混凝土原材料對(duì)聚羧酸減水劑應(yīng)用性能的影響探討

吳團(tuán)華

（安徽中鐵工程材料科技有限公司 安徽合肥 230022）

混凝土是建筑工程施工中不可或缺的一種原材料。在制備混凝土的過(guò)程中，為了能夠提高混凝土的性能，在加入水、石子、砂和水泥后還需額外添加減水劑。然后進(jìn)行充分的攪拌，便能極大的提高混凝土的流動(dòng)性和強(qiáng)度等性能。而在日常工作中較為常見(jiàn)的高效減水劑主要為聚羧酸減水劑。這種減水劑由于具備高減水率、高保坍性能、經(jīng)濟(jì)型好等優(yōu)勢(shì)，所以得以廣泛運(yùn)用。

1 聚羧酸減水劑的作用機(jī)理分析

聚羧酸減水劑主要由羧酸類(lèi)接枝聚合物構(gòu)成，呈淺褐色，是一種透明狀的液體。其主要的作用機(jī)理包括保持分散機(jī)理和分散機(jī)理兩種。聚羧酸減水劑目前在建筑工程領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用是因?yàn)榫埕人釡p水劑相比于普通的減水劑而言具有十分穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)；是透明的液體，便于運(yùn)輸。如此一來(lái)節(jié)省了大量的運(yùn)輸成本，同時(shí)還減少了資源的浪費(fèi)。就目前而言使用最多的聚羧酸減水劑主要是以丙烯酸為主鏈，但是發(fā)揮作用的是羥基和羧基分子，這兩種分子可以和混凝土中的水分子進(jìn)行結(jié)合，進(jìn)而促使混凝土中的絮凝結(jié)構(gòu)遭到破壞，以至于混凝土的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，這樣一來(lái)讓混凝土凝結(jié)硬化速度變快。聚羧酸減水劑中的有關(guān)化學(xué)分子會(huì)與水泥粒子進(jìn)行結(jié)合，這樣會(huì)加快混凝土的流動(dòng)性，進(jìn)而得到想要的理想狀態(tài)，也能進(jìn)一步的凸顯出混凝土的特性。然而在實(shí)際使用聚羧酸減水劑的過(guò)程中，這種減水劑在混凝土的使用過(guò)程中對(duì)外界的溫度范圍要求較高。無(wú)論是施工溫度過(guò)高還是過(guò)低都會(huì)對(duì)聚羧酸減水劑的特性造成影響，以至于無(wú)法達(dá)到理想效果。

2 不同摻量的減水率

本文通過(guò)選取十種減水劑（PCE-1～PCE-10）進(jìn)行分析，具體的減水率如圖1 所示。

圖1 不同摻量減水劑下的減水率

當(dāng)聚羧酸減水劑的摻量在0.15%時(shí)，PCE-1 和PCE-2、PCE-4，PCE-6、PCE-7 的減水率均高于20%，表現(xiàn)出了較高的減水率；一旦聚羧酸減水劑的摻量越高，即達(dá)到了0.2%時(shí)，這幾種減水率也會(huì)越高（25%～30%）；當(dāng)聚羧酸減水劑的摻量在不高于0.3%，不低于0.25%時(shí)，PCE-2、PCE-4，PCE-6、PCE-7 和PCE8，這幾種減水劑的減水率均達(dá)到了（30%～35%）。

3 混凝土原材料對(duì)聚羧酸減水劑的影響分析

3.1 水泥對(duì)聚羧酸減水劑的影響

普通的木質(zhì)素磺酸鹽系減水劑、萘系減水劑和聚羧酸系減水劑相比有著本質(zhì)上的區(qū)別。聚羧酸系減水劑具有環(huán)保無(wú)危害、保坍能力強(qiáng)和減水率高等優(yōu)勢(shì)，所以被得以廣泛應(yīng)用。但這種減水劑也存在著一定的缺陷性，即適應(yīng)性不良的問(wèn)題，但這也是普通減水劑的共性缺陷。譬如在應(yīng)用某種水泥時(shí)可能會(huì)有水泥漿流動(dòng)性差和減水效果差等特征，而造成這種現(xiàn)象產(chǎn)生的主要原因是由于物質(zhì)本身的分子結(jié)構(gòu)性質(zhì)造成的，除此之外還和水泥的成分以及表面特性等有關(guān)。

3.2 細(xì)集料對(duì)聚羧酸減水劑的影響

機(jī)制砂和天然砂是混凝土中較為常用的細(xì)集料，是制備混凝土的原材料之一。而天然砂分為河砂、山砂和海砂三種類(lèi)型。但需要注意的是在制備混凝土的過(guò)程中切勿大量使用聚羧酸系減水劑，一旦過(guò)量必然會(huì)和細(xì)集料發(fā)生反應(yīng)，不但會(huì)對(duì)混凝土的坍落度造成影響，而且還會(huì)對(duì)混凝土的強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響。除此之外，影響混凝土和聚羧酸系減水劑適應(yīng)性的另外一個(gè)重要因素是砂中的石粉含量。如若在制備混凝土的過(guò)程中使用了高石粉含量的砂，極有可能會(huì)對(duì)混凝土的流動(dòng)性產(chǎn)生一系列的影響。另外細(xì)集料的其他特性也會(huì)對(duì)混凝土和聚羧酸系減水劑適應(yīng)性產(chǎn)生影響，譬如砂子的粗細(xì)程度。一般來(lái)說(shuō)，若砂的細(xì)度小于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)會(huì)造成混凝土出現(xiàn)流動(dòng)性快速損失的情況，與此同時(shí)砂率以及海砂中殘留的硫酸鹽和氯離子等均會(huì)對(duì)聚羧酸系減水劑的適應(yīng)性產(chǎn)生一定程度的影響。

除了上述幾點(diǎn)影響因素外，砂石中泥的含量也會(huì)對(duì)聚羧酸系減水劑的適應(yīng)性以及使用性能產(chǎn)生影響。其主要是由于泥土具有較強(qiáng)的吸附力，而這種強(qiáng)大的吸附力會(huì)影響到減水劑的減水率。對(duì)于不同的物質(zhì)的含泥量也會(huì)不同。一般來(lái)說(shuō)，砂石中的泥土的含量會(huì)對(duì)聚羧酸減水劑的作用較大，當(dāng)砂石中的含泥量超過(guò)了3%時(shí)，其減水劑的作用性能會(huì)顯著的得到下降，即便是加入適量的摻量也不會(huì)促使混凝土的流動(dòng)性增強(qiáng)。

3.3 粗骨料對(duì)聚羧酸減水劑的影響

影響聚羧酸減水劑的另外一個(gè)重要因素是粗骨料。而這種表現(xiàn)主要是體現(xiàn)在石子的級(jí)配及針片狀含量上。即便為級(jí)配相同的石子，若石子的針片狀含量有所上升，那么混凝土的流動(dòng)速度必然會(huì)有所放緩，而擴(kuò)展度下降有可能會(huì)導(dǎo)致泌水或者離析。除此之外，不同粗細(xì)程度的粗集料吸水率也會(huì)不同。一般來(lái)說(shuō)，細(xì)骨料的吸水性要高于粗骨料，即便是對(duì)減水劑的含氣量或者摻量作出改變也無(wú)法達(dá)到預(yù)期目的，只有調(diào)整混凝土的配合比才能得以改變。所以在實(shí)際的施工過(guò)程中務(wù)必要結(jié)合原材料的實(shí)際情況來(lái)不斷調(diào)整石級(jí)配以及砂的含泥量，并尋求最佳的解決方案。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在制備高性能混凝土的過(guò)程中外加劑發(fā)揮出了至關(guān)重要的作用，因而為制備混凝土過(guò)程中不可或缺的原材料。當(dāng)前聚羧酸減水劑由于具備諸多優(yōu)勢(shì)所以被得以廣泛應(yīng)用，而為了能夠更好的推動(dòng)這種減水劑的進(jìn)一步發(fā)展，必須要對(duì)混凝土的原材料對(duì)聚羧酸減水劑作用機(jī)理和影響進(jìn)行深入研究，同時(shí)還要重點(diǎn)掌握其規(guī)律，便于后期可以制備出高性能的聚羧酸減水劑。