聚羧酸减水剂的复配技术与应用分析

发表时间:2019/7/25   来源:《防护工程》2019年8期   作者:麻莲芳 零雪艳
[导读] 本文就聚羧酸减水剂在生产应用中的复配与应用问题进行分析,为保证混凝土工程质量具有现实意义。

广西公路检测有限公司  广西  南宁  530024
        摘要:随着混凝土化学外加剂的飞速发展,聚羧酸系减水剂的性能也越来越趋于成熟,因其自身具有的良好的减水和保坍作用,其在工程实际中的应用愈加广泛,本文就聚羧酸减水剂在生产应用中的复配与应用问题进行分析,为保证混凝土工程质量具有现实意义。
        关键词:混凝土;聚羧酸减水剂;复配;应用
       
       
1聚羧酸系减水剂
        聚羧酸系减水剂属于高性能减水剂,其主要构成物质是接枝聚合物,试剂呈浅褐色,具流动性,梳形分子结构,分散性能好。聚羧酸系减水剂掺加到混凝土中,本身不跟水泥发生化学反应,也不会产生新的水化产物。其作用机理是减水剂分子在水泥颗粒上的吸附作用,极性较弱的长链吸附在水泥颗粒的表面上,而使水泥颗粒带负电荷的是极性部分。
        聚羧酸减水剂作为新型高性能减水剂,具有掺量低、减水率高、分散性好、生产过程无污染、碱含量和氯离子含量低,混凝土收缩小等优点,克服了其他减水剂的一些弊端。由于聚羧酸系减水剂在高性能混凝土中发挥了不可替代的优势,在工程上应用范围越来越广。
        2聚羧酸减水剂的复配技术
        聚羧酸减水剂的复配方案包括聚羧酸减水剂的不同母液之间的组合使用,以及聚羧酸减水剂母液与缓凝、引气、状态调节剂等功能组分(常指小料)的物理性复配。
        2.1聚羧酸减水剂母液的复配
        聚羧酸减水剂属于高性能减水剂,通过根据混凝土的实际拌合状态决定附加某些小料的方法来改善性能,笔者认为前提是通过母液的复配来达到基本的要求,然后通过小料进行微调。
        母液的复配,可以使产品的分子侧链密度得到调节,取长补短,产品设计的多元化是良好复配的基础,也可以引入具有特殊性能的母液以改善质量。如引入保坍性良好的母液,或者引入缓释型的保坍剂。当需要降低成本时,可采用引入经济型的聚羧酸减水剂。母液的复配有些是性能的加权平均,有些可获得1+1>2的叠加效应。单个母液所不能达到的效果,或许多种母液组合能发挥所需要的作用。
        混凝土的坍落度损失是聚羧酸减水剂面临的最重要的问题,母液(含保坍剂)的复配是满足保坍性的最好手段,并能较好适应混凝土原材料(特别是砂)的质量优劣或者波动等。在调整保坍性的同时,一般使混凝土坍落度在1~2小时内有较小损失,应防止高保坍引起短距离运输后坍落度返大而产生滞后泌水。
        2.2功能成分复配
        为了有效改善混凝土新拌性能,获得适合于现场混凝土使用的聚羧酸减水剂产品,除了采用母液的合成工艺来实现外,还需要通过添加一些功能组分进行简单的物理复配改善混凝土的缓凝、含气量、和易性、外观等施工性能。



        缓凝剂的物理复配不可缺少。掺加缓凝组分是调节外加剂适应不同气温凝结时间的重要成分,在允许的条件下可以一种或多种缓凝剂并用(常用的有葡萄糖酸钠、柠檬酸、磷酸盐、糖类、木质素磺酸盐等),特别是葡萄糖酸钠和糖类适应性较好。缓凝剂的掺入量随温度调节,加入葡糖糖酸钠效果更佳,有时候加入某些缓凝剂有利于减少坍落度损失,但不能作为抑制坍损的更有效方法。在复配缓凝剂时,不少缓凝组分有一定的减水作用,在母液数量及计算成本时应该予以考虑。
        从减水剂的作用机理上,聚羧酸系减水剂集中体现了表面活性剂分子中活性基团的多样性。不但活性基团的种类多且这些基团不仅集中在分子主链上,更活跃在嫁接于主链的侧枝上。形成极性较强的分子主链,以及带有亲水性的有一定长度和数量的侧链,分子结构呈梳型。主链很强的极性阴离子“锚固”基团用以吸附在水泥颗粒上,由众多支链支撑的向外伸展的梳齿结构为水泥粒子的进一步分散提供了充分的空间排列效应。相比于萘系高效减水剂的双电层电性斥力作用,空间位阻作用使分散保持的时间要长得多。适当的改变聚羧酸系高减水剂梳型结构,使侧链的密度与长度适当变化时,又可得到适用于预制构件用的高减水,高早强型减水剂。
        由此不难看出,聚羧酸系减水剂它的特点在于,可以按要求来调整、改变分子结构,达到改变性能的目的。而不是用简单复配来改性,基于这种认识,或许对我们今后应用技术的提高有所启发。
        3应用中存在的问题分析
        3.1对胶结材料的适应性问题
        工程应用中表现为,不同水泥,不用粉煤灰聚羧酸系减水剂也有适应性问题,尤其是对粉煤灰更为“挑剔”,而磨细矿粉适应性要好一些。水泥的适应性主要表现于:不同品种水泥,聚羧酸系高减水剂的饱和和点有很大差别,举例;中联水泥掺1.%时(20%浓度)效果就很好,而湖波水泥掺则需掺1.2%。而且在混凝土饱和点附近变化十分明显,例如湖波水泥在掺1.0%到1.1%时变化均不明显,只有加到1.2%,才表现出较好的状态,一旦超过1.2%时又会很快泌水,对掺量变化很敏感,因此对不同水泥找饱和点十分重要。
        聚羧酸系减水剂与粉煤灰也有适应性问题,一级灰适应性好,二、三级灰不适应情况较多,此时即使加大聚羧酸的掺量效果也不明显。究竟是粉煤灰中的哪些成分的影响,尚需进一步研究。
        3.2砂子的含泥量问题
        当砂子的含泥量较高时,聚羧酸系减水剂的减水率会明显降低。使用萘系减水剂往往用增加一些掺量来解决。聚羧酸系减水剂在增加掺量时变化不明显,很多的情况是当流动度还没有达到要求,混凝土已经开始泌水了。此时再用调砂率或是增加含气量,或是加增稠剂效果都不会很好。最好的办法还是降低含泥量。
        3.3引气性问题
        聚羧酸系减水剂在生产过程中往往会保留一些降低表面张力的表面活性成分,因此它具有一定的引气性。这些低表面张力的成分不同于传统的引气剂,引气剂的生产过程中由于考虑到了产生稳定、细小、封闭气泡的一些必要条件,引气剂中会增加这些有效成分,从而使带入混凝土的气泡既能满足含气量的要求,又不会对强度等性能产生不利影响。聚羧酸系减水剂在生产过程中,含气量有时可高达8%左右,如果直接使用对强度影响是不利的,因此目前采取的做法是先消泡、再引气。不同分子结构的聚羧酸系减水剂对不同的引气剂也是有选择性的,而且与搅拌方式很有关系。例如在试验室中试配混凝土含气量可以满足要求,到现场浇注时再取样,含气量就变了,这一点尤其要引起注意。其原因可能是由于搅拌方式,搅拌时间所引起的。
        3.4聚羧酸减水剂的掺量问题
        公认聚羧酸减水剂的掺量低,减水率高、坍落度保持好。但在应用中也出现以下问题:
        掺量在水胶比小时十分敏感,且表现出有更高减水率,而在水胶比大时(一般>0.4以上时),减水率及其变化就不那么明显了。究其原因可能与聚羧酸系减水剂的作用机理有关,它的分散、保持作用在于分子结构形成的空间位阻效应,大水胶比时水泥分散体系中已经有足够水分子的间隔作用,因此聚羧酸分子的空间位阻作用自然就要小一些了。
        胶凝材料用量大时掺量影响更为明显而胶凝材料总量小时差一些。在相同条件下,当胶凝材料总量400㎏/m3时的减水率,而且在水胶比大,凝材料用量小时还会有叠加的效果。这说明聚羧酸系减水剂的应用也是有它的范围的。实际上这种减水剂就是针对高性能混凝土而研制的,所以无论从它的性能上、价位上它都更适合于应用于高性能混凝土。
        4结语
        聚羧酸系减水剂无疑具有突出的优势和强大的生命力。但任何新生事物也都具有它的两面性,只有善于发它的优势,改进它的不足,正确认识应用它才能取得最大的效果,从而保证混凝土和工程质量。今后如何进一步针对性的开展聚羧酸系减水剂的生产与应用技术的研究将是任重而道远的。
        参考文献
        [1]左彦峰,王栋民等.不同特征共聚羧酸类超塑化剂对新拌混凝土性能的影响[J].混凝土,2015,(11):49-52.
        [2]许泽宁.聚羧酸接枝共聚物的合成工艺研究[J].化学推进剂与高分子材料2017,6(4):34-36.
       

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