聚羧酸减水剂应用技术研究--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

聚羧酸减水剂应用技术研究

发表时间：2020/8/19 来源：《基层建设》2020年第10期作者：史福志

[导读] 摘要：聚羧酸减水剂(PCE)因其高减水率和良好的加固效果而引起了学术界和混凝土施工专家的关注。

        武汉源锦建材科技有限公司湖北武汉 438000
        摘要：聚羧酸减水剂(PCE)因其高减水率和良好的加固效果而引起了学术界和混凝土施工专家的关注。虽然在某些领域PCE已经取得较大研究成果,但是对PCE的机制,研究和开发新型PCE技术以及PCE的应用来说，仍然要做许多研究。目的是促进PCE、混凝土产业发展,文章就此展开论述，供同行参考。
        关键词：PCE；应用技术提升；研究；
        前言
        聚羧酸减水剂具有独特的性能，比其他高效减少剂更少污染。因为少量和分散性好，减少率可达30%以上。较小的组合可以使混凝土具有较好的流动性。所以聚羧酸减水剂是一种高效率减水剂。在施工过程中，工程师们希望PCE能比原来的萘系和三聚氰胺减水剂具有更强的适应性和更好的性能。
        一、聚羧酸减水剂概述
        1.混凝土是目前使用最广泛的民用和工业建筑材料，也是每年使用最广泛的建筑材料。近年来，随着材料科学的进步，混凝土施工技术进入了一个新的发展阶段，pce的应用得到了进一步的发展。目前pce广泛应用于高层建筑、地铁隧道、水力节点、海上钻井、等土木工程中。随着混凝土施工技术的发展，对现场流动、粘土强度好、早期强度快速提高和耐久性要求越来越高。同时，它对混凝土价格的要求较低，施工时间短。上述技术要求的实现离不开混凝土的贡献，混凝土脱水剂是混凝土佐剂中重要的添加剂。在工程实践中，越来越多的人认识到混凝土减水剂是混凝土的第五大组成部分，仅次于水泥、砂石和水。尽管自20世纪80年代以来，混凝土减水剂已成为限制混凝土先进科学技术发展的关键因素。
        2.减水剂的含义及分类
        混凝土减水剂是一种佐剂，在混凝土中加入脱水剂后，可以减少混凝土施工过程中的用水量，提高混凝土的初始强度和长期耐久性，同时保持混凝土的流动性。或者，如果水泥、水/水泥比等胶凝材料的数量保持不变，可以增加建筑混凝土的产量，提高建筑混凝土的添加量。聚合物混凝土表面活性剂吸附滞留是群体的极性和非极性可减少混凝土的潴留,降为水泥水化分散粒子粒子之间的吸引力,并降低水泥的水化用水量少,所以滞留,也称为结构混凝土或其他超级投手水泥粉或水。混凝土脱水器的使用旨在提高建筑混凝土的强度，提高其使用的便利性，减少其失水，提高其抗冻、防水、耐腐蚀等性能。
        3.聚羧酸减水剂分子特点
        聚羧酸是一种梳状结构的聚合物。它的主链上含有大量的活性极性基团:羧基、磺酸基、羟基等。不同的活性基团具有不同的功能，如磺酸基团具有良好的分散特性;除分散性好外，羧基还具有延迟作用。羟基不仅具有阻滞作用，而且还具有增韧润湿作用。聚氧乙烯具有保持流动性的功能。活动基团有一个亲水的侧链和长链,主要吸附和灵活的形式,形成一个三维的结构,立体效应较高,并产生较高的静电释放影响的基团,再加上羧酸,可以显示一个三维的推拉效应。自由度很大,可以在分子结构设计中,主链的分子结构,控制聚合度、侧链长度(类型)的官能团(类型、数量和位置),分子量大小及分布等参数可对其进行分子结构设计，研制生产具有减水、引气、缓凝、保水等不同功能的减水剂。
        二、聚羧酸系减水剂作用机理
        通常，减水剂是通过表面活性作用、络合作用、静电排斥力和立体排斥力等来阻碍或破坏水泥颗粒的絮凝结构。PCE的分散稳定性主要是空间电位阻力与静电斥力相互作用的结果。静电斥力保证了初始散射，空间阻力保证了流动的维持。
        1.静电斥力作用
        在新鲜混凝土中加入减水剂后，其分子被特异性吸附在水泥颗粒表面，一些极性基团被定向到液相。由于亲水极性基团的电离作用，水泥颗粒表面带电。表面负载的增加的数量和还原剂的浓度饱和烃、水和水泥颗粒的表面电荷产生静电排斥力量之间的粒子和水泥结构溶解,从而促进水泥颗粒的絮凝和自由水混合物的释放,这就增加了流动性。从基团的角度看，磺酸盐具有较强的静电斥力;应监测羧酸离子的静电排斥。羟基和醚基的静电斥力最低。

        2.空间位阻作用
        它要被水泥颗粒表面吸收，形成一定厚度的聚合物分子吸附层。当水泥颗粒接近时，吸附层叠加在一起，使水泥颗粒起排斥作用。吸附层相互重叠，排斥力就越大，所以称为空间排斥力。一般来说，所有的离子聚合物都会产生静电排斥和空间电阻。这两种相互作用的大小取决于溶液中离子的浓度，聚合物的分子结构和摩尔的质量。碳酸化碳的梳子粘在水泥上。一方面，由于它的空间效应，使水泥颗粒分散，使颗粒间的凝聚力有效地降低。另一方面，有机矿在形成阶段，长E0的旁链降解剂仍可扩展，使之受水泥水化反应的影响较小，因而能有效地减少良好的感光酸性效果，很长时间内有效地减少崩塌程度的损失。
        3.络合作用
        钙可以与还原剂中以钙配位化合物的形式存在的羧基形成复合物。钙也可以作为磺酸钙与添加剂结合。由于钙的这种性质，有机添加剂通常以钙离子为介质吸附在水泥颗粒上。在搅拌水中捕获溶解的钙离子后，钙离子浓度明显降低，有效地阻碍了水泥的水化。
        三、在实际中的应用研究
        1.适应性分析
        在实际施工中，pce能适应多种水泥，而粉煤灰聚羧酸系减水剂对烟煤材料比较难适应，所以要在细矿粉施工中实行。普通减水剂在第1次回收时适应性较好，但第2次、第3次回收时适应性较低。这种情况下，增加减水剂的使用效果也不明显。如果添加添加剂，即使添加其他添加剂也没有什么效果。这就需要改变凝胶材料，实现预期目标。
        2.引气性分析
        在聚羧酸减水剂的施工应用中，一般是混凝土表面的一些活性成分来降低表面张力，所以至少要保留最好的空气，使这些泡沫混凝土活性成分满足其空气混凝土强度的要求。此外，不同分子结构的聚羧酸水合物在气化炉中的应用以及对混合方法的要求也不尽相同。为了做到这一点，需要一个更精确的建筑，并特别注意混合。搅拌时间用于试验的具体施工，与搅拌时间相吻合，使混凝土的气体含量达到规定的标准，从而保证足够的强度。但这并不意味着pce含有降低表面张力的物质是坏事;相反，pce可以使混凝土比其它减压器减少收缩，从而提高混凝土的性能。
        3.降低砂子含泥量
        砂泥含量也是影响pce减水速率的重要因素。泥含量高,导致减水率的大幅减少,所以必须减少污泥含量或可加入萘为解决这一问题。
        4.掺量分析
        虽然pce性能良好，但聚羧酸在具体用途上的含量控制仍是一个需要考虑的问题。这是因为，一方面，减水剂返水的速率可能因水/胶的比例而变化，低含水量时随含水量的增加而增加，高含水量时随含水量的增加变化不大。这是因为当水胶之间的水分子比例较高时，离散体系中水分子的含量足够高，可以将水泥分离开来，引发足够强的作用，从而大大降低了水分子对空间效应的阻力；另一方面，pce的减速率变化趋势也会随着胶凝剂用量的变化而变化，这在具体设计中也值得注意。
        5.减少复配使用
        虽然经过长期的实践和探索，我国佐剂制备技术已经处于国际领先地位，但必须承认，pce通常更适合单独使用。这是因为在我们长期的实践经验中，我们发现pce与任何其他脱水剂相互作用都会减低其效率。此外，由于pce独特的结构，它与其他添加剂的相容性较差。因此，传统的制备方法不可能有效，应尽量减少复配使用。
        6.进行合理贮存
        通过市场调研发现，pce的pH值比较低,一般在6 - 7之间,因而必须确保他们不会长期储存在一个金属容器里,并确保它们保存在玻璃或塑料容器中。
        结束语：
        总的来说，自20世纪80年代以来，pce已发展了30多年，其在性能上明显优于传统的减水剂。为了在施工中更好地应用，PCE的大规模应用研究中仍有许多问题需要解决。
        参考文献：
        [1]张兵．聚羧酸系高性能减水剂的研制[D]．南京理工大学，2007
        [2]覃维祖．水泥——高效相容性及其检测研究[J]．混凝土，1996
        [3]王灿辉.低敏感型聚竣酸保坍剂的研制与性能研究[J].商品混凝土,2018
        [4]王芳,张力冉，孔祥明，等.聚竣酸减水剂分子结构中丙烯酸酯单元的缓释机理及其温度[J].硅酸盐学报，2018