聚羧酸系高性能減水劑的性能及應(yīng)用研究

何佳發(fā)

摘 要：針對(duì)聚羧酸系高效減水劑的定義，以及實(shí)際應(yīng)用中的種類、原料及性能和特點(diǎn)，文章進(jìn)行了論述。聚羧酸系高效減水劑在國內(nèi)外的研究中都取得了很大的成績，研究分析了其原理、合成方法及性能和分子的關(guān)系。

關(guān)鍵詞：聚羧酸；高效減水劑；混凝土；合成方法；作用機(jī)理

聚羧酸高效減水劑的分子結(jié)構(gòu)是含羧基接枝共聚物的表面活性劑，通過觀察發(fā)現(xiàn)其分子結(jié)構(gòu)成梳形，在發(fā)揮作用的過程中主要是通過不飽和單體進(jìn)行，在引發(fā)劑作用下共聚而獲得。用于水泥混凝土中具有較高的減水、增塑、保坍及較低的收縮性能的減水劑。

在生產(chǎn)中，以木鈣為代表的普通減水劑是第一代減水劑；以萘系為代表的高效減水劑是第二代減水劑；聚羧酸高效減水劑為第三代高性能減水劑，是當(dāng)今世界技術(shù)含量最高，技術(shù)研究最前沿的，綜合性能優(yōu)越的高效減水劑。

聚羧酸減水劑又叫做聚羧酸超塑化劑，根據(jù)當(dāng)前的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《聚羧酸系高性能減水劑》JG/T 223-2007，對(duì)聚羧酸系減水劑的基本定義進(jìn)行了明確的規(guī)定，在聚羧酸高效減水劑的分子結(jié)構(gòu)中含羧酸的接枝共聚物，支鏈結(jié)構(gòu)的基本特征是以聚氧化乙烯形成“梳狀”或“接枝狀”，同時(shí)擁有其他的功能基團(tuán)。

1 聚羧酸減水劑的性能特點(diǎn)及適用范圍

聚羧酸系高效減水劑的性能特點(diǎn)十分的明顯，其優(yōu)越性能體現(xiàn)在自身的分子結(jié)構(gòu)性能特點(diǎn)和摻加此減水劑的混凝土的性能兩部分。

聚羧酸高效減水劑的減水率比萘系減水劑高得多，同時(shí)還具有流動(dòng)性好的特點(diǎn)，是本世紀(jì)性能最優(yōu)越的混凝土材料；其使用范圍十分廣泛，對(duì)于配置大摻量粉煤灰或大摻量礦渣混凝土，施工中噴射超塑化混凝土、纖維增強(qiáng)流動(dòng)性混凝土及高強(qiáng)高流動(dòng)性混凝土等都有重要作用；不僅如此聚羧酸高效減水劑還被普遍的用于各種新型混凝土的拌合中，在很多的建筑工程中，例如大跨度橋梁、隧道、工業(yè)與民用建筑等，都發(fā)揮了十分重要的作用。

2 聚羧酸系減水劑效果影響因素

2.1 對(duì)膠凝材料的適應(yīng)性問題。在工程施工中，聚羧酸系減水劑的適應(yīng)性更多的表現(xiàn)在對(duì)于各種水泥的適應(yīng)中，很多粉煤灰聚羧酸系減水劑同樣存在著適應(yīng)性問題，特別是對(duì)于粉煤灰的適應(yīng)更加的困難，所以磨細(xì)礦粉中的適應(yīng)性要相對(duì)好一點(diǎn)。

聚羧酸系高減水劑在應(yīng)用中也需要與粉煤灰進(jìn)行適應(yīng)，大多數(shù)情況下，如果是一級(jí)灰，那么減水劑就會(huì)具有相對(duì)較好的適應(yīng)性，而如果是二、三級(jí)灰，那么減水劑就很有可能不適應(yīng)，這個(gè)時(shí)候即使增加減水劑的用量也是沒有作用的。

通常如果使用一種水泥或粉煤灰在對(duì)外加劑適應(yīng)過程中，效果不好的時(shí)候，那么即使換做另外的添加劑也是不能取得比較理想的效果的。這種情況出現(xiàn)時(shí)，大多需要更換膠凝材料，當(dāng)時(shí)通常出現(xiàn)這種情況的時(shí)候很多用戶因?yàn)閷I(yè)水平的局限就會(huì)懷疑是外加劑的質(zhì)量差，這對(duì)于外加劑的評(píng)價(jià)就不夠公平和準(zhǔn)確了。

2.2 砂子中的含泥量問題。當(dāng)砂子的含泥量較高時(shí)，聚羧酸系減水劑的實(shí)際減水率就會(huì)明顯的下降。這種情況下需要使用到萘系減水劑來解決問題，這種情況下需要稍微增加一些摻量，因此最好的辦法是不斷的降低含泥量。

2.3 引氣性問題。聚羧酸系減水劑在進(jìn)行施工的過程中通常會(huì)留下降低表面張力的表面活性成分，所以必須具備一定的引氣性。這些張力成分讓帶入混凝土的氣泡，這樣既可以滿足含氣量的要求，也不會(huì)影響到混凝土的強(qiáng)度性。

對(duì)于聚羧酸系減水劑來說，如果擁有的分子結(jié)構(gòu)不同，那么這個(gè)時(shí)候減水劑對(duì)不同的引氣劑也同時(shí)具有選擇性，而且在攪拌方式上也是有一定選擇的。比如在進(jìn)行試驗(yàn)的時(shí)候，要對(duì)混凝土的含氣量盡可能的進(jìn)行滿足，到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行澆筑的時(shí)候再進(jìn)行取樣，這個(gè)時(shí)候含氣量就不同了，這一點(diǎn)需要特別注意，引發(fā)的原因很可能是攪拌方式的不同和攪拌時(shí)間的差異。

聚羧酸減水劑成分中有低表面張力的物質(zhì)，這對(duì)于混凝土來說是有利處的。就像是在要做的事情之前加入了減縮劑，所以聚羧酸減水劑的混凝土收縮值通常比普通的減水劑要小，同時(shí)這樣也可以帶來混凝土穩(wěn)定性優(yōu)越的良好性能。

2.4 聚羧酸減水劑的摻量問題的研究。當(dāng)前公認(rèn)聚羧酸減水劑具備十分優(yōu)秀的特點(diǎn)，摻量低，減水率高、坍落度保持好。但是在使用過程中也會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)很多問題：

首先，摻量在水膠比小時(shí)是非常敏感的，而且會(huì)呈現(xiàn)出來更高的減水率，但是在水膠比大時(shí)，減水率以及相關(guān)的變化就不十分鮮明了。探究這一現(xiàn)象的原因，可能與聚羧酸系減水劑的作用機(jī)理有關(guān)，聚羧酸系減水劑的分散、保持作用在于分子結(jié)構(gòu)形成的空間位阻效應(yīng)，如果大水膠比時(shí)水泥分散體系中基本上含有了足夠的水分子，水分子的間隔作用已經(jīng)足夠，所以聚羧酸分子的空間位阻作用自然就要小一些了。

其次，膠凝材料用量大時(shí)摻量產(chǎn)生的影響就更加明顯，膠凝材料總量小時(shí)差一些。事實(shí)上減水劑就是關(guān)于高性能混凝土來進(jìn)行研究制作的，因此在性能和價(jià)位上都比較適合應(yīng)用于高性能混凝土。

事實(shí)上，聚羧酸系減水劑大多是針對(duì)高性能的混凝土來開發(fā)的，因此在性能和價(jià)位上都更加適合高性能的混凝土，但是根據(jù)我國當(dāng)前的情況，這還達(dá)不到完全取代其他減水劑，需要科研工作者繼續(xù)努力。

2.5 關(guān)于聚羧酸系減水劑的復(fù)配問題。當(dāng)前使用的除聚羧酸系減水劑之外基本上沒有單獨(dú)使用的，通過幾十年的總結(jié)，我國的外加劑復(fù)配技術(shù)在國際上已經(jīng)處于領(lǐng)先地位。

首先，完全不能與萘系減水劑復(fù)配，兩種減水劑如果使用的是同一個(gè)設(shè)備，還在沒有完全洗干凈的時(shí)候也會(huì)產(chǎn)生影響。根據(jù)這種情況，如果是選擇使用聚羧酸系減水劑，最好是不要跟其他的減水劑混用。但是不同的減水劑是可以進(jìn)行復(fù)配的。

其次，與其它外加劑復(fù)配：

因?yàn)榫埕人嵯禍p水劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在跟其他的添加劑相容的時(shí)候都比其他的減水劑差的。所以通過傳統(tǒng)的簡單復(fù)配的方法對(duì)于聚羧酸系減水劑改性是不太適合的。

2.6 關(guān)于聚羧酸系減水劑的酸堿值值問題。當(dāng)前，市面上出現(xiàn)的聚羧酸系減水劑產(chǎn)品，其酸堿值跟其他企業(yè)的減水劑相比都偏低，有些僅僅達(dá)到6-7，所以要貯存于玻璃鋼、塑料等容器中，但是不能長期放置在金屬容器中。

3 結(jié)語

聚羧酸系減水劑在結(jié)構(gòu)方面和性能方面都有很大的可變性，研究開發(fā)新型的聚羧酸系減水劑是目前對(duì)減水劑研究的前沿問題，聚羧酸高效減水劑性能優(yōu)越通過廣泛的應(yīng)用已經(jīng)得到了廣泛的認(rèn)可，更對(duì)混凝土行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步起到了很重要的作用。目前在我國，聚羧酸高效減水劑的相關(guān)生產(chǎn)和使用處于起步階段，落后于先進(jìn)的發(fā)達(dá)國家，因此廣大的科技工作者和企業(yè)家應(yīng)該認(rèn)清當(dāng)前形勢(shì)，積極進(jìn)行研究。通過充足的理論和成果基礎(chǔ)為聚羧酸高效減水劑在我國的發(fā)展和應(yīng)用做出自己的貢獻(xiàn)，促進(jìn)我國建筑事業(yè)不斷發(fā)展。

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