聚羧酸减水剂在水泥自流平中的应用研究

　　随着混凝土向高强、高性能方向的发展，具有超分散性能的高性能减水剂已成为高性能混凝土中不可缺少的成分，在众多的高性能减水剂中具有梳形分子结构的聚羧酸类减水剂，具有减水率高、掺量低、混凝土坍落度经时损失小、与水泥适应性好等特点，成为国内外化学外加剂研究与开发的热点。

　　目前聚羧酸系高性能减水剂的应用在国内外工程中已经逐渐普及，广泛应用于高层建筑、桥梁等各种工程中，近年来由于粉末化聚羧酸减水剂实现了批量供应，其在自流平领域中的应用显示出越来越明显的优势。

　　自流平砂浆是公认的砂浆产品中技术含量最高的产品。因为在自流平的配方设计中要解决三大矛盾：1）缓凝与早强的矛盾；2）高流动度与抗沉降的矛盾；3）收缩与膨胀之间的矛盾。

　　在自流平砂浆中使用聚羧酸减水剂对于解决上述矛盾具有较大优势。

　　一是聚羧酸减水剂具有高保坍性，而且其保坍性主要是靠空间位阻实现的，因此可实现高保坍性和超早强性的统一。在传统的自流平配方中，通常要加入一些缓凝剂来保证操作时间和20分钟流动度，而缓凝剂由于改变水泥水化过程时会对水泥性能产生不利影响，而使用聚羧酸减水剂可基本不使用缓凝剂，少用早强剂，从而简化配方，降低成本，并提高质量稳定性。

　　二是聚羧酸减水剂由于具有轻微的引气性及与其他减水剂不同的吸附机理，使得自流平砂浆在很高的流动度下也能达到极低的泌水率，这是其他高效减水剂所不具备的，这也是聚羧酸减水剂特别适用于自密实混凝土的主要原因。

　　三是自流平砂浆中最容易出现问题的方面是通过膨胀剂来补偿水泥的收缩过程，膨胀剂的膨胀效果与养护条件关系极大，如果养护不当，很容易出现开裂、粉化等性能缺陷，而众所周知，自流平水泥经常是免养护的。使用聚羧酸减水剂会使体系的收缩率大大降低，从而使体系在大多数情况下处于微膨胀的状态，从而大大减少了工程事故的发生，也使得自流平产品有了更好的适应性。

　　基于聚羧酸减水剂的上述优点，我们将其应用于水泥自流平砂浆中，研究了不同种类和用量的聚羧酸减水剂对水泥自流平砂浆的影响。

　　我们进行了实验。原料包括：特种水泥、普硅水泥，增稠剂、消泡剂、缓凝剂、早强剂、砂子为市场销售产品；聚羧酸减水剂（PC1）有效成分含量30%;聚羧酸减水剂（PC2）有效成分含量90%;密胺类高效减水剂（FRA）。

　　检验方法用JC/T985-2005《地面用水泥基自流平砂浆》行业标准。

　　1.聚羧酸减水剂与密胺类高效减水剂的对比。

　　高效减水剂是自流平砂浆的核心原料，是流动度和强度最重要的影响因素，传统可用于自流平砂浆的高效减水剂主要是密胺类高效减水剂，聚羧酸减水剂的用量以能达到JC/T985-2005《地面用水泥基自流平砂浆》行业标准的流动度要求而不出现明显的泌水为依据。

　　从表1中的数据可以看出，聚羧酸减水剂具有较高的性价比，在较低的成本上可实现高流动度和高防沉降性的统一，用水量的误差对流动性能影响不大，在对抗压强度要求高的场合可适当降低用水量，而在对平整度要求高的场合可适当提高用水量。而密胺类减水剂要做到同样的性能，必须对配方进行相应的调整。

　　这两种聚羧酸减水剂的粉末化方法不同。有效成分含量有差别，反映在自流平性砂浆的性能中也略有差别。PC1的20分钟流动度稍低于初始流动度，而PC2的20分钟流动度稍高于初始流动度。

　　2.聚羧酸减水剂的种类及用量对自流平性能的影响。

　　由于普通的聚羧酸减水剂的软化点低，不能按普通的喷雾干燥法实现粉末化，只有通过分子设计提高软化点，而又基本不损失减水性能，才能得到有效成分较高的粉末状聚羧酸减水剂，而普通的聚羧酸减水剂只能通过加入适量载体才能实现粉末化，相对的有效成分含量较低。PC2和PCl就是这两类聚羧酸减水剂的代表。

　　聚羧酸减水剂的种类及用量对自流平强度的影响。在本文中使用的两种聚羧酸减水剂，其极限减水率均在40%以上，因此，在设计配方时有很大的空间，可以很轻松地按用户要求，达到不同的强度等级。

　　从表2中的数据可以看出，PC1的早期强度要略好于PC2,28天的强度两者相差不大。

　　聚羧减水剂的种类及用量对表面气泡的影响。前面谈到聚羧酸减水剂是引气型减水剂。适当的引入气泡对于砂浆的悬浮性能和抗冻性是有好处的，但对于作为最终装饰层的面层自流平来说，表面气泡产生的缺陷问题是不能不考虑的。通常是通过加入粉末状消泡剂来消除气泡的，但因为粉末状消泡剂的品种少，消泡能力不理想，在使用聚羧酸减水剂时可能会使自流平表面的气泡难以消除。

　　表3中的数据说明，PC2比PC1的引气性要高一些，但可以通过适当推迟浇筑时间来改善。当然，对于一个完整的自流平配方来说，影响气泡的因素很多，优秀的工程师完全可以通过适当的配方调整来避免不良气泡的产生。

　　3.粉末聚羧酸减水剂的应用前景展望。

　　在自流平砂浆中使用聚羧酸减水剂还有许多技术问题需要助剂厂家和自流平生产单位的技术人员共同探讨，但其良好的应用前景已得到了越来越多的认可。

　　粉末状聚羧酸减水剂在水泥自流平砂浆的应用，当务之急是在低引气和早强性方面进一步提高。如果这两个问题解决后，粉末状聚羧酸减水剂在水泥自流平砂浆中的市场前景将十分广阔。

　　通过实验，我们得出以下结论：

　　1.粉末状聚羧酸减水剂适用于自流平砂浆，并且具有较高的性价比。

　　2.粉末状聚羧酸减水剂能够实现高流动度及高抗沉性的统一。

　　3.粉末状聚羧酸减水剂能够使工程师更方便地设计自流平配方。

　　4.使用粉末状聚羧酸减水剂应用注意表面气泡问题。