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    聚羧酸系高性能减水剂在应用中的技术特点

    编辑:翰明建材   发布时间:2020-4-23 
    聚羧酸系高性能减水剂作为新一代绿色环保的高性能减水剂,具有比萘系、脂肪族系等传统减水剂更加优良的综合技术性能,掺量低、减水率高、保坍性好、增强作用明显、生产过程无污染等,广泛应用于各种强度等级的混凝土工程中。但在实际应用中呈现出以下技术特点:


    聚羧酸系减水剂在实际应用中的技术特点


    1.混凝土减水率与净浆流动度和砂浆减水率关系不密切

      在《混凝土外加剂》(GB8076)标准修订进行的试验中发现,聚羧酸系减水剂在混凝土中的减水率与净浆流动度、砂浆减水率之间的关系不密切。这一点对工程中常用净浆流动度或/和砂浆减水率评价减水剂减水率的做法提出了挑战。
      2.混凝土坍落度保持性与净浆流动度保持性关系不密切
      试验中经常发现,掺加某种聚羧酸系减水剂的净浆流动度在1h~2h内可以保持得很好,而混凝土坍落度损失却异常迅速,而有些聚羧酸系减水剂尽管在净浆中表现不是很好,但在混凝土中却有上佳表现。
      3.混凝土抗压强度比与减水剂减水率之间关系不甚密切
      实际上,其他减水剂也如此,抗压强度比与减水率之间的关系很复杂,这一方面在于不同减水剂的引气性不同,另一方面可能是减水剂中活性基团、游离的离子不同,而这些对水泥水化进程均有不同程度的影响。
      4.减水增强效果对混凝土原材料和配合比的依赖性大
      聚羧酸系减水剂被证实在较低掺量情况下就具有较好的减水效果,其减水率比其他品种减水剂大得多。但必须注意的是,与其他减水剂相比,聚羧酸系减水剂的减水效果与试验条件的关系更大。混凝土中集料的颗粒级配以及砂率,对聚羧酸系减水剂的塑化效果影响非常大。另外,聚羧酸系减水剂和其他减水剂一样,“减水率”还取决于搅拌工艺,如果采用手工拌和,测得的“减水率”往往比机械搅拌低2~4个百分点。
      5.减水效果对减水剂掺量的依赖性很大
      聚羧酸系减水剂对于掺量十分敏感,只有达到它的饱和掺量,才能起到良好的减水效果;相反,掺量过大往往会引起离析、泌水而使减水、增强效果下降。
      6.所配制的混凝土拌和物的性能对用水量十分敏感
      反映混凝土拌和物性能的指标通常有流动性、粘聚性和保水性。使用聚羧酸系减水剂配制的混凝土并不总是完全满足使用要求,经常会出现这样或那样的问题,所以目前在实际试验时我们通常还用严重露石起堆、严重泌水和发散和起堆扒底等概念来更形象地描述混凝土拌和物性能。
      采用大多数聚羧酸系减水剂制备的混凝土拌和物,其性状对用水量十分敏感。有时用水量只增加1kg/m3~3kg/m3,混凝土拌和物便立刻严重泌水,采用这种拌和物绝对无法保证浇注体的均匀性,而易导致结构物表面出现麻面、起砂、孔洞等难以接受的缺陷,且结构体强度和耐久性严重下降。
      7.所配制混凝土的和易性同时依赖于减水剂掺量和用水量
      现场试验发现,采用聚羧酸系减水剂配制的混凝土,其和易性同时依赖于减水剂掺量和用水量,若减水剂掺量稍高,可能用水量减少了一些,就容易出现扒底、露石且坍落度损失迅速,此时只要稍减少减水剂用量而增加部分水就可以解决问题。
      8.所配制的大流动性混凝土容易分层离析
      大部分情况下,采用聚羧酸系减水剂配制的大流动性混凝土,即使减水剂掺量、用水量控制都是最佳的,混凝土拌和物也不泌水,但却非常容易出现分层、离析现象,具体的表现是粗集料全部下沉,而砂浆或净浆位于集料的上部。采用这种混凝土拌和物进行浇筑,即使不振动,分层、离析也明显存在。
      究其原因,主要是因为掺加这种聚羧酸系减水剂的混凝土在流动性较大时,浆体的粘度急剧减小所致。适当复配增稠组分只能在一定程度上解决此问题,而且复配增稠组分往往导致减水效果严重降低。
      9.与其他品种减水剂的相溶性很差,甚至无叠加的作用效果
      传统的减水剂,如木质素磺酸盐减水剂、萘系高效减水剂、密胺系高效减水剂、脂肪族系高效减水剂以及氨基磺酸盐高效减水剂,完全可以任何比例复合掺加,以满足不同工程的特殊配制要求,获得更好的经济性。这些减水剂复配使用都能得到叠加的(大多数情况下优于单掺)使用效果,且这些减水剂的溶液都可以互溶(除了木质素磺酸盐减水剂与萘系减水剂互溶产生部分沉淀但并不影响使用效果外)。但聚羧酸系减水剂与其他品种减水剂复合使用,却不易得到叠加的效果,且聚羧酸系减水剂溶液与其他品种减水剂溶液的互溶性本身就很差。下面是笔者针对该问题进行试验的结果:
      (1)从溶液的互溶性来看,实际工程中聚羧酸系减水剂与密胺系减水剂或脂肪族系减水剂溶液不能复配在一起掺加,而不考虑复合使用效果的情况下,聚羧酸系减水剂存在与木质素磺酸盐、萘系、氨基磺酸盐系减水剂复配使用的可能。
      (2)从复合掺加后的叠加效果来看,聚羧酸系减水剂与木质素磺酸盐减水剂和脂肪族系减水剂存在复合掺加使用的可能性,但由于聚羧酸系减水剂与脂肪族系减水剂不互溶,实际上聚羧酸系减水剂只能与木质素磺酸盐减水剂进行复配。
      这两点告诉我们:首先,如果要复配在一起使用,聚羧酸系减水剂只能与木质素磺酸盐减水剂复配;此外,聚羧酸系减水剂对其他物质十分敏感,如果掺加聚羧酸系减水剂的混凝土碰到哪怕一丁点萘系、密胺系或氨基磺酸盐减水剂或者是它们的复配产品,都可能出现流动性变差、用水量急剧增加、流动性损失严重,混凝土拌和物十分干涩甚至难以卸料等现象,其最终的强度、耐久性将受到影响。
      10.与常用改性组分的相容性较差

    由于目前对聚羧酸系减水剂科研方面的投入较少,大部分情况下,科研工作的目标只在于进一步提高其塑化减水效果方面,很难做到按照不同工程需要,通过分子结构设计合成出分别具有不同缓凝/促凝效果、不引气或不同引气性、不同粘度的聚羧酸系减水剂系列产品,再加上工程中水泥、掺和料、集料的多样性和不稳定性,外加剂生产供应者根据工程需要对自身聚羧酸减水剂产品进行复配是在所难免的。

    目前关于对减水剂的复配改性技术措施,基本上都是建立在对木质素磺酸盐系、萘系高效减水剂等传统减水剂改性措施的基础上。试验证明,过去的改性技术措施并不一定适合于聚羧酸系减水剂,如对萘系减水剂进行改性的缓凝成分中,柠檬酸钠就不适合聚羧酸系减水剂,它不仅起不到缓凝作用,反而有可能促凝,且柠檬酸钠溶液和聚羧酸系减水剂的互溶性也很差。再者,许多品种的消泡剂、引气剂和增稠剂也不适合于聚羧酸系减水剂。

      11.通过其他组分进行改性的手段不多
      通过上面的试验及分析,我们不难看出,因为聚羧酸系减水剂分子结构的特殊性,就现阶段的科研深度和工程应用经验的积累来说,通过其他化学组分对聚羧酸系减水剂进行改性的手段并不多,而且由于过去针对其他品种减水剂改性所建立起的理论和标准规范,对于聚羧酸系减水剂来说,可能需要更深层次的探索研究进行修正和补充。
      12.近期出现的新问题
      随着我国粉煤灰、水泥生产中烟气脱硫、脱氮工艺装置的采用,聚羧酸系减水剂应用中出现了一些新问题,如混凝土凝结时间异常、混凝土拌和物长时间冒泡等。初步分析认为,脱硫石膏硫化不完全、水泥或粉煤灰中残留氮化合物等可能是主要原因,其机理尚需要通过大量的调查、取样和试验分析后才能进行准确解释。

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