聚羧酸鹽減水劑和萘系減水劑的流動(dòng)性對比

高強(qiáng)

（太原城市建設(shè)管理中心，山西 太原 030009）

聚羧酸鹽減水劑和萘系減水劑的流動(dòng)性對比

高強(qiáng)

（太原城市建設(shè)管理中心，山西 太原 030009）

通過對比試驗(yàn)和討論，說明新一代聚羧酸鹽超高效減水劑是傳統(tǒng)高效減水劑（即使增加摻量）也無法代替和比擬的。同時(shí)提出摻加方法對新一代聚羧酸鹽超高效減水劑的影響有限。

流動(dòng)度；分散力；流動(dòng)度

一、引言

隨著我國混凝土工業(yè)的高速發(fā)展，人們對混凝土技術(shù)也提出了更高的要求和期望。但目前混凝土生產(chǎn)中也存在一些讓人擔(dān)憂的現(xiàn)象，其中筆者認(rèn)為最突出的一點(diǎn)就是：硬件“硬”，軟件“軟”；一方面混凝土生產(chǎn)裝備先進(jìn)，自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)環(huán)境和設(shè)施都有長足的發(fā)展，一方面混凝土配制技術(shù)進(jìn)展緩慢，在有些地區(qū)一味追求降低成本，甚至使混凝土外加劑性能有下降的趨勢。勿庸置疑，混凝土外加劑是其所有組分中最為主要的。但令人遺憾，這又是一個(gè)傷心的話題！我國2002～2003年，生產(chǎn)企業(yè)559家，總產(chǎn)量高達(dá)187.9萬噸（化學(xué)合成的外加劑），其中第二代萘系減水劑占83%，而代表當(dāng)今發(fā)展方向的聚羧酸系高性能減水劑所占比例不足2%，需要指出的是以上統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)不包括復(fù)合外加劑。事實(shí)上，商品混凝土廠家普遍使用的是含有萘系減水劑的復(fù)合產(chǎn)品,還有一點(diǎn),那就是我們的萘系減水劑絕大部分是含Na2SO4超過5%的低濃型產(chǎn)品,而國外一般生產(chǎn)的都是Na2SO4含量極低的高濃產(chǎn)品。

目前,聚羧酸系高性能減水劑已發(fā)展到第四代。早在1981年，日本的Nippon Shokubui和Master Buiders Technlogr（現(xiàn)在的Degussa）開始研發(fā)PCE（聚羧酸）高性能減水劑，并于1986年首先把產(chǎn)品打入市場。如今，市場上有近百種不同化學(xué)成分的PCE。

可見，聚羧酸系減水劑一誕生就顯示了旺盛的生命力，產(chǎn)品升級(jí)換代之快也是前所未有的。即使它在高性能混凝土方面有著無可比擬的性能，也未能擺脫在我國不盡如人意的命運(yùn)，人們總以成本太高作為理由而拒絕使用之，而人們購買價(jià)格不菲的世界名牌車輛和機(jī)械時(shí)似乎沒有找到同樣的理由。在我國混凝土行業(yè)對新一代高性能外加劑的應(yīng)用缺乏興趣，周而復(fù)始地搞技術(shù)含量較低的“復(fù)配”，甚至許多人認(rèn)為“復(fù)配”是一把“萬能鑰匙”，從而影響了對新一代塑化劑的應(yīng)用。

我們希望通過一系列的對比實(shí)驗(yàn)，來揭示PCE（聚羧酸）高性能減水劑的性能與傳統(tǒng)減水劑的巨大差別，這種差別不可能通過簡單“復(fù)配”加以彌補(bǔ)。

二、試驗(yàn)材料

配置水泥凈漿原材料如下：

1.水泥

在試驗(yàn)中使用了兩種具有代表性的水泥。

水泥A：與萘系減水劑相溶性較好；

水泥B：與萘系減水劑相溶性較差。

2.減水劑

1）粗蒽磺酸鹽甲醛縮合物——FDN（粉劑）。

2）萘系高效減水劑——NF（粉劑）。

3）上海麥斯特生產(chǎn)的聚羧酸鹽超高效減水劑——GLENIUMSP—8CN(液態(tài))其摻量為0.5—3.0常用摻量1.1%。

三、試驗(yàn)及結(jié)果

1.對水泥A進(jìn)行凈漿流動(dòng)度檢測

按GB8077進(jìn)行試驗(yàn)，水灰比為0.29。

表1 水泥A的凈漿流動(dòng)度 單位：mm

2.水泥B進(jìn)行凈漿流動(dòng)度檢測

按GB8077進(jìn)行試驗(yàn)，水灰比為0.29。

表2 水泥B的凈漿流動(dòng)度 單位：mm

3.對在0.25水灰比情況下對凈漿流動(dòng)度檢測

參照GB8077，水灰比0.25,加水量75 g。以考察在低水灰比情況下各塑化劑的分散效果。

表3 水泥B的凈漿流動(dòng)度 單位：mm

4.檢測摻加方法對凈漿流動(dòng)度影響

表4 塑化劑（先摻，滯水法）兩種加入法的比較單位：mm

四、討論

1.塑化劑機(jī)理

超塑化劑的流化效應(yīng)主要源于以下三種物理化學(xué)作用：分散作用、吸附作用和電荷排斥作用。

超塑化劑使水泥顆粒中的小團(tuán)粒分散，這種小團(tuán)粒主要存在于混凝土拌和物的水泥漿中。分散作用通常歸因于水泥顆粒表面上面的聚合物吸附。水泥顆粒表面有靜電荷（負(fù)電）的累聚，水泥粒子間的吸附力和成團(tuán)效應(yīng)將被帶負(fù)電荷的陰離子聚合物的吸附作用所中和，例如在水泥表面上SNF和SMF對SO3+基團(tuán)的吸附。

新一代含有多元羧酸鹽的超塑化劑，使水泥顆粒團(tuán)聚物分散還有另外一個(gè)重要原因，因側(cè)鏈產(chǎn)生的空間位阻效應(yīng)，同時(shí)伴隨著它對電荷排斥作用的少量貢獻(xiàn)，這是由于化學(xué)結(jié)構(gòu)中帶有負(fù)電荷的羧酸根離子團(tuán)（基團(tuán)）吸附于水泥顆粒表面。聚羧酸的多聚物分子通過它自身阻止了水泥顆粒聚集成為大而不規(guī)則的團(tuán)狀物。

近來已證實(shí)：一個(gè)聚羧酸分子PC在水泥顆粒表面上可以結(jié)合兩個(gè)Ca2+。同樣可以預(yù)測PC的側(cè)鏈有眾多的乙醚鏈（C-C-O-C），在液相中，分散體系中乙醚鍵的氧原子與水分子形成牢固的氫鍵，形成較大的親水空間保護(hù)層，這在很大程度上使分散系統(tǒng)較為穩(wěn)定。因此，PC型超塑化劑的吸附作用比SNF和SMF型聚合物的更強(qiáng)，水泥的水化過程也被更大的延長。

2.臨界用量和分散力

通過對比看出新一代聚羧酸鹽超高效減水劑具有更大的最大流動(dòng)度和更大的飽和用量。尤其在低水灰比的情況下聚羧酸鹽超高效減水劑通過調(diào)整摻量可以達(dá)到滿意的分散效果。而傳統(tǒng)的高效減水劑無論使用多高的摻量也不可能獲得令人滿意的效果的！

五、結(jié)論

1.對適應(yīng)性好的水泥A，只要加入0.5%的GLENIUMSP-8CN就可以獲得很好的流動(dòng)度。

2.本試驗(yàn)按GB8077—87中水泥凈漿流動(dòng)度進(jìn)行試驗(yàn)，加入水量為87g，水灰比為0.29,可以看出NF分散性能要好于FDN，NF與GLENIUM SP-8CN比較可以看出隨著摻量的增加GLENIUMSP-8CN流動(dòng)度增加很快而NF在流動(dòng)度達(dá)210mm后，流動(dòng)度增加速率放緩。這主要是由于兩者分散機(jī)理不同而引起的，GLENIUMSP-8CN的空間位阻效應(yīng)的分散性能更強(qiáng)烈，從而使其凈漿流動(dòng)度不斷增加。

3.本試驗(yàn)參考GB8077—87中的水泥凈漿流動(dòng)度試驗(yàn)進(jìn)行，加入量降至75g，水灰比為0.25。從這組試驗(yàn)可以清晰地看出GLENIUMSP-8CN在低水灰比情況下的卓越性能，增大其摻量可顯著增加流動(dòng)度。而NF達(dá)到190mm后基本不增長，F(xiàn)DN在2.0%高摻量的情況下也無法獲得理想的流動(dòng)性。另外：水泥凈漿在NF高摻量的情況下雖可達(dá)到一定的流動(dòng)度，但流動(dòng)速率緩慢，證明其在低水灰比情況下無法配制理想的混凝土，而GLENIUMSP-8CN卻仍然使凈漿保持理想的流動(dòng)性。

4.可以看出摻加方法對FDN、NF分散效果影響很大，但對GLENIUMSP-8CN分散效果影響有限，這是其分散吸附作用不同而決定的。這一現(xiàn)象應(yīng)引起使用單位的注意。

TF

A

1673-0046（2010）5-0186-02