聚羧酸系高性能減水劑應(yīng)用技術(shù)問題

隨著高性能混凝土技術(shù)的發(fā)展，特別是今后混凝土不但性能要高，而且必須向著綠色的，與環(huán)境和諧相處的可持續(xù)發(fā)展方向發(fā)展。聚羧酸系減水劑做為第三代減水劑，由于它在高性能混凝土中發(fā)揮了不可替代的優(yōu)勢，本身與環(huán)境友好的特點(diǎn)，在國內(nèi)外已得到了普遍的認(rèn)可。聚羧酸系減水劑從1986年日本觸媒公司首次將產(chǎn)品打入市場至今也不過短短的20年時(shí)間。國內(nèi)近幾年來，也給予極大的關(guān)注，最近這些年發(fā)展勢頭更加洶涌。僅僅四五年時(shí)間，進(jìn)入商品領(lǐng)域的生產(chǎn)廠家由幾家發(fā)展到了幾十家。不少科研單位，高等院校都擁有了自主的知識產(chǎn)權(quán)，產(chǎn)品進(jìn)入了各種工程用混凝土領(lǐng)域。國內(nèi)發(fā)達(dá)地區(qū)近年建設(shè)的一些標(biāo)志性工程幾乎都使用了聚羧酸系高減水劑，如上海磁懸浮列車軌道梁工程，北京奧運(yùn)主場館工程、三峽工程、首都國際機(jī)場擴(kuò)建工程、杭州灣跨海大橋工程，大小洋山深水港工程，北京--天津城際軌道交通工程等，都取得了滿意的效果，同時(shí)也積累了許多的應(yīng)用技術(shù)方面的經(jīng)驗(yàn)，也發(fā)現(xiàn)了不少應(yīng)用技術(shù)中的新問題。鐵道部為即將開工的京滬高速鐵路制定的高性能混凝土技術(shù)條件，空軍的軍用機(jī)場自密實(shí)水泥混凝土道面施工技術(shù)規(guī)范，在這些混凝土中也都考慮主要使用聚羧酸系高減水劑，為此，從06年就開展了相關(guān)的試驗(yàn)研究工作。

筆者有機(jī)會接觸到了一些聚羧酸系高性能減水劑應(yīng)用技術(shù)工作，在嘆服聚羧酸系高性能減水劑優(yōu)越性能的同時(shí)，也發(fā)現(xiàn)了一些應(yīng)用當(dāng)中出現(xiàn)的各種問題，這些現(xiàn)象的出現(xiàn)對長期習(xí)慣于應(yīng)用以萘系為主的高效減水劑的人會感到非常不合常理、或者叫做在我們的預(yù)料之外，這與我們對聚羧酸系高減水劑原來過高的期望值產(chǎn)生了差距。人們原本期望新的外加劑不但性能優(yōu)越而且能解決混凝土其它組分的在的一些問題，因?yàn)榫埕人嵯蹈邷p水劑的“適應(yīng)性”很好。過去已經(jīng)習(xí)慣了一種好的外加劑應(yīng)當(dāng) 能解決一切混凝土性能方面的問題，當(dāng)混凝土出現(xiàn)了性能方面的問題，人們首先向外加劑供應(yīng)方提出要求，而外加劑廠商也習(xí)慣了立即用各種復(fù)配手段來滿足要求，很少或不能去考慮其它方面的原因，只能在復(fù)配原料及相對參量上去做文章，往往是事倍而功半。那么如何正確的使用聚羧酸系高減水劑使之發(fā)揮更好的效果，筆者注意到了以下幾個(gè)方面：

1、聚羧酸系高減水劑有著不同于第一、二代減水劑的作用機(jī)理，實(shí)際上聚羧酸系高減水劑是由一種全新理念來研制的，它不同于第二代高效減水劑之處就在于：一是分子結(jié)構(gòu)的多樣性和可調(diào)節(jié)性，或叫做可以根據(jù)性能要求來設(shè)計(jì)分子結(jié)構(gòu)。二是把高效減水劑的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)一步濃縮和提高，并且在生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)了綠色無污染。

從減水劑的作用機(jī)理上，聚羧酸系減水劑集中體現(xiàn)了表面活性劑分子中活性基團(tuán)的多樣性。不但活性基團(tuán)的種類多且這些基團(tuán)不僅集中在分子主鏈上，更活躍在嫁接于主鏈的側(cè)枝上。形成極性較強(qiáng)的分子主鏈，以及帶有親水性的有一定長度和數(shù)量的側(cè)鏈，分子結(jié)構(gòu)呈梳型。主鏈很強(qiáng)的極性陰離子“錨固”基團(tuán)用以吸附在水泥顆粒上，由眾多支鏈支撐的向外伸展的梳齒結(jié)構(gòu)為水泥粒子的進(jìn)一步分散提供了充分的空間排列效應(yīng)。相比于萘系高效減水劑的雙電層電性斥力作用，空間位阻作用使分散保持的時(shí)間要長得多。如日本觸媒的hs-1型分散保持型產(chǎn)品在混凝土拌合后，其流動(dòng)性可以保持2個(gè)小時(shí)基本不損失。

適當(dāng)?shù)母淖兙埕人嵯蹈邷p水劑梳型結(jié)構(gòu)，使側(cè)鏈的密度與長度適當(dāng)變化時(shí)，又可得到適用于預(yù)制構(gòu)件用的高減水，高早強(qiáng)型減水劑。

由此不難看出，聚羧酸系減水劑它的特點(diǎn)在于，可以按要求來調(diào)整、改變分子結(jié)構(gòu)，達(dá)到改變性能的目的。而不是用簡單復(fù)配來改性，基于這種認(rèn)識，或許對我們今后應(yīng)用技術(shù)的提高有所啟發(fā)。

2、聚羧酸系減水劑對膠結(jié)材料的適應(yīng)性問題

工程應(yīng)用中表現(xiàn)為，不同水泥，不用粉煤灰聚羧酸系高減水劑也有適應(yīng)性問題，尤其是對粉煤灰更為“挑剔”,而磨細(xì)礦粉適應(yīng)性要好一些。

水泥的適應(yīng)性主要表現(xiàn)于：不同品種水泥，聚羧酸系高減水劑的飽和和點(diǎn)有很大差別，舉例；盾石水泥摻1.%時(shí)效果就很好，而前景水泥摻則需摻 1.2%.而且在混凝土飽和點(diǎn)附近變化十分明顯，例如前景水泥在摻1.0%到1.1%時(shí)變化均不明顯，只有加到1.2%,才表現(xiàn)出較好的狀態(tài)，一旦超過 1.2%時(shí)又會很快泌水，對摻量變化很敏感，因此對不同水泥找飽和點(diǎn)十分重要。但是往往遇到這種情況；使用方根據(jù)資料介紹，規(guī)定只準(zhǔn)摻1.0%,在此摻量下如果選用的水泥適應(yīng)性不好，外加劑提供方則很難辦，采用復(fù)配的辦法往往收效甚微。

聚羧酸系高減水劑與粉煤灰也有適應(yīng)性問題，一級灰適應(yīng)性好，二、三級灰不適應(yīng)情況較多，此時(shí)即使加大聚羧酸的摻量效果也不明顯。究竟是粉煤灰中的哪些成分的影響，尚需進(jìn)一步研究。

常常是某一種水泥或粉煤灰對外加劑適應(yīng)性不好時(shí)，當(dāng)你換另外一種外加劑仍不能完全滿意。最終可能還得更換膠凝材料，但是有些不明就理的用戶往往懷疑是外加劑品質(zhì)性能不好，這就有失公平了。

3、砂子的含泥量問題

當(dāng)砂子的含泥量較高時(shí)，聚羧酸系減水劑的減水率會明顯降低。使用萘系減水劑往往用增加一些摻量來解決。聚羧酸系減水劑在增加摻量時(shí)變化不明顯，很多的情況是當(dāng)流動(dòng)度還沒有達(dá)到要求，混凝土已經(jīng)開始泌水了。此時(shí)再用調(diào)砂率或是增加含氣量，或是加增稠劑效果都不會很好。最好的辦法還是降低含泥量。像鐵道部“客專線高性能混凝土技術(shù)條件中”要求的含泥量至少要低于3%.

4、引氣性問題

聚羧酸系減水劑在生產(chǎn)過程中往往會保留一些降低表面張力的表面活性成分，因此它具有一定的引氣性。這些低表面張力的成分不同于傳統(tǒng)的引氣劑，引氣劑的生產(chǎn)過程中由于考慮到了產(chǎn)生穩(wěn)定、細(xì)小、封閉氣泡的一些必要條件，引氣劑中會增加這些有效成分，從而使帶入混凝土的氣泡既能滿足含氣量的要求，又不會對強(qiáng)度等性能產(chǎn)生不利影響。聚羧酸系減水劑在生產(chǎn)過程中，含氣量有時(shí)可高達(dá)8%左右，如果直接使用對強(qiáng)度影響是不利的，因此目前采取的做法是先消泡、再引氣。消泡劑廠家往往可以提供，而引氣劑有時(shí)需要應(yīng)用單位自己選擇，不同分子結(jié)構(gòu)的聚羧酸系減水劑對不同的引氣劑也是有選擇性的，而且與攪拌方式很有關(guān)系。例如在試驗(yàn)室中試配混凝土含氣量可以滿足要求，到現(xiàn)場澆注時(shí)再取樣，含氣量就變了，這一點(diǎn)尤其要引起注意。其原因可能是由于攪拌方式，攪拌時(shí)間所引起的。

聚羧酸減水劑成分中含有低表面張力的物質(zhì)對混凝土來說也有其有利的一面。從某種意上來說好比事先加入了一些減縮劑，因此聚羧酸減水劑的混凝土收縮值要小于普通高效減水劑，帶來混凝土體積穩(wěn)定性好的優(yōu)良性能。