聚羧酸減水劑民用化存在的問題及對策研究

陳宜濱

（科之杰新材料集團有限公司，福建 廈門 361101）

1 引言

聚羧酸減水劑是新時期提出的一種全新高性能減水劑。該減水劑在實際應用過程中，不僅摻量相對較低，而且保坍性良好。同時，其自身的收縮率較低，性能化潛力相對較大，具有分子結構可調節性的特征。因其在具體應用過程中的優勢和特點比較多，已經逐漸成為現階段以及未來整個行業的主要發展方向。聚羧酸減水劑在應用時的優勢和特點已經受到業界的廣泛認可，其可以實現高強度、高體積穩定性等外加劑的有效配制。如今廣泛應用在高鐵、橋梁等各種不同類型的大型工程項目建設中。

2 研究聚羧酸減水劑民用化問題與對策的重要性

結合建筑行業發展現狀分析，預拌混凝土是新時期發展的重要趨勢，也是推動建筑行業現代化發展的重要前提條件。預拌混凝土的應用和推廣，不僅為工程施工質量提供保證，還可以對施工進度、施工環境等進行有效控制，避免出現一系列問題。相關數據統計結果顯示，2010年，全國混凝土總產量4.5×1010m3，預拌混凝土的占比總量1.08×1010m3。2020年，預拌混凝土峰值范圍在1.5×1010～1.7×1010m3。預拌混凝土良好的發展前景，促使諸多聚羧酸減水劑生產廠家欲從中獲益，逐漸朝著該市場進行轉移，這也從另一方面推進了聚羧酸減水劑民用化。

3 聚羧酸減水劑的民用化現狀

聚羧酸減水劑在實際應用過程中，自身的使用性能逐漸得到優化和完善，現有技術越來越成熟。這種類型的添加劑在具體應用過程中，已逐漸成為橋梁等重大工程項目在規劃和建設中地首選。尤其在混凝土拌制過程中，提出了很多嘗試方案，部分地區與傳統減水劑結合后在一些中低強度等級的預拌混凝土中操作使用。第一種方式就是配制成低濃度的中效減水劑，可以直接取代萘系減水劑的應用，其自身的減水率為20%左右。混凝土的配合比在其中保持不變，混凝土的和易性以及強度等與傳統的減水劑混凝土配制相比基本相同，混凝土在其中的綜合成本投入保持不變。第二種就是充分發揮聚羧酸減水劑自身的高效減水作用，使混凝土用水量大幅降低。尤其是在水膠比相對較低的情況下，可以從根本上保證礦物的摻合料比例得到有效提升，同時還可以提升砂率，有效控制混凝土綜合成本。

預制混凝土原材料本身具有一定波動性，受不同地域環境等諸多因素的影響，材料之間具有明顯的差異性。同時，技術人員在認知方面存在一定的局限性，操作水平普遍偏低，在聚羧酸減水劑的實際應用過程中易產生一系列問題，直接影響聚羧酸減水劑的使用效果。只有積極處理這些問題，才能保證聚羧酸減水劑的應用效果，將其在預拌混凝土中的作用充分發揮出來。

4 聚羧酸減水劑問題的控制對策

4.1 膠凝材料適應性

雖然聚羧酸減水劑發展前景較好，但在實際應用過程中仍需對其存在的諸多問題進行分析、改進，以避免造成嚴重經濟損失。經過對比分析發現外加劑與水泥的適應性是聚羧酸減水劑在應用時常見的問題。水泥主要是由礦物組合而成，其中的堿含量、石膏的不同種類等都會直接影響到外加劑、水泥的適應性。由于水泥成分本身具有一定的復雜性，而現有的測試分析手段又存在一定的局限性，針對聚羧酸減水劑與水泥無法適應的問題進行處理時難度很大，沒有符合實際要求的儀器設備可以對其原因進行精準判斷和分析。在這種情況下，只能通過對一些信譽度相對良好、質量有保證的廠家進行實地考察，與其建立合作關系，以盡可能降低適應性差的問題。

4.2 相容性

傳統的脂肪族、密胺系等減水劑可以直接按照不同類型減水劑在實際應用中的性能特點進行任意比例的互溶和利用。這樣可以有效控制成本，使其性能揚長避短。但是，在利用聚羧酸減水劑后可以明顯看出，該減水劑對復配的組成部分具有非常強的選擇性特征。如果單純從溶液自身的互溶性角度分析，無法實現有效的復配。而如果從塑化效果的角度分析，聚羧酸減水劑在與萘系進行復配時，其對于塑化效果、坍落度的保持性會產生明顯的不良影響。綜合這兩方面因素可以發現，只有木質素與聚羧酸減水劑之間可以實現有效的復配。

在分析減水劑的復配改性技術時發現，這些技術多數情況下都是在木質素磺酸鹽等傳統的減水劑基礎上實現的。由于聚羧酸減水劑的分子結構、作用機理等與傳統外加劑相比，存在非常明顯的差異性，因此，單純的“復制、粘貼”，無法保證復配技術的應用效果。如果直接將羧酸與常規的無機鹽進行復配，會出現不相溶的情況，甚至有可能直接威脅到整個產能。必須結合實際情況，保證其自身的復配效果，這樣既可以實現緩凝功能，還可以發揮聚羧酸減水劑的應用效果。

4.3 檢測控制

通常情況下，混凝土單位對水利凈漿流動度等方式的使用范圍較大，可以有效處理應用外加劑時存在的減水率差異等因素。聚羧酸減水劑自身適應性較強，整個操作過程比較便利。經大量數據對比分析后發現，實踐中應用聚羧酸減水劑時，如果受到外加劑分子結構的影響，其自身的減水率并不會呈現出非常明顯的相關性，砂漿的減水率與混凝土減水率具有一致性，但是，在絕對值方面會存在明顯的不同。此外，在整個實際配合比過程中，聚羧酸減水劑自身減水率效果會受到拌合物攪拌時間、溫度等諸多因素的影響。所以，必須對現場各種不同類型原材料、具體配合比等進行測試分析，根測試結果可以全方位有效分析和評價聚羧酸減水劑。

4.4 敏感性控制

砂、石在混凝土組成材料中的占比相對較高，可達70%以上。砂、石的材質易受產地、采集等因素的影響而發生變化。尤其是黏土本身就是混凝土制備過程中非常重要的一部分，經過實際分析和研究得出，黏土含量高對于混凝土自身的性能具有很大優勢。因黏土本身的強吸水性，在摻入過程中，勢必會直接影響混凝土自身的質量，對混凝土自身的流動性、保坍性產生影響，如圖1所示。

圖1 砂含泥率對不同減水劑拌制的混凝土初始坍落度的影響

5 結語

雖然推進聚羧酸減水劑民用化過程中受諸多因素影響，整體推進效果并不理想，但在實踐中要根據應用情況，不斷進行分析總結，以此實現聚羧酸減水劑的大范圍推廣，加快聚羧酸減水劑民用化的發展速度。