聚羧酸减水剂的复配

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  摘 要:文章介绍了聚羧酸减水剂的减水机理和存在问题,阐述了聚羧酸减水剂的复配概念、复配原则、复配选材,并对常见复配外加剂及其与聚羧酸减水剂的复配进行了分析。
  关键词:聚羧酸减水剂;复配;外加剂
  减水剂是指在混凝土和易性及水泥用量不变条件下,能减少拌合用水量、提高混凝土强度;或在和易性及强度不变条件下,节约水泥用量的外加剂。它的发展经历了以木质素为主的普通减水剂,萘系为主的高效减水剂,聚羧酸为主的高性能减水剂三个阶段。鉴于当今混凝土行业向高强度、高流动度方向发展,目前减水剂的研究主要围绕性能更为突出的聚羧酸系展开。聚羧酸减水剂(PC)是分子中含羧基接枝共聚物的一类表面活性剂,分子呈梳形结构,它具备低掺量、高减水率、保坍性好、无污染等突出优势。但由于实际应用中原材料选取不当、水泥品种过于庞杂、砂石料参数不达标、与添加剂相溶性不佳等因素,阻碍了它的推广与运用。
  为满足不同工程、不同施工条件的要求,可将PC减水剂与缓凝剂、消泡剂、引气剂等外加剂复配使用,以获得优良性能的叠加;或将PC减水剂与其它类别减水剂进行复配试验,以得到和易性更好的复合减水剂,将其投入研发生产,从而扩充减水剂产品种类,形成系列化产品。
  1 PC减水剂作用机理及不足
  1.1 PC减水机理
  普通、高效减水剂的分子大多为“线型”结构,减水剂分子中带电的磺酸盐基团吸附在水泥颗粒表面形成电场,带同种电荷的水泥颗粒因相互排斥而分散,释放包覆的自由水,从而达到减水的目的。
  PC减水剂的分子呈“梳形”结构,在分子主链上有许多的侧链,当减水剂主链吸附在水泥颗粒表面时,不同水泥颗粒表面的减水剂支链交错连接形成立体网状结构,阻碍了水泥颗粒的相互靠近,达到更为理想的分散作用,进而达到减水的目的。(PC减水原理见图1)
  1.2 PC存在问题
  PC减水剂自身虽然存在很多性能优势,但它在实际应用中也出现了一些问题:
  (1)对掺量的敏感性。当缓凝剂、消泡剂、引气剂等外加剂掺量低时,混凝土性能改善不达标;掺量高时,混凝土易出现泌水离析、凝结时间过长等问题。
  (2)与水泥的适应性。PC减水剂自身性能可能比较好,但由于我国水泥品系过于繁多,不同地域水泥的矿物组分区别较大,导致PC减水剂与水泥的适应性不佳。如PC减水剂与高碱水泥、C3A(铝酸三钙)含量较高的水泥混合使用时,这些物质会吸附PC减水剂,降低减水剂的作用效果。
  (3)减水剂相容性差。由于PC减水剂特殊的组成和分子结构,它不能与萘系、蒽系减水剂很好的进行相溶复配。
  (4)PC减水剂的保存。PC减水剂由于一般呈弱酸性,所以通常保存在塑料、玻璃容器中。但在该类容器中长时间保存,减水剂由于较易受到外部环境因素的影响,其性能不可避免的变差,甚至变质。
  (5)配制高流动度混凝土泌水、离析问题。由于掺入PC减水剂的混凝土在流动度较高时,它的粘度急剧降低,而非常容易出现粗料下沉,浆体上浮的泌水、离析现象。
  考虑到PC减水剂单独使用存在的问题,而科学的复配可以很好的解决这些问题,故复配存在很大的实用价值。
  2 减水剂复配的概念、要求及目的
  2.1 复配的概念
  不同品牌,不同制造商生产的两种或两种以上混凝土外加剂,按照一定的配比混合使用,使得混凝土性能优于其中任何一种单独使用的效果,这一过程即为复配。
  2.2 外加剂要求
  应根据工程需要,施工环境和施工工艺选用复配外加剂,它们应具备良好的相溶性,良好的减水率,坍落度和流动度损失少等优点。
  2.3 复配的目的
  现今,使用单一类别外加剂改善混凝土使用性能已不能满足实际施工需求,混凝土行业逐渐向着高性能、多功能、广应用的方向发展。减水剂的复配是为了满足混凝土施工对各种性能的要求,产生外加剂性能的“叠加效应”。同时,通过复配技术,可以使减水剂系列化,形成不同的产品体系,便于实际的生产与运用。
  3 减水剂复配的原则
  复配要按照不同的使用对象,不同的施工环境,不同的质量要求进行设计。根据实际情况,减水剂复配大体上存在三条原则:
  将A、B两种外加剂按厂家标识推荐的掺量或按试验测得的掺量各取50%为基准进行混合,若使用效果劣于A、B任何一种单独使用,则说明A、B产生“负作用”,不能复配使用。
  将A、B两种外加剂按1中掺量及配比混合,若其使用效果优于A、B任何一种单独使用,达到了施工条件要求的改性效果,则可以考虑复配使用。
  将两种或两种以上外加剂按厂家推荐的掺量取适当比例作为基准进行复配。若获得优良性能叠加的同时,不影响其与水泥的和易性,则为最佳复配效果。
  4 复配原材料的选取
  4.1 水泥的选取
  通过分析各种外加剂与水泥适应性不佳的原因,归纳得知需水量大、强度低的水泥,更容易出现与外加剂不相适应的问题。所以应选择需水量小,强度高的水泥作为试验水泥。
  4.2 外加剂的选取
  应尽量选取自身性能优良,与所选水泥相容性佳的外加剂进行复配试验。但鉴于市场外加剂品质良莠不齐,可以选取国外或国内可靠大企业生产的减水剂,因为他们生产设备先进,合成技术领先,产品稳定性高,这一举措可很大程度的减少后期出现的复配及应用问题。
  5 添加剂与PC复配
  PC减水剂复合外加剂按其功能主要分为四类:
  (1)引气剂和泵送剂等改善混凝土拌合物流变性能的外加剂。
  (2)缓凝剂、早强剂和速凝剂等调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂。
  (3)引气剂、防水剂和阻锈剂等改善混凝土耐久性的外加剂。