摻聚羧酸系減水劑的新拌混凝土“冒泡”現(xiàn)象的分析

1、摻聚痰酸系減水劑的新拌混凝土冒泡”現(xiàn)象的分析福州火車(chē)站改擴(kuò)建工程的主體結(jié)構(gòu)多采用耐久性混凝土，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40。混凝土原材料為：水泥：臺(tái)泥牌P.O42.5普通硅酸鹽水泥，福州臺(tái)泥水泥有限公司 生產(chǎn)；骨料：石子粒徑為531.5mm,中砂細(xì)度模數(shù)為2.7,均為福州 宏華砂石廠生產(chǎn)；粉煤灰：II級(jí)粉煤灰，長(zhǎng)樂(lè)華能電廠生產(chǎn)；礦渣微粉：S95級(jí)礦渣微粉，福建益材生產(chǎn)；外加劑：HPCA 600高效減水劑（為聚竣酸系高效減水劑），廈 門(mén)宏發(fā)先科化工建材有限公司生產(chǎn)。混凝土配合比如表1所示。按表1配合比拌制的混凝土，在出機(jī)后出現(xiàn) 冒泡”現(xiàn)象。為此， 筆者分別從原材料和配合比兩方面查找原因，并對(duì)有關(guān)問(wèn)題進(jìn)

2、行了研 究。1聚竣酸高效減水劑的作用機(jī)理（1）減水作用機(jī)理聚竣酸類(lèi)聚合物對(duì)水泥的作用，主要是由竣基（一COOH）、羥基（-OH）、胺基（一NH）和聚氧烷基（-OR） n等與水親和力 強(qiáng)的極性基團(tuán)，通過(guò)吸附、分散、潤(rùn)濕、潤(rùn)滑等表面活性作用，對(duì)水 泥顆粒提供分散和流動(dòng)性能，并通過(guò)減少水泥顆粒間的摩擦阻力， 降 低水泥顆粒與水界面的自由能，來(lái)增加新拌混凝土的和易性。同時(shí)聚 竣酸類(lèi)物質(zhì)吸附在水泥顆粒表面，竣酸根離子使水泥顆粒帶上負(fù)電荷，致使水泥顆粒之間產(chǎn)生靜電排斥作用并使之分散，從而抑制水泥漿體的凝聚傾向，增大水泥顆粒與水的接觸面積，使水泥充分水化。在擴(kuò)散水泥顆粒的過(guò)程中，放出凝聚體所包圍的游離水，改

3、善了和易 性，減少了拌水量，從而達(dá)到減水效果。(2)引氣作用機(jī)理聚竣酸類(lèi)引氣劑是具有烯丙醇聚乙二醇醍支鏈的梳形高分子聚 合物。該類(lèi)引氣劑除具有一般引氣劑的特性外，在低摻量時(shí)引氣量高、 引入混凝土中的氣泡直徑小，且具有空間位阻效應(yīng)。主鏈上的陰離子 吸附于水泥顆粒表面，支鏈的位阻使水泥顆粒分散，同時(shí)由于分子結(jié) 構(gòu)中還含有竣酸根離子、磺酸根離子等陰離子，因而工電位小于傳統(tǒng) 的陰離子減水劑，具表面活性作用更強(qiáng)，分散和分散保持性能優(yōu)異， 符合高性能混凝土和自密實(shí)混凝土對(duì)引氣劑的性能要求。2新拌混凝土產(chǎn)生 冒泡”現(xiàn)象的成因分析(1)砂、石級(jí)配過(guò)程中，空隙中存在一定量的空氣，在水泥水 化過(guò)程中被水泥漿膜層包

4、裹，產(chǎn)生氣泡，這是混凝土拌合物產(chǎn)生氣泡 的主要原因。(2)粉煤灰的特點(diǎn)在于其粒子呈現(xiàn)球形，因此被公認(rèn)為具有改 善混凝土狀態(tài)的功能、通過(guò)火山灰反應(yīng)提高混凝土長(zhǎng)期強(qiáng)度、 降低水 泥摻量從而減少因水化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量等實(shí)用價(jià)值。其缺點(diǎn)在于引氣 劑更容易吸附在粉煤灰中的未燃炭等微粒子上， 造成引氣劑摻量增加或新拌混凝土含氣量的經(jīng)時(shí)損失。(3)外加劑的種類(lèi)對(duì)產(chǎn)生氣泡數(shù)量的多少有很大影響。現(xiàn)在市 場(chǎng)上使用的外加劑基本上都是引氣型的減水泵送劑，這種外加劑加入后，在攪拌混凝土過(guò)程中能引入大量均勻分布、 穩(wěn)定而封閉的微小氣 泡。有了這些微小的氣泡，混凝土的保水性、和易性、可泵性等性能 將會(huì)大大提高，同時(shí)對(duì)預(yù)拌混凝

5、土的坍落度經(jīng)時(shí)損失率將會(huì)大幅降 低。但隨著引氣減水劑的類(lèi)型和摻量的不同， 所產(chǎn)生的氣泡的數(shù)量和 大小將會(huì)隨之改變。(4)水泥用量過(guò)大。水泥與水接觸會(huì)立刻發(fā)生水化反應(yīng)，放出 大量水化熱，而有少量分散在水中的水泥顆粒未參加水化反應(yīng)， 夾雜 著空氣依附在水泥未水化內(nèi)核邊緣，隨后在水泥顆粒表面形成水化物 膜層，水化熱反應(yīng)減慢，氣泡在膠凝體膜層圍繞水泥顆粒成長(zhǎng)。在膜 層長(zhǎng)大并互相凝結(jié)過(guò)程中，大量氣泡排出，水化放熱增加，水化物進(jìn) 一步發(fā)展填充毛細(xì)孔，氣泡被水泥漿膜層包裹著浮在表面。經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)，現(xiàn)場(chǎng)水泥、骨料、摻和料各項(xiàng)指標(biāo)均未發(fā)生大的波 動(dòng)，而每次 冒泡”現(xiàn)象均出現(xiàn)在外加劑摻量不變而其減水率變大的情 況下

6、，此時(shí)由于聚竣酸母液本身含氣量大， 使新拌的耐久性混凝土表 面形成氣泡。有的產(chǎn)品甚至在其摻量過(guò)大時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)表面冒泡的現(xiàn) 象。因此，冒泡”現(xiàn)象初步推定為外加劑的原因，其解決方法是將外 加劑的摻量減小0.1%。3試驗(yàn)驗(yàn)證對(duì)混凝土配合比做適當(dāng)調(diào)整（見(jiàn)表 2）?，F(xiàn)場(chǎng)試拌以混凝土表面 出現(xiàn)浮漿不再逸出氣泡為準(zhǔn)，證明該解決方法是否有效。試驗(yàn)結(jié)果表 明，按表2提供的配合比拌制的混凝土，表面不再出現(xiàn)集中冒泡現(xiàn)象。4結(jié)論目前合成聚竣酸高效減水劑多采用不飽和酸及其衍生物與聚乙 二醇或其衍生物共聚的方法，得到聚竣酸單體。聚竣酸系不是單一產(chǎn) 品，而是具有一定共性的系列產(chǎn)品。國(guó)際市場(chǎng)上已有近百種不同化學(xué) 成分的聚竣酸系列產(chǎn)品，按其化學(xué)組成劃分，可歸納為 4類(lèi)：不飽 和酸，如馬來(lái)酸酊、馬來(lái)酸和丙烯酸、甲基丙烯酸的共聚物等；聚 鏈烯基物質(zhì)，如聚鏈烯基炫及其含不同官能團(tuán)的衍生物共聚物；聚苯乙烯磺酸鹽或酯的共聚物；（甲基）丙烯酸鹽、酯或酰胺等共聚 物。由于聚竣酸高效減水劑具有較高的減水效果， 即使其摻量較低時(shí)， 也能使混凝土具有高流動(dòng)性，因此在合成聚竣酸高效減水劑時(shí)，出現(xiàn) 單體細(xì)微量的變化，也將會(huì)導(dǎo)致其實(shí)際作用效果（摻量）的變化。