聚羧酸减水剂在预拌混凝土中应用

摘要：近年来，外加剂新品种和应用技术也得到了迅速发展，促进了混凝土施工新技术的发展。

关键词：聚羧酸减水剂；预拌；混凝土

Abstract: in recent years, new varieties and application technology also admixture witnessed rapid development, promote the concrete construction of the development of new technologies.

Keywords: gather carboxylic acid water reducing agent; Premixed; concrete

中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：

近年来，外加剂新品种和应用技术也得到了迅速发展，促进了混凝土施工新技术的发展。现在，几乎所有重要的混凝土工程、所有的混凝土搅拌站均使用各类外加剂。混凝土外加剂是提高和改善混凝土各项性能、满足工程耐久性要求的最佳、最有效、最易行的途径之一，在保证混凝土工程顺利施工和控制质量方面功效巨大，是我国优质工程建设中必不可少的新材料。混凝土外加剂是一种在混凝土搅拌之前或拌制过程中加入的、用以改善新拌和硬化混凝土性能的材料。混凝土外加剂的特点是掺量少、作用大。自20世纪30年代开始使用以来，混凝土外加剂不断得到发展和应用，已成为混凝土配比中不可缺少的组分。其产品的优劣，直接影响到我国每年投资上万亿元的基础设施混凝土工程质量的好坏、耐久性和使用寿命，影响到国家经济建设和社会效益。混凝土外加剂品种较多，功能各异。使用各种不同品种的外加剂，可以达到不同的效果。

一、聚羧酸系高性能减水剂的发展历程

自从聚羧酸减水剂发明以来，研究工作主要集中在如下几个方面：①聚羧酸系减水剂合成工艺研究以及组成和分子结构的优化，以进一步提高聚合物的减水性能和流动性保持能力；②分子结构与性能关系的研究，以及这种新型高性能减水剂的作用机理研究；③聚羧酸系高性能减水剂的应用技术研究；④聚羧酸系减水剂母液的系列化以及不同母液之间的相互复配性能；⑤聚羧酸系减水剂粉状化制备技术。

最早的聚羧酸类高效减水剂主要成分是烯烃与不饱和羧酸的共聚物，其后在共聚技术及复合改性上不断地改进，性能日趋完善。目前，聚羧酸类高效减水剂的研究仍以日本发展较快，但欧洲和中国发展速度也非常快。至1998年底日本聚羧酸系产品已占所有高性能AE减水剂的60％以上。2000年后在北美与欧洲聚羧酸类减水剂也获得了迅速发展，至2007年欧洲和北美聚羧酸系减水剂的用量已经占减水剂用量的40％左右。中国聚羧酸减水剂的用量已经超过了40万t，占减水剂总量的14％左右。但是从世界范围来看，聚羧酸系高性能减水剂的合成技术、复配技术和在水泥混凝土和各种水泥基材料中的应用技术正处在发展过程中，国内聚羧酸系减水剂的技术还处于发展的初级阶段。中国在20世纪80年代开始跟踪国外防止混凝土坍落度损失的外加剂，并在1990年召开的第四届全国混凝土外加剂技术交流会上介绍了国外相关的研究成果。20世纪90年代末期开始直链聚羧酸系聚合物的研究，开始阶段主要是开发用于改善萘系减水剂流动性保持能力的反应性高分子减水剂(混凝土塌落度损失控制剂)。

聚羧酸系减水剂可以与木质素类减水剂复合使用，但不能与萘系减水剂、三聚氰胺系减水剂、氨基磺酸高效减水剂复合使用，甚至搅拌了萘系减水剂的搅拌机必须彻底清洗后才能搅拌掺聚羧酸系减水剂的混凝土。原来认为聚羧酸系减水剂与水泥不存在相容性问题，实践证明聚羧酸系减水剂与水泥同样存在着相容性问题，而且聚羧酸系减水剂对砂子含泥量非常敏感，砂子含泥量大往往使聚羧酸系减水剂掺量大幅度增加。粉煤灰、粗骨料等对聚羧酸系减水剂应用性能也有明显影响。关于混凝土原材料和环境因素对聚羧酸系减水剂的应用性能的影响还在研究和实践过程中。找出聚羧酸系减水剂与混凝土原材料相容性规律，对生产应用具有重要的指导作用。

二、掺聚羧酸减水剂预拌混凝土的工程应用

目前，聚羧酸系减水剂主要应用于一些重要的混凝土工程中，如在三峡建设工程的大坝耐磨蚀混凝土中使用了意大利马贝公司的X404型羧酸系减水剂；我国首都机场新航站楼工程、京沪高速铁路、山东海阳核电厂等国家重点工程。工程现场采用集中混凝土预拌方式，聚羧酸系减水剂主要采用复合引气型或与引气剂双掺拌制泵送混凝土。混凝土应用试验证明，聚羧酸系减水剂的掺量更低，1～2h混凝土的坍落度损失较小，凝结较快，硬化强度较高，干缩率较小，冻融循环次数高于掺萘系减水剂的混凝土，说明掺聚羧酸系减水剂的混凝土具有更高的耐久性。

在我国沿海一些经济比较发达的地区，聚羧酸系减水剂正在逐渐取代萘系减水剂，如山东海阳核电厂工程大量使用了山东华伟NOF-AS系列的聚羧酸系减水剂配制高强自密实高性能混凝土，有效的克服了1号核岛CA20模块由于内部混凝土结构多为SC结构（钢板-混凝土结构），内部空间狭长、结构尺寸复杂等原因，采用常规浇筑手段不能有效地进行振捣密实技术缺陷，实现了自密实混凝土浇筑技术核电施工领域中首次应用。同时，聚羧酸系减水剂与粉煤灰或矿渣粉等矿物超细粉进行双掺，混凝土的流动分散效果良好，凝结时间正常，且强度增长明显，特别是与超细矿粉的配合使用显著提高了海工混凝土的长期耐久性能的提高。

由于实际混凝土工程中的原材料条件及应用环境都远比试验室研究情况复杂，目前应用过程中还有许多相关的应用技术需要不断地研究探讨，特别是聚羧酸系高性能减水剂对混凝土原材料的适应性问题，对用水量敏感性问题以及滞后泌水等新问题，还需要系统研究。此外，聚羧酸系高性能减水剂在普通商品混凝土中的应用技术和经济性、适合于小坍落度混凝土的坍落度保持问题等也需要开发适宜的聚羧酸系聚合物。因此，深入研究聚羧酸系减水剂和许多基础问题，提高研究的理论水平和实用化是国内混凝土化学外加剂研究人员应该重视的问题。

三、结束语

目前聚羧酸系减水剂大量应用于各种重要的工程中，并取得了理想的使用效果。而聚羧酸系减水剂在普通的土木工程中使用还不普遍，人们普遍认为PC成本高，只适合于高强混凝土、自密实混凝土、清水混凝土等高性能混凝土的配制。要大力推广聚羧酸系减水剂在混凝土中的应用，聚羧酸系减水剂仅应用于重点工程中的混凝土中是不够的，而应不断研究发展将聚羧酸系减水剂应用于普通预拌混凝土中。近几年，上海、北京和天津等地区在探索将聚羧酸系减水剂用于预拌混凝土生产，并正在探索和积累聚羧酸系减水剂的应用技术。

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