聚羧酸系減水劑外加劑相適應(yīng)性分析

高效減水劑(Superplasticizer)是指在保持混凝土坍落度基本相同的條件下，能大幅度減少拌和用水量的外加劑。高性能減水劑 (HighPerformanceWaterReducer)是高性能混凝土概念提出后又一新的概念，目前還沒有給出明確的定義，一般是指具有引氣性的高減水率、高保坍性能的混凝土外加劑。但從近年來國際上混凝土界對(duì)聚梭酸系等梭酸類高性能減水劑的認(rèn)識(shí)和應(yīng)用上來看，這類減水劑還具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：摻量低、減水率大(摻量通常為膠結(jié)材用量的.005%~0.5%，減水率可達(dá)35%~50%，甚至更高);不離析、不泌水，保持混凝土坍落度的性能更好，可以做到120min之內(nèi)基本無損失;能配制出超高強(qiáng)和超耐久性混凝土;與水泥、摻合料及其它外加劑相容性好;能有效地降低混凝土早期的絕熱溫升，對(duì)大體積混凝土更為有利;分子結(jié)構(gòu)上的自由度大，實(shí)現(xiàn)減水劑的高性能化的潛力更大;由于合成不采用甲醛等對(duì)環(huán)境有污染的物質(zhì)，對(duì)建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有利;為推廣使用大摻量粉煤灰、礦渣、鋼渣等工業(yè)廢料提供了技術(shù)保證。由此可見，聚梭酸系高性能減水劑具備滿足21世紀(jì)混凝土超高性能化的要求。

1實(shí)驗(yàn)方法

1.1表面張力的測(cè)定25±1攝氏度下，用去離子水配制一系列質(zhì)量百分比濃度的減水劑溶液，采用吊片法測(cè)定表面張力。

1.2聚合物流變性的測(cè)定

25℃下，用DV-III流變儀測(cè)量減水劑溶液的剪切速率和黏度之間的關(guān)系。

2.結(jié)果與討論

2.1相適應(yīng)性理論淺析

按照混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范,將經(jīng)檢驗(yàn)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的外加劑摻加到按規(guī)定可以使用該品種外加劑的水泥所配制的混凝土中,若能產(chǎn)生應(yīng)有的效果,就說明該水泥與這種外加劑是適應(yīng)的。相反,如果不能產(chǎn)生應(yīng)有的效果,就說明該水泥與這種外加劑之間不適應(yīng)。

1)減水劑對(duì)水泥漿體流變的影響主要有吸附分散作用、潤滑作用、空間位阻作用。

2)減水劑性能對(duì)水泥與減水劑適應(yīng)性的影響。

目前使用最廣泛的有三種:萘磺酸鹽甲醛縮合物、磺化三聚氰胺甲醛縮合物和氨基磺酸鹽高效減水劑。萘環(huán)上磺酸基的位置中只有B-萘磺酸鹽才能很好地起到對(duì)水泥的分散、減水和增強(qiáng)效果。如果在磺化過程中因溫度、時(shí)間、水解過程控制不好會(huì)影響水泥與高效減水劑的適應(yīng)性。對(duì)聚羧酸系而言,聚合物的長度和位置也會(huì)影響與水泥的適應(yīng)性,由于在側(cè)鍵上連接的親水基團(tuán)所致,很小的摻量就可以使拌合物獲得優(yōu)越的流動(dòng)性。減水劑中存在的平衡陽離子對(duì)減水劑的性能也有較大的影響。平衡陽離子的種類和濃度不同時(shí),減水劑對(duì)水泥的分散效果也會(huì)有差異。

2.2聚羧酸系高效減水劑對(duì)水泥凈漿分散適應(yīng)性能的影響

水泥凈漿的分散保持性能是評(píng)價(jià)減水劑質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，通常用經(jīng)時(shí)流動(dòng)度來表征。本文用正交實(shí)驗(yàn)得出的最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件下所合成的減水劑樣品來考察這項(xiàng)指標(biāo)。

當(dāng)減水劑摻量為0.6%,水灰比為0.3時(shí)，初始凈漿流動(dòng)度高達(dá)252mm左右，隨著時(shí)間的延長，30min后流動(dòng)度上升到262mm，隨后流動(dòng)度開始下降，但總體基本維持在初始凈漿流動(dòng)度水平。這說明減水劑分散保持性能良好。其主要原因可能是由于酯基水解產(chǎn)生羧酸根負(fù)離子，從而在開始階段流動(dòng)度上升；而后由于脫吸附和水化產(chǎn)物的消耗引起的吸附量降低，水解的羧基又起了補(bǔ)償作用，故能維持凈漿流動(dòng)度2h之內(nèi)基本不變。

2.3聚羧酸系高效減水劑摻量對(duì)水泥凈漿適應(yīng)性能的影響

減水劑摻量是考察減水劑經(jīng)濟(jì)性的一項(xiàng)重要指標(biāo)，本文以最優(yōu)點(diǎn)實(shí)驗(yàn)所合成的減水劑來考察高效減水劑摻量對(duì)水泥凈漿分散性能的影響。

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聚羧酸系減水劑在在摻量低于0.6%的情況下，凈漿流動(dòng)度隨減水劑量的增加而提高，但當(dāng)摻量高于0.6%時(shí)，其凈漿度基本不變。該減水劑在較低摻量 0.6%下，w/c（水灰比）為0.3時(shí)初始凈漿流動(dòng)度達(dá)到256mm，并且沒有發(fā)現(xiàn)泌水現(xiàn)象。這主要是因?yàn)榫埕人嵯蹈咝p水劑具有獨(dú)特的梳型結(jié)構(gòu)，主鏈上有多個(gè)功能基團(tuán)，而且極性較強(qiáng)；側(cè)鏈上也帶有功能基團(tuán)，并且支鏈較長，數(shù)量較多；疏水基分子鏈較短，數(shù)量也較少。

2.4聚羧酸系高效減水劑溶液的流變性分析

流變是指物質(zhì)在外力作用下的變形和流動(dòng)性質(zhì)。按作用方式的不同，流動(dòng)可分為剪切流動(dòng)和拉伸流動(dòng)，相應(yīng)地有剪切黏度和拉伸黏度。前者為切應(yīng)力與切變速率之比；后者為拉伸應(yīng)力與拉伸應(yīng)變速度之比。聚合物的結(jié)構(gòu)不同，流動(dòng)性就不同，聚合物溶液，大多數(shù)是屬于假塑性液體，其剪切黏度隨剪切應(yīng)力的增加而降低。本文所合成的減水劑產(chǎn)品在反應(yīng)后期黏度較大，對(duì)傳質(zhì)、傳熱等可能產(chǎn)生影響，因此測(cè)量減水劑的流變性能具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。

在較低剪切速率下，減水劑具有較高剪切黏度，隨剪切速率增大，由于分子鏈解纏，剪切黏度迅速下降，表現(xiàn)出剪切變稀現(xiàn)象。可以判斷本實(shí)驗(yàn)合成的減水劑聚合物溶液為假塑性流體。

3.結(jié)論

1)在低摻量（0.6%），低水灰比（w/c=0.3）時(shí)所合成的聚羧酸系高效減水劑具有很好的分散保持性能，2h后凈漿流動(dòng)度基本無損失。

2)所合成的聚羧酸系高效減水劑在低摻量下具有較高的凈漿流動(dòng)度，在摻量小于0.6%下，流動(dòng)度隨摻量增加而增加，摻量高于0.6%時(shí)，流動(dòng)度增加不明顯?？梢源_定其飽和摻量為0.6%。

4結(jié)術(shù)語

近年來,高性能混凝土已廣泛應(yīng)用在工程中，施工單位在配置高性能混凝土?xí)r會(huì)遇到外加劑不相適應(yīng)的情況。雖然目前還不能從理論上來解釋這一現(xiàn)象,尤其是目前大量使用的聚羧酸外加劑對(duì)材料中的因素相當(dāng)敏感。在工程實(shí)踐中,由于受地理?xiàng)l件等因素的限制,改變混凝土中的原材料比較困難,因此外加劑廠家就應(yīng)從改變有效成分,摻量,復(fù)合成分等方面著手調(diào)配出符合高性能混凝土拌合物要求性能的指標(biāo)。施工單位也應(yīng)從材料著手,比如砂石含泥量,碎石級(jí)配,膠凝材料的技術(shù)要求,水的技術(shù)指標(biāo)等是否符合規(guī)范要求,在材料符合規(guī)范的基礎(chǔ)上,適當(dāng)調(diào)整混凝土配合比,減小聚羧酸減水劑的不適應(yīng)性,使其在高性能混凝土中發(fā)揮它的優(yōu)勢(shì)作用。