分析聚羧酸系高效减水剂在商品混凝土中的应用

　　随着材料科学与混凝土技术的发展，混凝土外加剂在建筑工程中得到了广泛的应用，其品种愈来愈多，性能愈来愈优，技术经济效益愈加显著，为改善混凝土的技术性质起到了至关重要的作用。建筑工程技术人员把外加剂看作是混凝土的第五组份材料，备受青睐，特别是高效减水剂已成为当今高性能混凝土中不可缺少的重要组份。近年来，聚合物类外加剂因其优良的性能受到工程界专家及科研学者的高度关注，出现大量的专题研究报告和科技文献。在这方面，我们应用聚羧酸系高效减水剂生产商品混凝土，使混凝土工程取得了明显的技术经济效益。

　　聚羧酸系高效减水剂是继以木钙为代表的第一代普通减水剂和以萘系为主要代表的第二代高效减水剂之后发展起来的第三代高性能减水剂，是减水机理和分子结构全新的一类高性能减水剂，与萘系等第二代减水剂相比，具有掺量低、减水率高、混凝土拌合物坍落度保持性能优异、增强效果显著、低收缩、碱低含量、引气量适中、环保性能好等一系列优点，对于混凝土的综合性能有质的提高。

　　聚羧酸系高效减水剂的作用机理

　　聚羧酸系高效减水剂为茶色油状水溶液，具有梳形分子结构，较传统减水剂仅依靠静电斥力打破水泥浆絮凝状态而达到减水的作用不同，其超分散性能强。这主要是由于聚羧酸系高效减水剂带有羧基（-COOH）、磺酸（-SO3H）等活性亲水基团及聚氧化乙烯链基等不饱和单体，其分子结构设计由单一静电斥力效应结构转向静电斥力效应与空间位阻效应共同作用结构，形成立体分散系统。梳形聚合物在水泥颗粒表面是齿形吸附状态，其主链上的羧基（-COOH）、磺酸基（-SO3H）等活性官能团提供静电斥力，梳形聚合物侧链触向水泥粒子的各个部位，起着立体位阻的重要作用，决定分散系统的稳定性，保持水泥浆体流动度。由于主链长、极性基团多、静电斥力强、空间分子结构庞大、侧链多且较长空间位阻大，从而对水泥材料具有良好的减水、分散、稳定作用。

　　聚羧酸系高效减水剂在商品混凝土工程中的应用

　　近年来，商品混凝土顺应可持续发展的战略目标，发挥其节约资源、混凝土质量可靠、加快施工进度、无环境污染等自身优势，得到了普遍推广。在当代混凝土向高工作性、高强度、高耐久性、高性能混凝土方面发展的新形势下，商品混凝土为满足高性能混凝土及混凝土施工技术的要求，大多掺有矿物混合材料，需要减水率大、保塑功能强、胶凝材料适应性好的高性能减水剂。连云港市久和混凝土公司将聚羧酸系高效减水剂应用于商品混凝土中，取得良好的效果。该公司采用粉煤灰、矿料复合配制的高标号混凝土和聚羧酸系高效减水剂在混凝土中的掺量情况。其中混凝土用自来水，当地自然水；水泥：三菱P·052.5;粉煤灰：I级；矿粉：S105.

　　以上工程实践表明，聚羧酸系高效减水剂对商品混凝土性能的影响具有如下几方面的主要技术特性：

　　（1）聚羧酸系高效减水剂掺量低，减水率高。

　　从技术参数可以看到，聚羧酸系高效减水剂掺量占胶凝材料的0.9%~1.2%,因减水剂含固量为20%,折固量仅为0.18%~0.24%.因其对水泥粒子的超分散性能，减水率大大超过普通减水剂，经检测，减水率达20%~35%,与粉煤灰配合使用，使得水胶比较低，适应配制中、高强度的高性能混凝土。

　　（2）混凝土流动性大、和易性好、坍损小。

　　由于聚羧酸系高效减水剂良好的分散稳定性，聚羧酸系高效减水剂所配制的大流动性混凝土经时损失小，1h基本无坍落度损失，2h经时损失小于15%,弥补了常用萘系高效减水剂配制的混凝土坍落度损失大、易泌水等方面的缺陷，与粉煤灰配合使用，减水剂的小掺量即可获得优异的流动性，适应生产商品混凝土的工艺要求，特别对于泵送混凝土不易发生堵管现象。

　　（3）与胶凝材料的适应性良好。

　　工程实践中，采用不同厂家生产的水泥配制泵送混凝土，同时掺入大量的粉煤灰和聚羧酸系高效减水剂后，与不同水泥的相容性较好，无明显泌水离析、阻碍混凝土强度增长的现象产生，并因其高减水率，适应与粉煤灰配合使用，减小了粉煤灰混凝土的收缩，又使混凝土可泵性得到明显改善，并且提高了混凝土的耐久性。

　　（4）适应浇筑防水抗渗混凝土，对施工环境温度要求低。

　　使用聚羧酸系高效减水剂配制泵送商品混凝土，由于混凝土流动性大，易于浇筑密实，加之聚合物对水化产物的聚合活性，生成具有胶凝状态的水化物填充空隙，混凝土密实度、强度大幅度提高，聚合物的填充作用和聚合物膜的密封作用使混凝土抗渗、抗裂的性能得到改善，并且粉煤灰掺量大，混凝土水化热小，减水剂的保塑功能明显，适宜配制大体积混凝土及夏季施工。对于冬季施工，因为水胶比较低，聚合物形成的空间柔性网络，提高了混凝土拌合物的黏聚力，使得混凝土早期抗冻性能增强，不加早强剂、防冻剂仍能正常施工。

　　（5）碱对聚羧酸系高效减水剂的性能影响较大。

　　通过对比发现，混凝土初始和1h后扩展状态明显差。因为当地濒临沿海，自然水中的碱含量较高，通过反复试验表明，碱对聚羧酸系高效减水剂的性能影响很大，这一情况在实际应用中应引起注意。

　　（6）应注意养护。

　　应用聚羧酸系高效减水剂配制的商品混凝土，虽然水胶比小，但一般掺有大量的矿物混合材料，对于大体积混凝土及严寒、酷热施工，需注意早期养护，冬季施工覆盖薄膜可取得良好效果。

　　聚羧酸系高效减水剂具有优良的综合性能，胶凝材料相容性好，减水率高，增强效果明显，坍落度保持久，并且无毒、无污染，能够改善混凝土耐久性。目前，商品混凝土面临城市建设环境优化的良好发展机遇，高性能外加剂的研究与开发无疑能够推动商品混凝土的进一步广泛应用，聚羧酸系高效减水剂应用在商品混凝土中的市场前景看好。

作者：姜莉 殷平福 朱杰