聚羧酸減水劑的合成及復(fù)配技術(shù)綜述

高淑星

山東易和環(huán)保科技有限公司，山東 濟(jì)南 271104

1 引言

高效減水劑等作為混凝土外加劑在整個(gè)工程建設(shè)中發(fā)揮著重要作用，減水劑的發(fā)展可分為三個(gè)階段：以木鈣為主的普通減水劑，到以萘系為主的高效減水劑，再到以聚羧酸系為代表的高性能減水劑，而聚羧酸高效減水劑相比前兩者具有良好的環(huán)保性能和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，被廣泛用于現(xiàn)代化混凝土工程中，其含有有害物質(zhì)量較少，且減水率高，摻量較少，能顯著提升混凝土強(qiáng)度，因而快速獲得建筑工程應(yīng)用，比如三峽工程等多個(gè)建筑工程中均使用了聚羧酸減水劑。

2 國(guó)內(nèi)外研究綜述

首先，1986 年由日本研發(fā)了親水性官能團(tuán)聚羧酸減水劑，這種減水劑具有低坍損速度和高效減水率，之后將其運(yùn)用于混凝土工程中。1995 年后，相比其他類型的減水劑，這種聚羧酸高效減水劑在工程中實(shí)現(xiàn)了廣泛應(yīng)用，占據(jù)整個(gè)建筑工程的80%。日本將這種減水劑作為高性能AE 減水劑，并在之后納入了國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，歐美對(duì)于聚羧酸高效減水劑的相關(guān)研究滯后于日本，由于美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)現(xiàn)，將聚羧酸高效減水劑加入混凝土后會(huì)影響減水性能以及混凝土沁水性能，因此使用量較少，僅達(dá)到20%左右。從國(guó)內(nèi)研究上來(lái)看，21 世紀(jì)我國(guó)在建設(shè)工程和工業(yè)生產(chǎn)中才開(kāi)始使用和研究聚羧酸高效減水劑，早期主要使用馬貝、西卡等減水劑產(chǎn)品，但由于這種材料成本高，無(wú)法實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用，只能夠利用一些大型工程建設(shè)中。伴隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，對(duì)于減水劑原材料，分子結(jié)構(gòu)，工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，之后使其成本降低可用于一般工程建設(shè)中。如根據(jù)郭廣仁等研究學(xué)者，研發(fā)了聚羧酸高效減水劑，這種減水劑相比其他減水劑來(lái)說(shuō)能夠顯著降低摻量達(dá)到1.50%，其含氣量達(dá)5%，同時(shí)減水率能夠達(dá)到30%以上。國(guó)內(nèi)目前聚羧酸減水劑相關(guān)研究已經(jīng)獲得很多進(jìn)展，但由于這種減水劑會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)和本身存在敏感性等問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者紛紛針對(duì)聚羧酸減水劑的工藝進(jìn)行優(yōu)化篩選，深入探討其與水泥的適應(yīng)性等問(wèn)題。

3 在實(shí)際應(yīng)用中聚羧酸減水劑的問(wèn)題分析

在混凝土預(yù)拌過(guò)程中原材料差異性，地域性以及技術(shù)人員使用，理論知識(shí)等相關(guān)因素均會(huì)影響其使用效果。當(dāng)前國(guó)內(nèi)對(duì)于聚羧酸減水劑的作用機(jī)理，敏感性問(wèn)題沒(méi)有全部掌握，尤其是在實(shí)際工程運(yùn)用過(guò)程中，由于存在較多類型的水泥，并且混凝土原材料中含泥沙量等因素，直接將減水劑運(yùn)用于混凝土之后會(huì)出現(xiàn)與沁水性不好或未能達(dá)到預(yù)期的混凝土性能，無(wú)法實(shí)現(xiàn)施工要求，因此需要針對(duì)聚羧酸減水劑進(jìn)行處理才能夠使其規(guī)模化應(yīng)用于實(shí)際工程建設(shè)中。

3.1 水泥適應(yīng)性

根據(jù)李清等人研究發(fā)現(xiàn)［1］，由于水泥和混凝土外加劑的適應(yīng)性問(wèn)題一直是影響工程建設(shè)的主要問(wèn)題之一，水泥的組分，含堿量，石膏材料類型都具有影響水泥與減水劑的適應(yīng)性。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，水泥中含有較高的C3A，其比表面積越高，含泥量越高時(shí)會(huì)使混凝土整體的流動(dòng)性降低。通過(guò)王峰等人研究發(fā)現(xiàn)［2］，隨著混凝土中石膏摻量增加，會(huì)提高溶解性，使其與聚羧酸減水劑形成競(jìng)爭(zhēng)吸附，降低減水率，影響減水劑的吸附效果。同時(shí)水泥中含有硫酸根離子，其對(duì)于聚羧酸減水劑的減水效率影響是比較大的，大量硫酸根離子會(huì)影響聚羧酸減水劑對(duì)于水泥粒子吸附性，會(huì)降低其減水效果，因此產(chǎn)生了沁水問(wèn)題，此外在水泥中加入部分減水劑之后會(huì)存在降低減水率，降低凈漿流動(dòng)率等問(wèn)題。

3.2 敏感性分析

通過(guò)李清等人的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)混凝土中含有較高粘土?xí)r，其對(duì)于聚羧酸減水劑產(chǎn)生影響是比較大的，由于粘土含泥量高對(duì)減水劑的吸附能力影響較大，加入減水劑之后會(huì)影響混凝土的流動(dòng)性，同時(shí)還會(huì)降低流動(dòng)度，從一定程度上弱化漿體和骨料的界面，甚至?xí)囊欢ǔ潭壬霞行纬煽沼颍绊懟炷恋哪途眯阅芎蛷?qiáng)度。當(dāng)含泥量達(dá)5%時(shí)會(huì)使混凝土的流動(dòng)性喪失，因此聚羧酸減水劑相對(duì)來(lái)說(shuō)是比較敏感的。

4 復(fù)配技術(shù)分析

4.1 與母液間的復(fù)配問(wèn)題

聚羧酸減水劑是一種新型高性能減水劑，相比傳統(tǒng)減水劑來(lái)說(shuō)對(duì)于混凝土具有較強(qiáng)的分散性，減水率高，減水劑母液的復(fù)配能夠從一定程度上調(diào)節(jié)產(chǎn)品分子側(cè)鏈密度，一般來(lái)說(shuō)母液間復(fù)配可達(dá)到良好的效果，單個(gè)母液可通過(guò)多種母液復(fù)配來(lái)實(shí)現(xiàn)功能，但需要注意的是需要挑選高質(zhì)量，高性能的單體母液。同時(shí)聚羧酸與部分減水劑是無(wú)法復(fù)配的，比如萘系和氨基黃酸鹽等。

4.2 與其他功能性小料的復(fù)配問(wèn)題

在實(shí)際施工過(guò)程中，為解決工程施工面臨的問(wèn)題需要提高混凝土的性能，如果僅依靠母液復(fù)配無(wú)法滿足要求，這種情況下需要增加一些功能性小料，包括增稠劑等以改善混凝土性能。混凝土中可添加緩凝劑，其是調(diào)節(jié)減水劑以適應(yīng)不同氣溫條件下凝結(jié)時(shí)間的小料，加入部分緩凝劑之后會(huì)降低混凝土坍損量。同時(shí)在復(fù)配緩凝劑時(shí)需要注意緩凝劑本身具有減水效果，在減水劑復(fù)配過(guò)程中需要考慮這一因素。在工程中混凝土沁水問(wèn)題也是比較常見(jiàn)的，這種情況下可使用增稠劑和引氣劑來(lái)改善該問(wèn)題，但需要合理控制混凝土含氣量，否則會(huì)降低混凝土強(qiáng)度。

5 小結(jié)

綜上所述，文中對(duì)聚羧酸減水劑及其復(fù)配技術(shù)在國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，闡述了實(shí)際應(yīng)用中所存在的問(wèn)題，包括與水泥適應(yīng)性和粘土敏感性問(wèn)題。未來(lái)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，將解決上述問(wèn)題并推動(dòng)其廣泛應(yīng)用。