聚羧酸減水劑民用化存在的問題及對(duì)策研究

陳宜濱

（科之杰新材料集團(tuán)有限公司，福建 廈門 361101）

1 引言

聚羧酸減水劑是新時(shí)期提出的一種全新高性能減水劑。該減水劑在實(shí)際應(yīng)用過程中，不僅摻量相對(duì)較低，而且保坍性良好。同時(shí)，其自身的收縮率較低，性能化潛力相對(duì)較大，具有分子結(jié)構(gòu)可調(diào)節(jié)性的特征。因其在具體應(yīng)用過程中的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)比較多，已經(jīng)逐漸成為現(xiàn)階段以及未來整個(gè)行業(yè)的主要發(fā)展方向。聚羧酸減水劑在應(yīng)用時(shí)的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)已經(jīng)受到業(yè)界的廣泛認(rèn)可，其可以實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度、高體積穩(wěn)定性等外加劑的有效配制。如今廣泛應(yīng)用在高鐵、橋梁等各種不同類型的大型工程項(xiàng)目建設(shè)中。

2 研究聚羧酸減水劑民用化問題與對(duì)策的重要性

結(jié)合建筑行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析，預(yù)拌混凝土是新時(shí)期發(fā)展的重要趨勢(shì)，也是推動(dòng)建筑行業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的重要前提條件。預(yù)拌混凝土的應(yīng)用和推廣，不僅為工程施工質(zhì)量提供保證，還可以對(duì)施工進(jìn)度、施工環(huán)境等進(jìn)行有效控制，避免出現(xiàn)一系列問題。相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，2010年，全國(guó)混凝土總產(chǎn)量4.5×1010m3，預(yù)拌混凝土的占比總量1.08×1010m3。2020年，預(yù)拌混凝土峰值范圍在1.5×1010～1.7×1010m3。預(yù)拌混凝土良好的發(fā)展前景，促使諸多聚羧酸減水劑生產(chǎn)廠家欲從中獲益，逐漸朝著該市場(chǎng)進(jìn)行轉(zhuǎn)移，這也從另一方面推進(jìn)了聚羧酸減水劑民用化。

3 聚羧酸減水劑的民用化現(xiàn)狀

聚羧酸減水劑在實(shí)際應(yīng)用過程中，自身的使用性能逐漸得到優(yōu)化和完善，現(xiàn)有技術(shù)越來越成熟。這種類型的添加劑在具體應(yīng)用過程中，已逐漸成為橋梁等重大工程項(xiàng)目在規(guī)劃和建設(shè)中地首選。尤其在混凝土拌制過程中，提出了很多嘗試方案，部分地區(qū)與傳統(tǒng)減水劑結(jié)合后在一些中低強(qiáng)度等級(jí)的預(yù)拌混凝土中操作使用。第一種方式就是配制成低濃度的中效減水劑，可以直接取代萘系減水劑的應(yīng)用，其自身的減水率為20%左右。混凝土的配合比在其中保持不變，混凝土的和易性以及強(qiáng)度等與傳統(tǒng)的減水劑混凝土配制相比基本相同，混凝土在其中的綜合成本投入保持不變。第二種就是充分發(fā)揮聚羧酸減水劑自身的高效減水作用，使混凝土用水量大幅降低。尤其是在水膠比相對(duì)較低的情況下，可以從根本上保證礦物的摻合料比例得到有效提升，同時(shí)還可以提升砂率，有效控制混凝土綜合成本。

預(yù)制混凝土原材料本身具有一定波動(dòng)性，受不同地域環(huán)境等諸多因素的影響，材料之間具有明顯的差異性。同時(shí)，技術(shù)人員在認(rèn)知方面存在一定的局限性，操作水平普遍偏低，在聚羧酸減水劑的實(shí)際應(yīng)用過程中易產(chǎn)生一系列問題，直接影響聚羧酸減水劑的使用效果。只有積極處理這些問題，才能保證聚羧酸減水劑的應(yīng)用效果，將其在預(yù)拌混凝土中的作用充分發(fā)揮出來。

4 聚羧酸減水劑問題的控制對(duì)策

4.1 膠凝材料適應(yīng)性

雖然聚羧酸減水劑發(fā)展前景較好，但在實(shí)際應(yīng)用過程中仍需對(duì)其存在的諸多問題進(jìn)行分析、改進(jìn)，以避免造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。經(jīng)過對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)外加劑與水泥的適應(yīng)性是聚羧酸減水劑在應(yīng)用時(shí)常見的問題。水泥主要是由礦物組合而成，其中的堿含量、石膏的不同種類等都會(huì)直接影響到外加劑、水泥的適應(yīng)性。由于水泥成分本身具有一定的復(fù)雜性，而現(xiàn)有的測(cè)試分析手段又存在一定的局限性，針對(duì)聚羧酸減水劑與水泥無法適應(yīng)的問題進(jìn)行處理時(shí)難度很大，沒有符合實(shí)際要求的儀器設(shè)備可以對(duì)其原因進(jìn)行精準(zhǔn)判斷和分析。在這種情況下，只能通過對(duì)一些信譽(yù)度相對(duì)良好、質(zhì)量有保證的廠家進(jìn)行實(shí)地考察，與其建立合作關(guān)系，以盡可能降低適應(yīng)性差的問題。

4.2 相容性

傳統(tǒng)的脂肪族、密胺系等減水劑可以直接按照不同類型減水劑在實(shí)際應(yīng)用中的性能特點(diǎn)進(jìn)行任意比例的互溶和利用。這樣可以有效控制成本，使其性能揚(yáng)長(zhǎng)避短。但是，在利用聚羧酸減水劑后可以明顯看出，該減水劑對(duì)復(fù)配的組成部分具有非常強(qiáng)的選擇性特征。如果單純從溶液自身的互溶性角度分析，無法實(shí)現(xiàn)有效的復(fù)配。而如果從塑化效果的角度分析，聚羧酸減水劑在與萘系進(jìn)行復(fù)配時(shí)，其對(duì)于塑化效果、坍落度的保持性會(huì)產(chǎn)生明顯的不良影響。綜合這兩方面因素可以發(fā)現(xiàn)，只有木質(zhì)素與聚羧酸減水劑之間可以實(shí)現(xiàn)有效的復(fù)配。

在分析減水劑的復(fù)配改性技術(shù)時(shí)發(fā)現(xiàn)，這些技術(shù)多數(shù)情況下都是在木質(zhì)素磺酸鹽等傳統(tǒng)的減水劑基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。由于聚羧酸減水劑的分子結(jié)構(gòu)、作用機(jī)理等與傳統(tǒng)外加劑相比，存在非常明顯的差異性，因此，單純的“復(fù)制、粘貼”，無法保證復(fù)配技術(shù)的應(yīng)用效果。如果直接將羧酸與常規(guī)的無機(jī)鹽進(jìn)行復(fù)配，會(huì)出現(xiàn)不相溶的情況，甚至有可能直接威脅到整個(gè)產(chǎn)能。必須結(jié)合實(shí)際情況，保證其自身的復(fù)配效果，這樣既可以實(shí)現(xiàn)緩凝功能，還可以發(fā)揮聚羧酸減水劑的應(yīng)用效果。

4.3 檢測(cè)控制

通常情況下，混凝土單位對(duì)水利凈漿流動(dòng)度等方式的使用范圍較大，可以有效處理應(yīng)用外加劑時(shí)存在的減水率差異等因素。聚羧酸減水劑自身適應(yīng)性較強(qiáng)，整個(gè)操作過程比較便利。經(jīng)大量數(shù)據(jù)對(duì)比分析后發(fā)現(xiàn)，實(shí)踐中應(yīng)用聚羧酸減水劑時(shí)，如果受到外加劑分子結(jié)構(gòu)的影響，其自身的減水率并不會(huì)呈現(xiàn)出非常明顯的相關(guān)性，砂漿的減水率與混凝土減水率具有一致性，但是，在絕對(duì)值方面會(huì)存在明顯的不同。此外，在整個(gè)實(shí)際配合比過程中，聚羧酸減水劑自身減水率效果會(huì)受到拌合物攪拌時(shí)間、溫度等諸多因素的影響。所以，必須對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各種不同類型原材料、具體配合比等進(jìn)行測(cè)試分析，根測(cè)試結(jié)果可以全方位有效分析和評(píng)價(jià)聚羧酸減水劑。

4.4 敏感性控制

砂、石在混凝土組成材料中的占比相對(duì)較高，可達(dá)70%以上。砂、石的材質(zhì)易受產(chǎn)地、采集等因素的影響而發(fā)生變化。尤其是黏土本身就是混凝土制備過程中非常重要的一部分，經(jīng)過實(shí)際分析和研究得出，黏土含量高對(duì)于混凝土自身的性能具有很大優(yōu)勢(shì)。因黏土本身的強(qiáng)吸水性，在摻入過程中，勢(shì)必會(huì)直接影響混凝土自身的質(zhì)量，對(duì)混凝土自身的流動(dòng)性、保坍性產(chǎn)生影響，如圖1所示。

圖1 砂含泥率對(duì)不同減水劑拌制的混凝土初始坍落度的影響

5 結(jié)語

雖然推進(jìn)聚羧酸減水劑民用化過程中受諸多因素影響，整體推進(jìn)效果并不理想，但在實(shí)踐中要根據(jù)應(yīng)用情況，不斷進(jìn)行分析總結(jié)，以此實(shí)現(xiàn)聚羧酸減水劑的大范圍推廣，加快聚羧酸減水劑民用化的發(fā)展速度。