聚羧酸高性能減水劑及應(yīng)用

1、聚羧酸高性能減水劑及應(yīng)用聚羧酸類減水劑以其優(yōu)越的性能和無污染生產(chǎn)，近年來在國外發(fā)展很快，尤其在日本，聚羧酸與萘系的使用比例已經(jīng)超過7：3。聚羧酸類減水劑從分子結(jié)構(gòu)、作用原理和在混凝土中的表現(xiàn)行為與傳統(tǒng)減水劑有很大區(qū)別，因此，正確認(rèn)識和合理使用是推廣聚羧酸減水劑應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)。作者積累了三年來生產(chǎn)和應(yīng)用lex-9系列聚羧酸減水劑的經(jīng)驗，希望通過交流對這類新型減水劑在我國的發(fā)展有益。一、聚羧酸類減水劑 聚羧酸類減水劑是一種分子結(jié)構(gòu)為含羧基接枝共聚物的表面活性劑，在混凝土中有很高而又相對持久的減水作用?？梢栽趪鴥?nèi)外文獻(xiàn)中查閱到數(shù)十種具有上述分子結(jié)構(gòu) 特征的表面活性劑，其中有：馬來酸（酯）接

2、枝共聚物、丙烯酸酯接枝共聚物，含末端磺酸基接枝共聚物，不飽和聚醚接枝共聚物等等。所有這類共聚物都形成“梳 狀”或“樹枝狀”支鏈結(jié)構(gòu)，所不同的是主鏈和支鏈的長短，剛度、形態(tài)、極性等不同。 萘系減水劑是一種典型的離子型分散劑，一旦進(jìn)入水泥水體系中，立即形成吸附層（雙電層），從而使顆粒表面靜電斥力增加而達(dá)到分散效果。聚羧酸類減水劑進(jìn)入 水泥水體系中行為要復(fù)雜得多，第一，它的主鏈和支鏈都有選擇性的吸附；第二，不同基團(tuán)可能形成強(qiáng)弱不同的雙電層使顆粒相斥；第三，吸附后在顆粒表面形成 立體的大分子層，以位阻效應(yīng)使顆粒難以團(tuán)聚。多數(shù)專家認(rèn)為位阻效應(yīng)是聚羧酸減水劑持久分散水泥顆粒的

3、主要作用。 正因如此，不同分子結(jié)構(gòu)聚羧酸接枝共聚物對水泥顆粒的吸附、分散作用不完全一樣，尤其對不同成分、不同大小的顆粒作用不盡一樣。聚羧酸減水劑產(chǎn)品就是選擇一種或數(shù)種共聚物（或不同分子量的共聚物），達(dá)到能最大程度上分散各種膠凝材料顆粒。 二、聚羧酸減水劑的基本性能 提起聚羧酸減水劑往往與“高性能”相聯(lián)系。日本jisa6204-1995標(biāo)準(zhǔn)為日本這類高性能減水劑作了界定。與其他標(biāo)準(zhǔn)相比，它在流動度減水率及流動度保持，含氣量及含氣量變化方面提出了比其他減水劑更高的要求。 表一1是近幾年來收集到十多種聚羧酸減水劑，用jc473-2001標(biāo)準(zhǔn)建議配合比，對其主要性能測試結(jié)果例舉一部分如下： 型號來源折

4、固減水率1小時坍落度損失28天和易性摻量強(qiáng)度比評述sp-8n進(jìn)口0.17275128好ex-1進(jìn)口0.16300125好hp-11進(jìn)口0.2263.5121好adva進(jìn)口0.18332133好malialim a20進(jìn)口0.19294141好sp1進(jìn)口0.18282.5132好lex-9h國產(chǎn)0.19305135好氨基磺酸萘系國產(chǎn)0.45246130有泌水萘系國產(chǎn)0.72316126較差根據(jù)以上試驗結(jié)果表明，聚羧酸減水劑應(yīng)該具有高性能的技術(shù)指標(biāo)，特別必須達(dá)到以下幾方面技術(shù)要求：a、高減水率：用gb80761997標(biāo)準(zhǔn)檢測，減水率應(yīng)在24左右或以上，用jc473-2001標(biāo)準(zhǔn)檢測，坍落度增加值應(yīng)

5、>12cm, b、流動度保持好：日本標(biāo)準(zhǔn)jisa6204-1995中規(guī)定坍落度經(jīng)時損失60mm，可以成為衡量流動度保持的指標(biāo)。 c、摻量?。壕埕人釡p水劑折合固體摻量一般不大于膠凝材料重量的0.25。 d、和易性好：摻聚羧酸減水劑混凝土在一般情況下，其擴(kuò)展度、粘聚抓底現(xiàn)象和泌水應(yīng)優(yōu)于相同情況的摻萘系減水劑混凝土。 三、若干應(yīng)用技術(shù)問題 1、水泥適應(yīng)性 水泥和膠凝材料成分復(fù)雜多變，從吸附一分散機(jī)理來看，不可能找到一種什么都適應(yīng)的減水劑，因此，聚羧酸減水劑盡管具備比萘系更廣泛的適應(yīng)性，但仍可能對部分水泥適應(yīng)性差。這種適應(yīng)性大多反映在：減水率降低和坍落度損失增加，有的兩者都有，也有的只反映在其中

6、一方面。 即使是同一種水泥，球磨到不同細(xì)度時，減水劑的作用也會不同。 表2 是把海螺水泥磨至不同細(xì)度，用調(diào)整工藝改變減水劑聚合物成分來檢驗其適應(yīng)性。聚合物比水泥比表面積384水泥比表面積455水泥比表面積500（a:b）減水率1小時坍落度損失減水率1小時坍落度損失減水率1小時坍落度損失10:0029-2525.6-5520.8-1158.5：1.528.30±29.1-4025.1-607.0：3.024.5-40261028.8-15就lex-9聚羧酸減水劑而言，它對華北地區(qū)的某些水泥和摻合料的適應(yīng)性相對較差。解決適應(yīng)性的辦法有三種： a、適當(dāng)增加摻量，特別采用滯后摻加方

7、法比較有效。 b、適當(dāng)添加其它組份，尤其在坍落度損失較大的情況下，添加一些傳統(tǒng)緩凝組分，大多可改善。 c、改變聚合物成分，在合成過程中調(diào)整某些組分往往有可能使其適應(yīng)性完全變化。 在目前條件下，采取前2種辦法比較簡單有效，隨著對聚羧酸類減水劑研究深入，生產(chǎn)和管理水平提高，應(yīng)用規(guī)范的擴(kuò)大，第三種辦法將逐步成為現(xiàn)實可行。 2、配伍效應(yīng) 水泥顆粒對高分子材料的吸附有選擇性，因此，不同減水劑組分或者不同減水劑混用時就存在互相匹配與否的問題。把聚羧酸減水劑與現(xiàn)有常用減水劑和常見調(diào)凝劑等復(fù)配，得出以下配伍表，表中表示可以相容，表示匹配效果好，×表示匹配效果不好，××表示絕對不可

8、相混。萘系氨基磺酸鹽脂肪族木鈣木鈉三聚氰胺皂角引氣劑lex-9×××××××3、含氣量 從可泵性和耐久性角度來看，適當(dāng)增加引起性是有利的，日本的許多聚羧酸減水劑引氣性都比較大，在不需要引氣時，加入消泡成分。 在聚羧酸減水劑分子設(shè)計和工藝選擇時，可以選定其引氣性的基本范圍，如lex-9就是根據(jù)大多數(shù)應(yīng)用狀況，選擇基本引氣性在3-5之間，可以通過消泡措施使其含氣量控制在2.5-3.5范圍內(nèi)。在特殊需要的情況下，可以通過工藝調(diào)整，把lex-9的引氣量提高到7-8。 4、用水量的敏感性 由于采用聚羧酸減水劑后，混凝土的用水量大幅度減

9、少，單方混凝土的用水量大多在130-165kg；水膠比為0.3-0.4，甚至不足0.3。在低用量水情況下，加水量波動可能導(dǎo)致坍落度變化很大，然而對強(qiáng)度的影響相對較?。ㄒ姳?）。編號泥粉煤灰砂石lex-9h坍落度r3r28n-014833010077010303.63539.850.5n-1151-77010303.616038.351.7n-2154-10303.620035.248.6n-3158-10303.622034.445.3此外，用水量的敏感性在坍落度損失方面更為明顯。在實驗室做坍落度損失試驗時，地板、工具、蒸發(fā)造成的失水，常常會導(dǎo)致很大的誤差，尤其在起始坍落度較小的時候更為明顯。

10、 多次試驗表明，在現(xiàn)場采用生產(chǎn)設(shè)備校驗坍落度損失時，比實驗室試驗結(jié)果要好得多，這與大生產(chǎn)水分散失率比相對較小有關(guān)。 5、充分發(fā)揮摻合材料優(yōu)勢 由于聚羧酸減水劑減水很多，在有些水灰比相對較大的混凝土中，水泥因為和易性要求而無法相應(yīng)減少，這時，外摻較多的粉煤灰等摻合材料，可以取代較多的水泥來達(dá)到經(jīng)濟(jì)目的。摻合材料與膠凝材料的比例，因水泥品種，摻合料質(zhì)量等因素而異，作者采用p.水泥、級混燒灰、寶鋼礦渣粉為原料，經(jīng)多次試驗，得出以下?lián)搅糠秶?，供參考。（?）在以下范圍中，混凝土的凝結(jié)、硬化與常規(guī)混凝土相仿，和易性一般都很好。 砼等級p.水泥l(xiāng)ex-9粉煤灰礦渣粉粉煤灰礦渣粉單摻pfac40以

11、下2000.7-0.930-40c40以上2000.9-1.125-35礦粉pfac40以下1500.6-0.825-3525-3560-70c40以上1500.8-1.020-3020-3050-60粉煤灰、礦渣粉與膠凝材料總量的重量百分比。 至今，絕大多數(shù)研究認(rèn)為：混凝土的水膠比和緻密程度是碳化的最主要因數(shù)，經(jīng)多次試驗證明，在上述摻量范圍中，混凝土的碳化速率沒有顯著和本質(zhì)上的變化。 選擇適當(dāng)?shù)膿胶狭先〈嘁部梢栽谠靸r上取得優(yōu)勢。 6、應(yīng)用實例簡介 三年多來，已經(jīng)生產(chǎn)和應(yīng)用lex-9系列聚酸減水劑共計近1萬噸，有代表性的工程簡介如下： a、上海磁懸浮高速列車的軌道梁混凝土等級c60，收縮、徐變比傳統(tǒng)統(tǒng)計混凝土減少約13。 b、上海東海大橋箱梁、敦柱、承臺等預(yù)制構(gòu)件 混凝土等級c35c50，水泥僅占膠凝材料的3040，氯離子滲透系數(shù)、電通量等指標(biāo)均符合要求。 c、東海大橋、杭州灣大橋（部分）水下灌注樁 混凝土等級c30c40，緩凝（>16小時）和低坍落度損失。 d、高標(biāo)號預(yù)應(yīng)力管樁 普蒸強(qiáng)度70mpa，壓蒸強(qiáng)度80mpa。 e、甬寧高速公路（高架橋） 聚羧酸復(fù)