變化就不那么明顯了。究其原因可能與聚羧酸系減水劑的作用機(jī)理有關(guān),它的分散、保持作用在于分子結(jié)構(gòu)形成的空間位阻效應(yīng)，大水膠比時(shí)水泥分散體系中已經(jīng)有足夠水分子的間隔作用，因此聚羧酸分子的空間位阻作用自然就要小一些了。 </p><p>　　5.2膠凝材料用量大時(shí)摻量影響更為明顯而膠凝材料總量小時(shí)差一些。在相同條件下，當(dāng)膠凝材料總量400㎏/ m3時(shí)的減水率,而且在水膠比大，凝材料用量小時(shí)還會(huì)有疊加的效果。這說(shuō)明

14、聚羧酸系減水劑的應(yīng)用也是有它的范圍的。實(shí)際上這種減水劑就是針對(duì)高性能混凝土而研制的，所以無(wú)論從它的性能上、價(jià)位上它都更適合于應(yīng)用于高性能混凝土。 </p><p>　　6、關(guān)于聚羧酸系減水劑的復(fù)配問(wèn)題 </p><p>　　自從高效減水劑問(wèn)世以來(lái)，為了進(jìn)一步改善它的性能，也為了降低一定的成本，常常采用不同的外加劑進(jìn)行簡(jiǎn)單的復(fù)配使用，這種復(fù)配往往能取得1+1>2的作用,通常稱之為超疊效

15、應(yīng)。目前使用的除聚羧酸系減水劑以外的減水劑幾乎很少有單獨(dú)使用的,近二三十年來(lái)我國(guó)的外加劑復(fù)配技術(shù)應(yīng)當(dāng)說(shuō)是國(guó)際領(lǐng)先的。在很多生產(chǎn)商和用戶的潛意識(shí)里，任何混凝土性能方面的要求都可以用復(fù)配技術(shù)來(lái)解決。這種思維方式同樣應(yīng)用于聚羧酸系減水劑時(shí)就出現(xiàn)了問(wèn)題。 </p><p>　　6.1 首先它完全不能與萘系減水劑復(fù)配，兩種減水劑若使用同一設(shè)備，在未徹底清洗干凈時(shí)也會(huì)產(chǎn)生影響。因此現(xiàn)在往往要求聚羧酸系減水劑最好單獨(dú)使用一套

16、設(shè)備。聚羧酸系減水劑與其他減水劑復(fù)配雖然沒(méi)有像萘系那樣完全不相容，但效果顯然不理想。筆者認(rèn)為這種復(fù)配方法是不適合聚羧酸系減水劑的。這種減水劑研制的初衷就是通過(guò)分子結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)來(lái)滿足混凝土性能要求，因此聚羧酸系減水劑是以分子結(jié)構(gòu)的可設(shè)計(jì)和多樣性來(lái)滿足不同的要求。針對(duì)目前情況，如果選用聚羧酸系減水劑，最好不要復(fù)配其它減水劑。但是不同類(lèi)型的聚羧酸系減水劑利用其性能互補(bǔ)是可以復(fù)配的。 </p><p>　　6.2與其它外加

17、劑復(fù)配： </p><p>　　由于聚羧酸系減水劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，它與其他外加劑相容性都較其它高效減水劑差。目前的使用情況與聚羧酸鹽復(fù)配相容性較好的有引氣劑，很大的原因是引氣劑的摻量低，首先能與聚羧酸系減水劑“相溶”才能進(jìn)一步相容，互補(bǔ)。其次緩凝劑中的葡萄糖酸鈉相容性也較好。而與其他的無(wú)機(jī)鹽類(lèi)外加劑相容性很差。如早強(qiáng)劑、防凍劑等，首先是溶解性能很差，很難復(fù)配。例如：為了提高液體速凝劑的性能，曾試驗(yàn)復(fù)配各種減水劑，結(jié)果

18、發(fā)現(xiàn)聚羧酸系減水劑由于相容性差，在攪拌過(guò)程中形成油狀物漂浮在表面。在按傳統(tǒng)的方法復(fù)配防凍劑時(shí)也遇到了不相容的問(wèn)題。因此想用傳統(tǒng)的簡(jiǎn)單復(fù)配方法來(lái)對(duì)聚羧酸系減水劑改性的做法是不合適的。 </p><p>　　7、關(guān)于聚羧酸系減水劑的PH值問(wèn)題 </p><p>　　目前所能見(jiàn)到的聚羧酸系減水劑產(chǎn)品，其PH值較之其他高效減水劑都偏低，有些只有6—7，因此都要求貯存于玻璃鋼、塑料等容器中，而不能長(zhǎng)

19、期的放于金屬容器中。一方面會(huì)引起聚羧酸系減水劑變質(zhì)、另一方面長(zhǎng)期的酸性侵蝕、金屬容器的壽命及貯運(yùn)系統(tǒng)的安全性存在問(wèn)題。由此又引伸出另一個(gè)問(wèn)題：關(guān)于使用聚羧酸系減水劑的混凝土的長(zhǎng)期安全性問(wèn)題；偏酸性外加劑的使用會(huì)否對(duì)混凝土中的鋼筋產(chǎn)生不良影響？又會(huì)影響到何種程度。會(huì)不會(huì)加速了混凝土的中性化，對(duì)混凝土的耐久性有沒(méi)有影響。這些問(wèn)題因?yàn)榫埕人嵯禍p水劑的應(yīng)用時(shí)間還不長(zhǎng)，有些長(zhǎng)期性能尚沒(méi)有表現(xiàn)出來(lái)，曾有人發(fā)出過(guò)質(zhì)疑，但尚無(wú)人能回答。 </p&

20、gt;<p><b>　　8結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　聚羧酸系減水劑作為新一代高性能混凝土用減水劑無(wú)疑具有突出的優(yōu)勢(shì)和強(qiáng)大的生命力。但任何新生事物也都具有它的兩面性，只有善于發(fā)它的優(yōu)勢(shì)，改進(jìn)它的不足，正確認(rèn)識(shí)應(yīng)用它才能取得最大的效果，從而保證混凝土和建筑工程的質(zhì)量。今后如何進(jìn)一步針對(duì)性的開(kāi)展聚羧酸系減水劑的生產(chǎn)與應(yīng)用技術(shù)的研究將是任重而道遠(yuǎn)的。 </p>