聚羧酸高性能减水剂应用中的若干问题

摘要：根据聚羧酸高性能减水剂不同于普通减水剂的特点，对其现阶段在混凝土中应用存在的若干问题进行了论述，对于保证混凝土和建筑工程质量具有现实的意义。

关键词：聚羧酸；减水剂；混凝土

中图分类号：TU37文献标识码： A 文章编号：

0 前言

随着混凝土技术的发展，今后混凝土不但性能要高，而且必须向着绿色的、与环境和谐相处的可持续发展方向发展。聚羧酸系减水剂做为第三代减水剂，由于它在高性能混凝土中发挥了不可替代的优势，本身与环境友好的特点，在国内外已得到了普遍的认可。国内最近几年发展势头迅猛，进入商品领域的生产厂家由几家发展到了数百家，产品进入了各种工程用混凝土领域。国内发达地区近年建设的一些标志性工程几乎都使用了聚羧酸系高性能减水剂，如上海磁悬浮列车轨道梁工程，北京奥运主场馆工程、三峡工程、首都国际机场扩建工程等，都取得了满意的效果，同时也积累了许多应用技术方面的经验，也发现了不少应用技术中的新问题。

笔者有机会接触到了一些聚羧酸系高性能减水剂应用技术工作，在叹服聚羧酸系高性能减水剂优越性能的同时，也发现了一些应用当中出现的各种问题，这些现象的出现对习惯于应用以萘系为主的高效减水剂的人会感到非常不合常理，或者叫做在我们的预料之外，这与我们对聚羧酸系高减水剂原来过高的期望值产生了差距。当混凝土出现了性能方面的问题，人们首先向外加剂供应方提出要求，而外加剂厂商也习惯了立即用各种复配手段来满足要求，很少考虑其它方面的原因，只在复配原料及相对掺量上去做文章，往往效果欠佳。那么如何正确的使用聚羧酸系高减水剂使之发挥更好的效果，笔者注意到了以下几个方面：

1、聚羧酸系减水剂有着不同于第一、二代减水剂的作用机理，实际上聚羧酸系高减水剂是由一种全新理念来研制的，它不同于第二代高效减水剂之处就在于：一是分子结构的多样性和可调节性，或叫做可以根据性能要求来设计分子结构。二是把高效减水剂的优点进一步浓缩和提高，并且在生产过程中实现了绿色无污染。

从减水剂的作用机理上，聚羧酸系减水剂集中体现了表面活性剂分子中活性基团的多样性。不但活性基团的种类多且这些基团不仅集中在分子主链上，更活跃在嫁接于主链的侧枝上。形成极性较强的分子主链，以及带有亲水性的有一定长度和数量的侧链，分子结构呈梳型。主链很强的极性阴离子“锚固”基团用以吸附在水泥颗粒上，由众多支链支撑的向外伸展的梳齿结构为水泥粒子的进一步分散提供了充分的空间排列效应。相比于萘系高效减水剂的双电层电性斥力作用，空间位阻作用使分散保持的时间要长得多。适当的改变聚羧酸系高减水剂梳型结构，使侧链的密度与长度适当变化时，又可得到适用于预制构件用的高减水，高早强型减水剂。

由此不难看出，聚羧酸系减水剂它的特点在于，可以按要求来调整、改变分子结构，达到改变性能的目的。而不是用简单复配来改性，基于这种认识，或许对我们今后应用技术的提高有所启发。

2、聚羧酸系减水剂对胶结材料的适应性问题

工程应用中表现为，不同水泥，不用粉煤灰聚羧酸系减水剂也有适应性问题，尤其是对粉煤灰更为“挑剔”，而磨细矿粉适应性要好一些。水泥的适应性主要表现于：不同品种水泥，聚羧酸系高减水剂的饱和和点有很大差别，举例；中联水泥掺1.%时（20%浓度）效果就很好，而湖波水泥掺则需掺1.2%。而且在混凝土饱和点附近变化十分明显，例如湖波水泥在掺1.0%到1.1%时变化均不明显，只有加到1.2%，才表现出较好的状态，一旦超过1.2%时又会很快泌水，对掺量变化很敏感，因此对不同水泥找饱和点十分重要。

聚羧酸系减水剂与粉煤灰也有适应性问题，一级灰适应性好，二、三级灰不适应情况较多，此时即使加大聚羧酸的掺量效果也不明显。究竟是粉煤灰中的哪些成分的影响，尚需进一步研究。

3、砂子的含泥量问题

当砂子的含泥量较高时，聚羧酸系减水剂的减水率会明显降低。使用萘系减水剂往往用增加一些掺量来解决。聚羧酸系减水剂在增加掺量时变化不明显，很多的情况是当流动度还没有达到要求，混凝土已经开始泌水了。此时再用调砂率或是增加含气量，或是加增稠剂效果都不会很好。最好的办法还是降低含泥量。

4、引气性问题

聚羧酸系减水剂在生产过程中往往会保留一些降低表面张力的表面活性成分，因此它具有一定的引气性。这些低表面张力的成分不同于传统的引气剂，引气剂的生产过程中由于考虑到了产生稳定、细小、封闭气泡的一些必要条件，引气剂中会增加这些有效成分，从而使带入混凝土的气泡既能满足含气量的要求，又不会对强度等性能产生不利影响。聚羧酸系减水剂在生产过程中，含气量有时可高达8%左右，如果直接使用对强度影响是不利的， 因此目前采取的做法是先消泡、再引气。不同分子结构的聚羧酸系减水剂对不同的引气剂也是有选择性的，而且与搅拌方式很有关系。例如在试验室中试配混凝土含气量可以满足要求，到现场浇注时再取样，含气量就变了，这一点尤其要引起注意。其原因可能是由于搅拌方式，搅拌时间所引起的。

5、聚羧酸减水剂的掺量问题

公认聚羧酸减水剂的掺量低，减水率高、坍落度保持好。但在应用中也出现以下问题：

5.1掺量在水胶比小时十分敏感，且表现出有更高减水率，而在水胶 比大时（一般>0.4以上时）,减水率及其变化就不那么明显了。究其原因可能与聚羧酸系减水剂的作用机理有关,它的分散、保持作用在于分子结构形成的空间位阻效应，大水胶比时水泥分散体系中已经有足够水分子的间隔作用，因此聚羧酸分子的空间位阻作用自然就要小一些了。

5.2胶凝材料用量大时掺量影响更为明显而胶凝材料总量小时差一些。在相同条件下，当胶凝材料总量400㎏/ m3时的减水率,而且在水胶比大，凝材料用量小时还会有叠加的效果。这说明聚羧酸系减水剂的应用也是有它的范围的。实际上这种减水剂就是针对高性能混凝土而研制的，所以无论从它的性能上、价位上它都更适合于应用于高性能混凝土。

6、关于聚羧酸系减水剂的复配问题

自从高效减水剂问世以来，为了进一步改善它的性能，也为了降低一定的成本，常常采用不同的外加剂进行简单的复配使用，这种复配往往能取得1+1>2的作用,通常称之为超叠效应。目前使用的除聚羧酸系减水剂以外的减水剂几乎很少有单独使用的,近二三十年来我国的外加剂复配技术应当说是国际领先的。在很多生产商和用户的潜意识里，任何混凝土性能方面的要求都可以用复配技术来解决。这种思维方式同样应用于聚羧酸系减水剂时就出现了问题。

6.1 首先它完全不能与萘系减水剂复配，两种减水剂若使用同一设备，在未彻底清洗干净时也会产生影响。因此现在往往要求聚羧酸系减水剂最好单独使用一套设备。聚羧酸系减水剂与其他减水剂复配虽然没有像萘系那样完全不相容，但效果显然不理想。笔者认为这种复配方法是不适合聚羧酸系减水剂的。这种减水剂研制的初衷就是通过分子结构的设计来满足混凝土性能要求，因此聚羧酸系减水剂是以分子结构的可设计和多样性来满足不同的要求。针对目前情况，如果选用聚羧酸系减水剂，最好不要复配其它减水剂。但是不同类型的聚羧酸系减水剂利用其性能互补是可以复配的。

6.2与其它外加剂复配：

由于聚羧酸系减水剂的结构特点，它与其他外加剂相容性都较其它高效减水剂差。目前的使用情况与聚羧酸盐复配相容性较好的有引气剂，很大的原因是引气剂的掺量低，首先能与聚羧酸系减水剂“相溶”才能进一步相容，互补。其次缓凝剂中的葡萄糖酸钠相容性也较好。而与其他的无机盐类外加剂相容性很差。如早强剂、防冻剂等，首先是溶解性能很差，很难复配。例如：为了提高液体速凝剂的性能，曾试验复配各种减水剂，结果发现聚羧酸系减水剂由于相容性差，在搅拌过程中形成油状物漂浮在表面。在按传统的方法复配防冻剂时也遇到了不相容的问题。因此想用传统的简单复配方法来对聚羧酸系减水剂改性的做法是不合适的。

7、关于聚羧酸系减水剂的PH值问题

目前所能见到的聚羧酸系减水剂产品，其PH值较之其他高效减水剂都偏低，有些只有6—7，因此都要求贮存于玻璃钢、塑料等容器中，而不能长期的放于金属容器中。一方面会引起聚羧酸系减水剂变质、另一方面长期的酸蚀、金属容器的寿命及贮运系统的安全性存在问题。由此又引伸出另一个问题：关于使用聚羧酸系减水剂的混凝土的长期安全性问题；偏酸性外加剂的使用会否对混凝土中的钢筋产生不良影响？又会影响到何种程度。会不会加速了混凝土的中性化，对混凝土的耐久性有没有影响。这些问题因为聚羧酸系减水剂的应用时间还不长，有些长期性能尚没有表现出来，曾有人发出过质疑，但尚无人能回答。

8结语

聚羧酸系减水剂作为新一代高性能混凝土用减水剂无疑具有突出的优势和强大的生命力。但任何新生事物也都具有它的两面性，只有善于发它的优势，改进它的不足，正确认识应用它才能取得最大的效果，从而保证混凝土和建筑工程的质量。今后如何进一步针对性的开展聚羧酸系减水剂的生产与应用技术的研究将是任重而道远的。

参考文献：

混凝土外加剂GB8076-2008

普通混凝土配合比设计规程JGJ55-2011