聚羧酸減水劑在水泥自流平中的應(yīng)用研究

隨著混凝土向高強(qiáng)、高性能方向的發(fā)展，具有超分散性能的高性能減水劑已成為高性能混凝土中不可缺少的成分，在眾多的高性能減水劑中具有梳形分子結(jié)構(gòu)的聚羧酸類減水劑，具有減水率高、摻量低、混凝土坍落度經(jīng)時(shí)損失小、與水泥適應(yīng)性好等特點(diǎn)，成為國(guó)內(nèi)外化學(xué)外加劑研究與開發(fā)的熱點(diǎn)。

目前聚羧酸系高性能減水劑的應(yīng)用在國(guó)內(nèi)外工程中已經(jīng)逐漸普及，廣泛應(yīng)用于高層建筑、橋梁等各種工程中，近年來由于粉末化聚羧酸減水劑實(shí)現(xiàn)了批量供應(yīng)，其在自流平領(lǐng)域中的應(yīng)用顯示出越來越明顯的優(yōu)勢(shì)。

自流平砂漿是公認(rèn)的砂漿產(chǎn)品中技術(shù)含量最高的產(chǎn)品。因?yàn)樵谧粤髌降呐浞皆O(shè)計(jì)中要解決三大矛盾：1）緩凝與早強(qiáng)的矛盾；2）高流動(dòng)度與抗沉降的矛盾；3）收縮與膨脹之間的矛盾。

在自流平砂漿中使用聚羧酸減水劑對(duì)于解決上述矛盾具有較大優(yōu)勢(shì)。

一是聚羧酸減水劑具有高保坍性，而且其保坍性主要是靠空間位阻實(shí)現(xiàn)的，因此可實(shí)現(xiàn)高保坍性和超早強(qiáng)性的統(tǒng)一。在傳統(tǒng)的自流平配方中，通常要加入一些緩凝劑來保證操作時(shí)間和20分鐘流動(dòng)度，而緩凝劑由于改變水泥水化過程時(shí)會(huì)對(duì)水泥性能產(chǎn)生不利影響，而使用聚羧酸減水劑可基本不使用緩凝劑，少用早強(qiáng)劑，從而簡(jiǎn)化配方，降低成本，并提高質(zhì)量穩(wěn)定性。

二是聚羧酸減水劑由于具有輕微的引氣性及與其他減水劑不同的吸附機(jī)理，使得自流平砂漿在很高的流動(dòng)度下也能達(dá)到極低的泌水率，這是其他高效減水劑所不具備的，這也是聚羧酸減水劑特別適用于自密實(shí)混凝土的主要原因。

三是自流平砂漿中最容易出現(xiàn)問題的方面是通過膨脹劑來補(bǔ)償水泥的收縮過程，膨脹劑的膨脹效果與養(yǎng)護(hù)條件關(guān)系極大，如果養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，很容易出現(xiàn)開裂、粉化等性能缺陷，而眾所周知，自流平水泥經(jīng)常是免養(yǎng)護(hù)的。使用聚羧酸減水劑會(huì)使體系的收縮率大大降低，從而使體系在大多數(shù)情況下處于微膨脹的狀態(tài)，從而大大減少了工程事故的發(fā)生，也使得自流平產(chǎn)品有了更好的適應(yīng)性。

基于聚羧酸減水劑的上述優(yōu)點(diǎn)，我們將其應(yīng)用于水泥自流平砂漿中，研究了不同種類和用量的聚羧酸減水劑對(duì)水泥自流平砂漿的影響。

我們進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。原料包括：特種水泥、普硅水泥，增稠劑、消泡劑、緩凝劑、早強(qiáng)劑、砂子為市場(chǎng)銷售產(chǎn)品；聚羧酸減水劑有效成分含量30%;聚羧酸減水劑有效成分含量90%;密胺類高效減水劑。

檢驗(yàn)方法用JC/T985-2005《地面用水泥基自流平砂漿》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

1.聚羧酸減水劑與密胺類高效減水劑的對(duì)比。

高效減水劑是自流平砂漿的核心原料，是流動(dòng)度和強(qiáng)度最重要的影響因素，傳統(tǒng)可用于自流平砂漿的高效減水劑主要是密胺類高效減水劑，聚羧酸減水劑的用量以能達(dá)到JC/T985-2005《地面用水泥基自流平砂漿》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的流動(dòng)度要求而不出現(xiàn)明顯的泌水為依據(jù)。

從表1中的數(shù)據(jù)可以看出，聚羧酸減水劑具有較高的性價(jià)比，在較低的成本上可實(shí)現(xiàn)高流動(dòng)度和高防沉降性的統(tǒng)一，用水量的誤差對(duì)流動(dòng)性能影響不大，在對(duì)抗壓強(qiáng)度要求高的場(chǎng)合可適當(dāng)降低用水量，而在對(duì)平整度要求高的場(chǎng)合可適當(dāng)提高用水量。而密胺類減水劑要做到同樣的性能，必須對(duì)配方進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

這兩種聚羧酸減水劑的粉末化方法不同。有效成分含量有差別，反映在自流平性砂漿的性能中也略有差別。PC1的20分鐘流動(dòng)度稍低于初始流動(dòng)度，而PC2的20分鐘流動(dòng)度稍高于初始流動(dòng)度。

2.聚羧酸減水劑的種類及用量對(duì)自流平性能的影響。

由于普通的聚羧酸減水劑的軟化點(diǎn)低，不能按普通的噴霧干燥法實(shí)現(xiàn)粉末化，只有通過分子設(shè)計(jì)提高軟化點(diǎn)，而又基本不損失減水性能，才能得到有效成分較高的粉末狀聚羧酸減水劑，而普通的聚羧酸減水劑只能通過加入適量載體才能實(shí)現(xiàn)粉末化，相對(duì)的有效成分含量較低。PC2和PCl就是這兩類聚羧酸減水劑的代表。

聚羧酸減水劑的種類及用量對(duì)自流平強(qiáng)度的影響。在本文中使用的兩種聚羧酸減水劑，其極限減水率均在40%以上，因此，在設(shè)計(jì)配方時(shí)有很大的空間，可以很輕松地按用戶要求，達(dá)到不同的強(qiáng)度等級(jí)。

從表2中的數(shù)據(jù)可以看出，PC1的早期強(qiáng)度要略好于PC2,28天的強(qiáng)度兩者相差不大。

聚羧減水劑的種類及用量對(duì)表面氣泡的影響。前面談到聚羧酸減水劑是引氣型減水劑。適當(dāng)?shù)囊霘馀輰?duì)于砂漿的懸浮性能和抗凍性是有好處的，但對(duì)于作為最終裝飾層的面層自流平來說，表面氣泡產(chǎn)生的缺陷問題是不能不考慮的。通常是通過加入粉末狀消泡劑來消除氣泡的，但因?yàn)榉勰钕輨┑钠贩N少，消泡能力不理想，在使用聚羧酸減水劑時(shí)可能會(huì)使自流平表面的氣泡難以消除。

表3中的數(shù)據(jù)說明，PC2比PC1的引氣性要高一些，但可以通過適當(dāng)推遲澆筑時(shí)間來改善。當(dāng)然，對(duì)于一個(gè)完整的自流平配方來說，影響氣泡的因素很多，優(yōu)秀的工程師完全可以通過適當(dāng)?shù)呐浞秸{(diào)整來避免不良?xì)馀莸漠a(chǎn)生。

3.粉末聚羧酸減水劑的應(yīng)用前景展望。

在自流平砂漿中使用聚羧酸減水劑還有許多技術(shù)問題需要助劑廠家和自流平生產(chǎn)單位的技術(shù)人員共同探討，但其良好的應(yīng)用前景已得到了越來越多的認(rèn)可。

粉末狀聚羧酸減水劑在水泥自流平砂漿的應(yīng)用，當(dāng)務(wù)之急是在低引氣和早強(qiáng)性方面進(jìn)一步提高。如果這兩個(gè)問題解決后，粉末狀聚羧酸減水劑在水泥自流平砂漿中的市場(chǎng)前景將十分廣闊。

通過實(shí)驗(yàn)，我們得出以下結(jié)論：

1.粉末狀聚羧酸減水劑適用于自流平砂漿，并且具有較高的性價(jià)比。

2.粉末狀聚羧酸減水劑能夠?qū)崿F(xiàn)高流動(dòng)度及高抗沉性的統(tǒng)一。

3.粉末狀聚羧酸減水劑能夠使工程師更方便地設(shè)計(jì)自流平配方。

4.使用粉末狀聚羧酸減水劑應(yīng)用注意表面氣泡問題。