聚羧酸系減水劑的應用

張志永(中鐵二十二局哈建集團,黑龍江哈爾濱 150000)

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聚羧酸系減水劑的應用

張志永
(中鐵二十二局哈建集團,黑龍江哈爾濱 150000)

【摘 要】目前聚羧酸系減水劑已被廣泛認為是最有前途的減水劑,但其在實際應用中仍存在復雜的、難以解決的各種問題。文章從聚羧酸系減水劑的概念特點著手,對當前聚羧酸系減水劑應用的現狀進行論述,并詳細探討應用聚羧酸系減水劑所遇到的問題以及應用聚羧酸系減水劑所能解決的問題這兩個方面,有針對性的提出可操作性的合理化建議。

【關鍵詞】聚羧酸系減水劑 遇到的問題 注意事項

1 前言

牡綏鐵路擴能改造工程在設計圖紙上對混凝土耐久性提出了要求，在該項目上得到了廣泛的應用，聚羧酸減水劑是一類分子結構為含羧基接枝共聚物的表面活性劑，分子結構呈梳型，主要通過不飽和單體在引發劑作用下共聚而獲得，是具有高減水率、有機環保且能使混凝土具有良好流動性保持效果的減水劑。

2 概念特點

聚羧酸系減水劑作為第三代新型混凝土高效減水劑，因其相對于萘系高效減水劑具有高減水率、低收縮、高強度、低泌水和坍落度損失小等優點，其生產和應用技術發展很快。目前，國內從事聚羧酸外加劑研發、生產、供貨的單位有幾十家，主要產品達十幾種。全國各大城市的許多預拌混凝土攪拌站，都已經應用或正在嘗試使用聚羧酸外加劑配制混凝土。起初，聚羧酸外加劑主要用于配制高強、自密實、高流態等特種和高性能混凝土。隨著聚羧酸外加劑生產和應用技術不斷提高，產品逐漸系列化，成本逐漸降低，聚羧酸外加劑同樣可用于配制中低強度的高性能混凝土。隨著聚羧酸外加劑的推廣應用，對其性能特點的認識也不斷深化，即聚羧酸外加劑同樣也存在與混凝土中的其它材料(尤其水泥)的適應性問題。

聚羧酸減水劑大多為淺米黃至淺棕色透明有油質感液體，末端帶磺酸基類，顏色偏深，甚至接近棕黑色。聚羧酸類聚合物對水泥有較為顯著的緩凝作用，主要由于羧基充當了緩凝成分，R-COO-與Ca2+離子作用形成絡合物，降低溶液中的Ca2+離子濃度，延緩Ca (OH)2形成結晶，延緩了水泥水化。

羧基(-COOH)、烴基(-OH)、胺基(-NH2)、聚氧烷基(-O-R)n等與水親和力強的極性基團主要通過吸附、分散、潤濕、潤滑等表面活性作用，增加混凝土的和易性。羧酸根離子使水泥顆粒帶上負電荷，從而使水泥顆粒之間產生靜電排斥作用并使水泥顆粒分散，導致抑制水泥漿體的凝聚傾向(DLVO理論)，增大水泥顆粒與水的接觸面積，使水泥充分水化。

聚羧酸類減水劑的保持分散機理可以從水泥漿拌合后的經過時間和Zeta電位的關系來說，使用萘系減水劑的混凝土經60min后塌落度損失明顯高于聚羧算混凝土。這主要是后者與水泥粒子的吸附模型不同，水泥離子間高分子吸附層的作用力是立體靜電斥力，Zeta電位變化小。

3 聚羧酸系減水劑應用的現狀

我國四橫四縱、和省會城市的客運通道，客貨共線鐵路，舊線改造鐵路，及其他的工程所以的外加劑的數字是驚人的，城際快運共1.2萬KM的快速客運網，以及2.7萬KM既有網絡線路的改造，為混凝土中的外加劑，尤其聚羧酸系減水劑的生產和應用創造了絕好的機會。國內外舉世矚目的京滬高鐵路全長1300KM，混凝土總方量8000萬m3，全部使用聚羧酸系減水劑，其用量約24萬t。哈爾濱鐵路局管轄的即將上的項目哈牡，哈佳，以及現在正在建的哈齊客專，都將使用聚羧酸系減水劑。具有巨大的潛力和發展空間，發揮著巨大的作用。

4 應用聚羧酸系減水劑遇到的問題

聚羧酸系減水劑由于在混凝土中發揮著越來越重要的作用，所以它也暴露出一系列的問題。

(1)混凝土的施工性能不穩定，波動大，容易出現離析、細骨料下沉、含氣量過大、過小等問題。出現堵管、斷樁、浮漿層厚、泌水等情況發生。

(2)摻量不穩定高效減水劑摻量過多時，水泥漿的流動度大，漿體稀薄，不足以維持與集料的粘聚，往往會引起混凝土離析、泌水，此時可以適量增加用砂量，增加膠凝材料用量或是適量減少高效減水劑用量或用水量，產生離析的混凝土拌和物有害于工程質量。

(3)和其他膠凝材料相容性。在混凝土生產中經常要摻加一些摻合料，如粉煤灰、礦渣、沸石粉等礦物摻合料，這些摻合料有時會出現外加劑適應性問題，原因是摻合料的化學成份復雜，活性不同，而出現與外加劑適應性不良的情況，表現為初始坍落度低，而后坍落度發生過大的現象。

(4)出現摻合料與外加劑適應性不好時，通常是在試驗基礎上改摻更合適的摻合料，但也可在泵送劑基礎上再摻加一定量高效減水劑，一般也能解決這個問題。但如果是水泥中摻合料與外加劑出現問題，則要考慮更換外加劑品種或對泵送劑中的某些成分進行調整。

(5)開放多功能、不同系列的聚羧酸系減水劑母體是研制高性能減水劑的基礎。我國聚羧酸系減水劑水平與國外的根本差距是國內開發的聚羧酸減水劑母體性能單一，品種不多，無法滿足不同領域不同性能混凝土的要求。對早強、緩凝、泵送等不同性能的需求，無法生產出相應的聚羧酸母體。這一點是制約我國聚羧酸系減水劑廣泛應用與發展的潛在原因。從長遠看，開發、合成、生產多元化和不同性能的系列聚羧酸系減水劑母體是發展的主要方向。

(6)聚羧酸系減水劑與水泥適應性問題，合成的單一聚羧酸系減水劑母體是很難適應的。解決這個問題的有效途徑，一是開發不同系列的母體，二是聚羧酸系減水劑的復配，以滿足不同工程對聚羧酸系減水劑的不同性能要求。工業化復配技術是聚羧酸系減水劑發展的必經階段，而現在國內聚羧酸減水劑合成廠來說，沒有必要藏著掖著，因為將來隨著聚羧酸市場越來越成熟，市場的競爭主要取決于產品的性能、價格成本，而非一般的技術。

5 應用聚羧酸系減水劑解決的問題

(1)采用先進的設備，使計量材料更加準確。根據實際情況采用間歇式拌合機或連續性拌合機

(2)按照兩種觀念增加漿體體積量，實現漿體包裹性能和混凝土流動性:1)增加膠材用量，根據外加劑摻量與混凝土流動性情況，適

當降低外加劑用量，粗骨料略調整、細骨料含量略降低，調整混凝土漿體體積；2)配合比不變，含氣量調整至配合比時狀態:增加混凝土含氣量至5.2%，外加劑用量適當調整，調整后混凝土漿體體積為0.33%g/cm3。

經以上兩種方法調整，細骨料下沉、混凝土離析得到很大改善，施工不暢現象明顯得到好轉。

(3)現場堆放聚羧酸時采用塑料或是瓷器、玻璃等材質，避免聚羧酸系減水劑與鐵制材料長期接觸。不能日光長時間暴曬，放在有棚的地方或是用苫布等材料遮蓋。牡綏鐵路擴能改造工程采用大量的塑料筒，得到了成熟的運用。由于聚羧酸系減水劑產品常常呈酸性，與鐵制品長期接觸會發生緩慢反應，有時會引起聚羧酸系減水劑性能的變弱。

(4)嚴禁其他減水劑或其他品種外加劑的混入。一是聚羧酸系減水劑的復配只能由外加劑生產廠或供應商進行，減水劑使用者，也就是混凝土制備者只需對其相關性能檢測驗收入庫，不得在其中摻加復配任何其他組分。二是混凝土攪拌設備、運輸車輛，泵送設備最好固定用于摻聚羧酸系減水劑的混凝土，當共用攪拌設備、運輸車輛和泵送設備時，必須好好清洗這些設備，驗收合格后，才能用作摻聚羧酸系減水劑的混凝土。

(5)摻加聚羧酸高性能減水劑的高性能混凝土配合比的漿集比是個很重要的參數，一般情況漿體和集料的體積比在30:65左右時混凝土工作性良好，對地下孔樁的C30或C25混凝土，漿集比降至大于等于34:66可以達到要求的工作性。小于該比例時，和易性變差，體現在漿體的量不夠。

(6)適用混凝土的標準規范很多，各類規范對配合比設計的限制規定很多很嚴格，這些限制雖然有它的科學性，但也降低了配合比設計的自由度。加快對聚羧酸高性能減水劑的相關標準制定，確保在我國的健康發展是很有必要的。

(7)加強理論和應用技術的學習和培訓。從施工到生產各個環節，為了更加、更好地推廣聚羧酸系減水劑的應用，能安全、高效地應用的做好聚羧酸技術培訓工作，加強對混凝土質量監督檢測的規定是可行的，對原材料的標準隨生產工藝技術水平的提高而提高，達到節約增效的目的。

6 結語

以上對聚羧酸系減水劑注意事項及問題等，進行了建議。隨著我國鐵路事業的蒸蒸日上，聚羧酸系減水劑技術的應用越來廣泛，具體工作中要靠我們多多分析、多總結，結合多種處理措施，讓聚羧酸系減水劑更好在實踐中使用，使工程質量得到更有效的保證。

參考文獻:

[1]聚羧酸高性能減水劑研究與工程應用.中國鐵道出版社.

[2]聚羧酸系高性能減水劑及其應用技術.機械工業出版社.