聚羧酸高性能減水劑在混凝土中的應(yīng)用

白俊坡

(中國中鐵七局集團鄭州工程有限公司 河南 鄭州 450052)

減水劑是化學(xué)外加劑的重要組成部分，對現(xiàn)代混凝土的發(fā)張有不可取代的作用，聚羧酸高性能減水劑具有高減水、高保坍、低收縮、分子結(jié)構(gòu)可調(diào)性強、高性能化的潛力大的特點，克服了傳統(tǒng)減水劑的很多弊端，成為現(xiàn)代建筑技術(shù)中常用的外加減水劑。

1 摻聚羧酸系高性能減水劑混凝土的性能特點

1.1 摻量低、減水率高

按固體摻量計，聚羧酸系高性能減水劑的一般正常摻量在膠凝材料重量的0.2%（0.15～0.25%）左右，在此摻量下，與萘系相比，減水率大幅提高，摻量大幅度降低，減水率這一基本性能的優(yōu)勢十分明顯。減水效率的提高同時還可以大幅度減少了混凝土中有害物質(zhì)的增加。

1.2 混凝土拌合物的流動性和流動保持性好、坍落度損失低

聚羧酸系高性能減水劑的顯著特點可以使混凝土拌合物流動性能良好，摻聚羧酸系高性能減水劑混凝土拌合物的流動性和流動保持性要明顯好于其他的減水劑，混凝土很少存在泌水、分層、緩凝等現(xiàn)象。但由于我國水泥的品種和質(zhì)量總體上復(fù)雜多變，在具體應(yīng)用時要根據(jù)不同的水泥品種選擇減水劑的種類，不能盲目的使用。但許多對比試驗與工程實踐證明：在同樣原材料條件下。

1.3 增強效果潛力大

摻加這種減水劑的混凝土其各齡期的強度會有較大幅度的提高。在摻加了粉煤灰、礦渣等礦物摻合料后，其增強效果更佳。當(dāng)然，水泥品種、礦物摻合料的品種、摻量等一系列參數(shù)的不同，聚羧酸系高性能減水劑也有很多類型，其在實際工程中也會有不同的增強效果，這方面需要繼續(xù)加以深入的系統(tǒng)研究。

1.4 低收縮

聚羧酸系高性能減水劑在原材料選擇與配方設(shè)計方面對收縮性能加以了改善和提高，該類產(chǎn)品的推廣應(yīng)用，顯著提高混凝土了的體積穩(wěn)定性，大大降低結(jié)構(gòu)混凝土的開裂幾率。

1.5 一定的引氣量

聚羧酸減水劑的引氣量和其他減水劑相比有較大提高。聚羧酸系高性能減水劑，可以普遍適當(dāng)增加混凝土含氣量，可有效提高我國的混凝土耐久性。加強氣孔結(jié)構(gòu)與混凝土耐久性之間的關(guān)系研究，甚至調(diào)整減水劑的配方與工藝，使產(chǎn)生的孔結(jié)構(gòu)能滿足混凝土的耐久性要求。

1.6 總堿含量極低

外加劑引入混凝土中的堿含量大大降低了，發(fā)生堿骨料反應(yīng)的可能性降低，提高了混凝土的耐久性。

1.7 環(huán)境友好

合成生產(chǎn)聚羧酸系高性能減水劑過程中不使用甲醛和其他任何有害原材料，生產(chǎn)與長期使用過程中對人體無健康危害，不會污染環(huán)境。而例如萘系等第二代減水劑是一類化工材料，其使用對環(huán)境造成了很大的污染，并且其污染是結(jié)構(gòu)性的，在縮合中仍殘余有甲醛，在配制成混凝土后產(chǎn)品中殘留的甲醛和萘等有害物質(zhì)會從混凝土中緩慢逸出，對環(huán)境造成污染，無法克服。

2 聚羧酸高性能減水劑的種類及其性能特點

聚羧酸減水劑是由帶有羧基基團的主鏈與由環(huán)氧乙烷聚合而成的聚醚側(cè)鏈組成。它和其他減水劑相比分子結(jié)構(gòu)可以調(diào)整設(shè)計，以滿足不同的需求情況，通過調(diào)整合成的減水劑還可以互補使用，彌補自身的不足。聚羧酸減水劑主要有：通用型、保坍型、早強型以及減縮型四個類型。

2.1 通用型聚羧酸減水劑的性能特點

這種類型的減水劑可以滿足大部分的混凝土工程需要，占整個市場的主體，具有高減水、保坍性能好、收縮低的特點。通用型減水劑各項性能平穩(wěn)，不過分突出任何一項指標(biāo)，通過氣泡調(diào)節(jié)組分和凝結(jié)時間調(diào)節(jié)組分的復(fù)合作用，調(diào)控混凝土的各項性能，使其滿足工程施工需求。

2.2 保坍型聚羧酸減水劑的性能特點

具有較高的坍落度保持能力，可以和通用型的減水劑配合使用，解決中、低流動性保持的問題，保坍型聚羧酸減水劑能夠顯著的提高水泥凈漿后期的流動度，保證流動度不會過多的損失。

2.3 早強性聚羧酸減水劑的性能特點

這種類型的減水劑使水泥早期放熱大，可以加速混凝土的硬化凝結(jié)時間，使混凝土的早期強度提高，在冬期低溫施工或者預(yù)制構(gòu)件中使用效果好，模板周轉(zhuǎn)速度快、冬期防凍效果好，可以有效的提高混凝土的施工進度。

2.4 減縮性聚羧酸減水劑的性能特點

其減縮性能可以達到15%以上，是一種通用的混凝土減水劑。

3 聚羧酸高性能減水劑的應(yīng)用關(guān)鍵

3.1 聚羧酸系高性能減水劑與其他材料的相容性

雖然聚羧酸系高性能減水劑有很多優(yōu)點，但很多材料不能和這種減水劑相適應(yīng)，注意聚羧酸系高性能減水劑不能與其它減水劑混合儲存及使用，特別是與萘系減水劑不能混合。更換使用不同減水劑前須清洗容器，生產(chǎn)時更應(yīng)該嚴(yán)格區(qū)分開來。聚羧酸減水劑與水泥的相容性較差，對不同的水泥品種存在適應(yīng)性的問題，不同的水泥品種顆粒表面對減水劑分子的吸附性不同，吸附困難時可以通過提高聚羧酸摻加量來滿足混凝土的流動性，也可以更換水泥或者調(diào)整減水劑的分子結(jié)構(gòu)來解決這種相容性問題。

3.2 聚羧酸系高性能減水劑對含泥量的要求

聚羧酸系高性能減水劑會受到砂的含泥量及細度的影響，當(dāng)砂的含泥量超過2.0%時，會影響混凝土的流動度性。如遇上細砂，細度模數(shù)屬Ⅲ區(qū)，混凝土的和易性可以通過適當(dāng)調(diào)整砂率來改善。砂石中的粘土對減水劑也有很大的負面影響，粘土層間結(jié)構(gòu)能夠大量吸附減水劑分子，使水泥顆粒的聚羧酸減水劑含量減少，降低了混凝土流動性能力。采用抗粘土型聚羧酸減水劑對含泥量較高的混凝土有很好的作用，降低聚羧酸減水劑在土顆粒表面的吸附，提高混凝土的流動性。

3.3 聚羧酸高性能減水劑對溫度的要求

溫度對減水劑也有較大的影響，在高溫下應(yīng)用這種減水劑會使坍落度增大，而低溫時又會出現(xiàn)坍落度額反增長，施工時要嚴(yán)格控制混凝土的施工溫度。由于聚羧酸減水劑的結(jié)構(gòu)可調(diào)性強，調(diào)整吸附基團的含量就可以控制不同溫度下水泥的吸附量，從而使混凝土在不同的環(huán)境溫度下都能保證混凝土的穩(wěn)定性。

3.4 聚羧酸高性能減水劑的緩凝技術(shù)

聚羧酸減水劑對水泥的水化還有一定的緩凝作用，減水劑的緩凝時間短，在施工時要和緩凝劑配合使用，有效的保持混凝土在較長的時間內(nèi)可塑性。但同時也要注意聚羧酸減水劑和緩凝劑的相容性問題，防止兩者在外界條件影響下，本身的性能降低。

3.5 聚羧酸高性能減水劑的含氣量控制

這種類型的減水劑有很好的引氣作用，在使用時可以根據(jù)設(shè)計要求配合使用消泡劑、引氣劑等來綜合使用，采用先消后引的工藝可以消除質(zhì)量差的大氣泡，保留尺寸分布均勻的小氣泡，控制混凝土的含氣量，提高新拌混凝土的和易性以及硬化混凝土的耐久性。另外控制好聚羧酸減水劑的使用量，混凝土拌合物的性能對減水劑的用量非常敏感，用量過多會造成離析等病害的發(fā)生。

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