聚羧酸系減水劑的應(yīng)用

張志永(中鐵二十二局哈建集團,黑龍江哈爾濱 150000)

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聚羧酸系減水劑的應(yīng)用

張志永
(中鐵二十二局哈建集團,黑龍江哈爾濱 150000)

【摘 要】目前聚羧酸系減水劑已被廣泛認(rèn)為是最有前途的減水劑,但其在實際應(yīng)用中仍存在復(fù)雜的、難以解決的各種問題。文章從聚羧酸系減水劑的概念特點著手,對當(dāng)前聚羧酸系減水劑應(yīng)用的現(xiàn)狀進行論述,并詳細(xì)探討應(yīng)用聚羧酸系減水劑所遇到的問題以及應(yīng)用聚羧酸系減水劑所能解決的問題這兩個方面,有針對性的提出可操作性的合理化建議。

【關(guān)鍵詞】聚羧酸系減水劑 遇到的問題 注意事項

1 前言

牡綏鐵路擴能改造工程在設(shè)計圖紙上對混凝土耐久性提出了要求，在該項目上得到了廣泛的應(yīng)用，聚羧酸減水劑是一類分子結(jié)構(gòu)為含羧基接枝共聚物的表面活性劑，分子結(jié)構(gòu)呈梳型，主要通過不飽和單體在引發(fā)劑作用下共聚而獲得，是具有高減水率、有機環(huán)保且能使混凝土具有良好流動性保持效果的減水劑。

2 概念特點

聚羧酸系減水劑作為第三代新型混凝土高效減水劑，因其相對于萘系高效減水劑具有高減水率、低收縮、高強度、低泌水和坍落度損失小等優(yōu)點，其生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)發(fā)展很快。目前，國內(nèi)從事聚羧酸外加劑研發(fā)、生產(chǎn)、供貨的單位有幾十家，主要產(chǎn)品達(dá)十幾種。全國各大城市的許多預(yù)拌混凝土攪拌站，都已經(jīng)應(yīng)用或正在嘗試使用聚羧酸外加劑配制混凝土。起初，聚羧酸外加劑主要用于配制高強、自密實、高流態(tài)等特種和高性能混凝土。隨著聚羧酸外加劑生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)不斷提高，產(chǎn)品逐漸系列化，成本逐漸降低，聚羧酸外加劑同樣可用于配制中低強度的高性能混凝土。隨著聚羧酸外加劑的推廣應(yīng)用，對其性能特點的認(rèn)識也不斷深化，即聚羧酸外加劑同樣也存在與混凝土中的其它材料(尤其水泥)的適應(yīng)性問題。

聚羧酸減水劑大多為淺米黃至淺棕色透明有油質(zhì)感液體，末端帶磺酸基類，顏色偏深，甚至接近棕黑色。聚羧酸類聚合物對水泥有較為顯著的緩凝作用，主要由于羧基充當(dāng)了緩凝成分，R-COO-與Ca2+離子作用形成絡(luò)合物，降低溶液中的Ca2+離子濃度，延緩Ca (OH)2形成結(jié)晶，延緩了水泥水化。

羧基(-COOH)、烴基(-OH)、胺基(-NH2)、聚氧烷基(-O-R)n等與水親和力強的極性基團主要通過吸附、分散、潤濕、潤滑等表面活性作用，增加混凝土的和易性。羧酸根離子使水泥顆粒帶上負(fù)電荷，從而使水泥顆粒之間產(chǎn)生靜電排斥作用并使水泥顆粒分散，導(dǎo)致抑制水泥漿體的凝聚傾向(DLVO理論)，增大水泥顆粒與水的接觸面積，使水泥充分水化。

聚羧酸類減水劑的保持分散機理可以從水泥漿拌合后的經(jīng)過時間和Zeta電位的關(guān)系來說，使用萘系減水劑的混凝土經(jīng)60min后塌落度損失明顯高于聚羧算混凝土。這主要是后者與水泥粒子的吸附模型不同，水泥離子間高分子吸附層的作用力是立體靜電斥力，Zeta電位變化小。

3 聚羧酸系減水劑應(yīng)用的現(xiàn)狀

我國四橫四縱、和省會城市的客運通道，客貨共線鐵路，舊線改造鐵路，及其他的工程所以的外加劑的數(shù)字是驚人的，城際快運共1.2萬KM的快速客運網(wǎng)，以及2.7萬KM既有網(wǎng)絡(luò)線路的改造，為混凝土中的外加劑，尤其聚羧酸系減水劑的生產(chǎn)和應(yīng)用創(chuàng)造了絕好的機會。國內(nèi)外舉世矚目的京滬高鐵路全長1300KM，混凝土總方量8000萬m3，全部使用聚羧酸系減水劑，其用量約24萬t。哈爾濱鐵路局管轄的即將上的項目哈牡，哈佳，以及現(xiàn)在正在建的哈齊客專，都將使用聚羧酸系減水劑。具有巨大的潛力和發(fā)展空間，發(fā)揮著巨大的作用。

4 應(yīng)用聚羧酸系減水劑遇到的問題

聚羧酸系減水劑由于在混凝土中發(fā)揮著越來越重要的作用，所以它也暴露出一系列的問題。

(1)混凝土的施工性能不穩(wěn)定，波動大，容易出現(xiàn)離析、細(xì)骨料下沉、含氣量過大、過小等問題。出現(xiàn)堵管、斷樁、浮漿層厚、泌水等情況發(fā)生。

(2)摻量不穩(wěn)定高效減水劑摻量過多時，水泥漿的流動度大，漿體稀薄，不足以維持與集料的粘聚，往往會引起混凝土離析、泌水，此時可以適量增加用砂量，增加膠凝材料用量或是適量減少高效減水劑用量或用水量，產(chǎn)生離析的混凝土拌和物有害于工程質(zhì)量。

(3)和其他膠凝材料相容性。在混凝土生產(chǎn)中經(jīng)常要摻加一些摻合料，如粉煤灰、礦渣、沸石粉等礦物摻合料，這些摻合料有時會出現(xiàn)外加劑適應(yīng)性問題，原因是摻合料的化學(xué)成份復(fù)雜，活性不同，而出現(xiàn)與外加劑適應(yīng)性不良的情況，表現(xiàn)為初始坍落度低，而后坍落度發(fā)生過大的現(xiàn)象。

(4)出現(xiàn)摻合料與外加劑適應(yīng)性不好時，通常是在試驗基礎(chǔ)上改摻更合適的摻合料，但也可在泵送劑基礎(chǔ)上再摻加一定量高效減水劑，一般也能解決這個問題。但如果是水泥中摻合料與外加劑出現(xiàn)問題，則要考慮更換外加劑品種或?qū)Ρ盟蛣┲械哪承┏煞诌M行調(diào)整。

(5)開放多功能、不同系列的聚羧酸系減水劑母體是研制高性能減水劑的基礎(chǔ)。我國聚羧酸系減水劑水平與國外的根本差距是國內(nèi)開發(fā)的聚羧酸減水劑母體性能單一，品種不多，無法滿足不同領(lǐng)域不同性能混凝土的要求。對早強、緩凝、泵送等不同性能的需求，無法生產(chǎn)出相應(yīng)的聚羧酸母體。這一點是制約我國聚羧酸系減水劑廣泛應(yīng)用與發(fā)展的潛在原因。從長遠(yuǎn)看，開發(fā)、合成、生產(chǎn)多元化和不同性能的系列聚羧酸系減水劑母體是發(fā)展的主要方向。

(6)聚羧酸系減水劑與水泥適應(yīng)性問題，合成的單一聚羧酸系減水劑母體是很難適應(yīng)的。解決這個問題的有效途徑，一是開發(fā)不同系列的母體，二是聚羧酸系減水劑的復(fù)配，以滿足不同工程對聚羧酸系減水劑的不同性能要求。工業(yè)化復(fù)配技術(shù)是聚羧酸系減水劑發(fā)展的必經(jīng)階段，而現(xiàn)在國內(nèi)聚羧酸減水劑合成廠來說，沒有必要藏著掖著，因為將來隨著聚羧酸市場越來越成熟，市場的競爭主要取決于產(chǎn)品的性能、價格成本，而非一般的技術(shù)。

5 應(yīng)用聚羧酸系減水劑解決的問題

(1)采用先進的設(shè)備，使計量材料更加準(zhǔn)確。根據(jù)實際情況采用間歇式拌合機或連續(xù)性拌合機

(2)按照兩種觀念增加漿體體積量，實現(xiàn)漿體包裹性能和混凝土流動性:1)增加膠材用量，根據(jù)外加劑摻量與混凝土流動性情況，適

當(dāng)降低外加劑用量，粗骨料略調(diào)整、細(xì)骨料含量略降低，調(diào)整混凝土漿體體積；2)配合比不變，含氣量調(diào)整至配合比時狀態(tài):增加混凝土含氣量至5.2%，外加劑用量適當(dāng)調(diào)整，調(diào)整后混凝土漿體體積為0.33%g/cm3。

經(jīng)以上兩種方法調(diào)整，細(xì)骨料下沉、混凝土離析得到很大改善，施工不暢現(xiàn)象明顯得到好轉(zhuǎn)。

(3)現(xiàn)場堆放聚羧酸時采用塑料或是瓷器、玻璃等材質(zhì)，避免聚羧酸系減水劑與鐵制材料長期接觸。不能日光長時間暴曬，放在有棚的地方或是用苫布等材料遮蓋。牡綏鐵路擴能改造工程采用大量的塑料筒，得到了成熟的運用。由于聚羧酸系減水劑產(chǎn)品常常呈酸性，與鐵制品長期接觸會發(fā)生緩慢反應(yīng)，有時會引起聚羧酸系減水劑性能的變?nèi)酢?/p>

(4)嚴(yán)禁其他減水劑或其他品種外加劑的混入。一是聚羧酸系減水劑的復(fù)配只能由外加劑生產(chǎn)廠或供應(yīng)商進行，減水劑使用者，也就是混凝土制備者只需對其相關(guān)性能檢測驗收入庫，不得在其中摻加復(fù)配任何其他組分。二是混凝土攪拌設(shè)備、運輸車輛，泵送設(shè)備最好固定用于摻聚羧酸系減水劑的混凝土，當(dāng)共用攪拌設(shè)備、運輸車輛和泵送設(shè)備時，必須好好清洗這些設(shè)備，驗收合格后，才能用作摻聚羧酸系減水劑的混凝土。

(5)摻加聚羧酸高性能減水劑的高性能混凝土配合比的漿集比是個很重要的參數(shù)，一般情況漿體和集料的體積比在30:65左右時混凝土工作性良好，對地下孔樁的C30或C25混凝土，漿集比降至大于等于34:66可以達(dá)到要求的工作性。小于該比例時，和易性變差，體現(xiàn)在漿體的量不夠。

(6)適用混凝土的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范很多，各類規(guī)范對配合比設(shè)計的限制規(guī)定很多很嚴(yán)格，這些限制雖然有它的科學(xué)性，但也降低了配合比設(shè)計的自由度。加快對聚羧酸高性能減水劑的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定，確保在我國的健康發(fā)展是很有必要的。

(7)加強理論和應(yīng)用技術(shù)的學(xué)習(xí)和培訓(xùn)。從施工到生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)，為了更加、更好地推廣聚羧酸系減水劑的應(yīng)用，能安全、高效地應(yīng)用的做好聚羧酸技術(shù)培訓(xùn)工作，加強對混凝土質(zhì)量監(jiān)督檢測的規(guī)定是可行的，對原材料的標(biāo)準(zhǔn)隨生產(chǎn)工藝技術(shù)水平的提高而提高，達(dá)到節(jié)約增效的目的。

6 結(jié)語

以上對聚羧酸系減水劑注意事項及問題等，進行了建議。隨著我國鐵路事業(yè)的蒸蒸日上，聚羧酸系減水劑技術(shù)的應(yīng)用越來廣泛，具體工作中要靠我們多多分析、多總結(jié)，結(jié)合多種處理措施，讓聚羧酸系減水劑更好在實踐中使用，使工程質(zhì)量得到更有效的保證。

參考文獻:

[1]聚羧酸高性能減水劑研究與工程應(yīng)用.中國鐵道出版社.

[2]聚羧酸系高性能減水劑及其應(yīng)用技術(shù).機械工業(yè)出版社.