混凝土外加劑中的聚羧酸系減水劑檢測分析

祁海全

摘 要：聚羧酸系減水劑作為高性能混凝土的重要組成部分，越來越多地受到工程技術人員的重視，其由含有羧基的不飽和單體與其他單體共聚而成，使混凝土在減水、保坍、增強、收縮及環保等方面具有優良性能的系列減水劑。為了充分發揮其作用，本文概述了混凝土外加劑中的減水劑，闡述了混凝土外加劑中的減水劑作用，對混凝土外加劑中的聚羧酸系減水劑檢測進行了探討分析。

關鍵詞：混凝土外加劑；減水劑；作用；聚羧酸系減水劑檢測

1 混凝土外加劑中的減水劑概述

減水劑是一種在維持混凝土坍落度不變的條件下，能減少拌合用水量的混凝土外加劑。大多屬于陰離子表面活性劑，有木質素磺酸鹽、萘磺酸鹽甲醛聚合物等。加入混凝土拌合物后對水泥顆粒有分散作用，能改善其工作性，減少單位用水量，改善混凝土拌合物的流動性；或減少單位水泥用量，節約水泥。

2 混凝土外加劑中的減水劑作用分析

混凝土外加劑中的減水劑作用主要表現為：（1）分散作用。水泥加水拌合后，由于水泥顆粒分子引力的作用，使水泥漿形成絮凝結構，從而影響了混凝土拌合物的流動性。當加入減水劑后，由于減水劑分子能定向吸附于水泥顆粒表面，形成靜電排斥作用，促使水泥顆粒相互分散，絮凝結構破壞，釋放出被包裹部分水，參與流動，從而有效地增加混凝土拌合物的流動性。（2）空間位阻作用。減水劑結構中具有親水性的聚醚側鏈，伸展于水溶液中，從而在所吸附的水泥顆粒表面形成有一定厚度的親水性立體吸附層。當水泥顆粒靠近時，吸附層開始重疊，使得混凝土的坍落度保持良好。（3）接枝共聚支鏈的緩釋作用。新型的減水劑如聚羧酸減水劑在制備的過程中，在減水劑的分子上接枝上一些支鏈，該支鏈不僅可提供空間位阻效應，而且，在水泥水化的高堿度環境中，該支鏈還可慢慢被切斷，從而釋放出具有分散作用的多羧酸，這樣就可提高水泥粒子的分散效果，并控制坍落度損失。

3 混凝土外加劑中的聚羧酸系減水劑檢測分析

通過對比聚羧酸系高性能減水劑現行的國家標準《混凝土外加劑》與行業標準《聚羧酸系高性能減水劑》的異同，對混凝土外加劑中的聚羧酸系減水劑檢測進行了分析。

3.1 聚羧酸系減水劑的相關技術參數檢測分析

由于聚羧酸系減水劑的產品標準和應用技術規范是由不同的單位負責起草的，對質量要求的側重點不同，這對聚羧酸系減水劑的應用和發展有不利的影響。目前聚羧酸系高性能減水劑的相關標準包括：《混凝土外加劑》、《聚羧酸系高性能減水劑》、《混凝土外加劑應用技術規范》、《混凝土外加劑勻質性試驗方法》等。國家標準、行業標準在技術參數設置上基本類似，《聚羧酸系高性能減水劑》中明確了對甲醛含量的要求。《混凝土外加劑》中規定基準混凝土和受檢混凝土的單位水泥用量為360kg/m3，砂率為43%～47%，用水量為坍落度控制在（210±10）mm時的最小用水量。《聚羧酸系高性能減水劑》中規定，進行混凝土拌合物1h坍落度保留值測定時，受檢混凝土的單位水泥用量為390kg/m3，砂率為44%，用水量為坍落度控制在（210±10）mm時的最小用水量；進行其他性能測定時，基準混凝土和受檢混凝土的單位水泥用量為330kg/m3，砂率為38%～40%，用水量為坍落度控制在（80±10）mm時的最小用水量。這兩個標準在單位水泥用量、砂率和用水量上均存在一定的差異，在某些適應性較差的聚羧酸減水劑的檢測過程中，難免會出現采用《混凝土外加劑》檢測時合格，但采用《聚羧酸系高性能減水劑》檢測時某些參數不合格的現象。目前實現混凝土高性能化的主要手段是摻加高效外加劑和活性礦物摻合料，其中礦物摻合料已成為高性能混凝土必不可少的重要組分，它對于改善混凝土的性能起著關鍵性的作用，單純使用水泥作為膠凝材料的混凝土已越來越少，故檢測過程中的配合比應與實際使用過程中的配合比相一致，應采用工程實際使用的原材料對減水劑性能進行檢測，以確保實際工程質量。

3.2 聚羧酸系減水劑檢測中的基準水泥分析

基準水泥是檢驗混凝土外加劑性能的專用水泥。《混凝土外加劑》附錄A中規定了基準水泥的技術條件，現在基準水泥已批量生產和銷售。國家標準和行業標準均規定采用基準水泥進行檢測，不同批次的基準水泥由于化學組成和礦物組成的差異，導致基準水泥自身的需水量有一定差異，這對加水量特別敏感的聚羧酸系減水劑的檢測結果帶來不利影響。因此，提高基準水泥的穩定性是外加劑檢測中必須要解決的問題，使外加劑檢測能更真實準確地反映外加劑產品的性能，從而更好地指導外加劑產品的工程應用。目前在工程實際應用中，很多外加劑廠家會根據工程實際所用的水泥，對外加劑的配方進行改進，以改善水泥與外加劑的相容性。此時，如果仍采用基準水泥進行檢測，所得結果可能會大相徑庭。針對這些現象，要求現場抽檢試驗采用工地實際所用水泥進行檢測。

3.3 聚羧酸系減水劑檢測中的砂石骨料分析

按《混凝土外加劑》的規定，砂應符合《建設用砂》中Ⅱ區要求的中砂，但細度模數為2.6～2.9，含泥量<1%；石子為符合《建設用碎石、卵石》要求的公稱粒徑為5～20mm的碎石或卵石，采用二級配，滿足連續級配要求，針片狀物質含量<10%，空隙率<47%，含泥量<0.5%，如有爭議，以碎石檢測結果為準。按《聚羧酸系高性能減水劑》的規定，砂應符合《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》要求的細度模數為2.5～2.8的中砂；石子應符合《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》要求的二級配碎石，粒徑為5～20mm。這兩個標準對聚羧酸系減水劑檢測中所用的砂石骨料的要求基本一致。但在實際應用過程中，對碎石的要求易于滿足，而含泥量符合要求的Ⅱ區中砂則難以滿足。

3.4 聚羧酸系減水劑檢測中的攪拌時間分析

《混凝土外加劑》中規定：“外加劑為粉狀時，將水泥、砂、石、外加劑一次投入攪拌機，干拌均勻，再加入拌合水，一起攪拌2min。外加劑為液體時，將水泥、砂、石一次投入攪拌機，干拌均勻，再加入摻有外加劑的拌合水一起攪拌2min”。《聚羧酸系高性能減水劑》中規定：“先將砂、石、水泥加入攪拌機干拌10s，之后加入聚羧酸系高性能減水劑及拌合水，繼續攪拌120s”。按此規定的時間，一些聚羧酸系高性能減水劑的作用效果相當明顯，混凝土流動性很好，當再繼續攪拌時，混凝土流動性就會逐漸變差，并趨于穩定。這個現象說明，在混凝土攪拌初期，一些聚羧酸系高性能減水劑會很快產生作用，但這種作用并不穩定，經過一定時間后，其作用效果才逐漸穩定。對于另一些聚羧酸系高性能減水劑，其作用效果可能在2min之后才能顯現。如果攪拌時間控制不好，將會對檢驗結果的準確性造成不利影響。在檢測過程中還發現，摻加聚羧酸系高性能減水劑的混凝土對于用水量或外加劑摻量變化的敏感性大于摻加傳統的減水劑。

4 結束語

綜上所述，混凝土外加劑中的聚羧酸系減水劑在現行的國家標準中被列為高性能減水劑，但 是現行國家標準和行業標準由于對聚羧酸系減水劑質量要求的側重點不同，因而制定的檢測方法和要求也有較大的差異。因此在檢測過程中，應針對不同的需求執行不同的檢測方法標準，從而保證工程質量。

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