張志永(中鐵二十二局哈建集團(tuán),黑龍江哈爾濱 150000)

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聚羧酸系減水劑的應(yīng)用

張志永
(中鐵二十二局哈建集團(tuán),黑龍江哈爾濱 150000)

【摘 要】目前聚羧酸系減水劑已被廣泛認(rèn)為是最有前途的減水劑,但其在實(shí)際應(yīng)用中仍存在復(fù)雜的、難以解決的各種問題。文章從聚羧酸系減水劑的概念特點(diǎn)著手,對(duì)當(dāng)前聚羧酸系減水劑應(yīng)用的現(xiàn)狀進(jìn)行論述,并詳細(xì)探討應(yīng)用聚羧酸系減水劑所遇到的問題以及應(yīng)用聚羧酸系減水劑所能解決的問題這兩個(gè)方面,有針對(duì)性的提出可操作性的合理化建議。

【關(guān)鍵詞】聚羧酸系減水劑 遇到的問題 注意事項(xiàng)

1 前言

牡綏鐵路擴(kuò)能改造工程在設(shè)計(jì)圖紙上對(duì)混凝土耐久性提出了要求，在該項(xiàng)目上得到了廣泛的應(yīng)用，聚羧酸減水劑是一類分子結(jié)構(gòu)為含羧基接枝共聚物的表面活性劑，分子結(jié)構(gòu)呈梳型，主要通過不飽和單體在引發(fā)劑作用下共聚而獲得，是具有高減水率、有機(jī)環(huán)保且能使混凝土具有良好流動(dòng)性保持效果的減水劑。

2 概念特點(diǎn)

聚羧酸系減水劑作為第三代新型混凝土高效減水劑，因其相對(duì)于萘系高效減水劑具有高減水率、低收縮、高強(qiáng)度、低泌水和坍落度損失小等優(yōu)點(diǎn)，其生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)發(fā)展很快。目前，國內(nèi)從事聚羧酸外加劑研發(fā)、生產(chǎn)、供貨的單位有幾十家，主要產(chǎn)品達(dá)十幾種。全國各大城市的許多預(yù)拌混凝土攪拌站，都已經(jīng)應(yīng)用或正在嘗試使用聚羧酸外加劑配制混凝土。起初，聚羧酸外加劑主要用于配制高強(qiáng)、自密實(shí)、高流態(tài)等特種和高性能混凝土。隨著聚羧酸外加劑生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)不斷提高，產(chǎn)品逐漸系列化，成本逐漸降低，聚羧酸外加劑同樣可用于配制中低強(qiáng)度的高性能混凝土。隨著聚羧酸外加劑的推廣應(yīng)用，對(duì)其性能特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)也不斷深化，即聚羧酸外加劑同樣也存在與混凝土中的其它材料(尤其水泥)的適應(yīng)性問題。

聚羧酸減水劑大多為淺米黃至淺棕色透明有油質(zhì)感液體，末端帶磺酸基類，顏色偏深，甚至接近棕黑色。聚羧酸類聚合物對(duì)水泥有較為顯著的緩凝作用，主要由于羧基充當(dāng)了緩凝成分，R-COO-與Ca2+離子作用形成絡(luò)合物，降低溶液中的Ca2+離子濃度，延緩Ca (OH)2形成結(jié)晶，延緩了水泥水化。

羧基(-COOH)、烴基(-OH)、胺基(-NH2)、聚氧烷基(-O-R)n等與水親和力強(qiáng)的極性基團(tuán)主要通過吸附、分散、潤(rùn)濕、潤(rùn)滑等表面活性作用，增加混凝土的和易性。羧酸根離子使水泥顆粒帶上負(fù)電荷，從而使水泥顆粒之間產(chǎn)生靜電排斥作用并使水泥顆粒分散，導(dǎo)致抑制水泥漿體的凝聚傾向(DLVO理論)，增大水泥顆粒與水的接觸面積，使水泥充分水化。

聚羧酸類減水劑的保持分散機(jī)理可以從水泥漿拌合后的經(jīng)過時(shí)間和Zeta電位的關(guān)系來說，使用萘系減水劑的混凝土經(jīng)60min后塌落度損失明顯高于聚羧算混凝土。這主要是后者與水泥粒子的吸附模型不同，水泥離子間高分子吸附層的作用力是立體靜電斥力，Zeta電位變化小。

3 聚羧酸系減水劑應(yīng)用的現(xiàn)狀

我國四橫四縱、和省會(huì)城市的客運(yùn)通道，客貨共線鐵路，舊線改造鐵路，及其他的工程所以的外加劑的數(shù)字是驚人的，城際快運(yùn)共1.2萬KM的快速客運(yùn)網(wǎng)，以及2.7萬KM既有網(wǎng)絡(luò)線路的改造，為混凝土中的外加劑，尤其聚羧酸系減水劑的生產(chǎn)和應(yīng)用創(chuàng)造了絕好的機(jī)會(huì)。國內(nèi)外舉世矚目的京滬高鐵路全長(zhǎng)1300KM，混凝土總方量8000萬m3，全部使用聚羧酸系減水劑，其用量約24萬t。哈爾濱鐵路局管轄的即將上的項(xiàng)目哈牡，哈佳，以及現(xiàn)在正在建的哈齊客專，都將使用聚羧酸系減水劑。具有巨大的潛力和發(fā)展空間，發(fā)揮著巨大的作用。

4 應(yīng)用聚羧酸系減水劑遇到的問題

聚羧酸系減水劑由于在混凝土中發(fā)揮著越來越重要的作用，所以它也暴露出一系列的問題。

(1)混凝土的施工性能不穩(wěn)定，波動(dòng)大，容易出現(xiàn)離析、細(xì)骨料下沉、含氣量過大、過小等問題。出現(xiàn)堵管、斷樁、浮漿層厚、泌水等情況發(fā)生。

(2)摻量不穩(wěn)定高效減水劑摻量過多時(shí)，水泥漿的流動(dòng)度大，漿體稀薄，不足以維持與集料的粘聚，往往會(huì)引起混凝土離析、泌水，此時(shí)可以適量增加用砂量，增加膠凝材料用量或是適量減少高效減水劑用量或用水量，產(chǎn)生離析的混凝土拌和物有害于工程質(zhì)量。

(3)和其他膠凝材料相容性。在混凝土生產(chǎn)中經(jīng)常要摻加一些摻合料，如粉煤灰、礦渣、沸石粉等礦物摻合料，這些摻合料有時(shí)會(huì)出現(xiàn)外加劑適應(yīng)性問題，原因是摻合料的化學(xué)成份復(fù)雜，活性不同，而出現(xiàn)與外加劑適應(yīng)性不良的情況，表現(xiàn)為初始坍落度低，而后坍落度發(fā)生過大的現(xiàn)象。

(4)出現(xiàn)摻合料與外加劑適應(yīng)性不好時(shí)，通常是在試驗(yàn)基礎(chǔ)上改摻更合適的摻合料，但也可在泵送劑基礎(chǔ)上再摻加一定量高效減水劑，一般也能解決這個(gè)問題。但如果是水泥中摻合料與外加劑出現(xiàn)問題，則要考慮更換外加劑品種或?qū)Ρ盟蛣┲械哪承┏煞诌M(jìn)行調(diào)整。

(5)開放多功能、不同系列的聚羧酸系減水劑母體是研制高性能減水劑的基礎(chǔ)。我國聚羧酸系減水劑水平與國外的根本差距是國內(nèi)開發(fā)的聚羧酸減水劑母體性能單一，品種不多，無法滿足不同領(lǐng)域不同性能混凝土的要求。對(duì)早強(qiáng)、緩凝、泵送等不同性能的需求，無法生產(chǎn)出相應(yīng)的聚羧酸母體。這一點(diǎn)是制約我國聚羧酸系減水劑廣泛應(yīng)用與發(fā)展的潛在原因。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，開發(fā)、合成、生產(chǎn)多元化和不同性能的系列聚羧酸系減水劑母體是發(fā)展的主要方向。

(6)聚羧酸系減水劑與水泥適應(yīng)性問題，合成的單一聚羧酸系減水劑母體是很難適應(yīng)的。解決這個(gè)問題的有效途徑，一是開發(fā)不同系列的母體，二是聚羧酸系減水劑的復(fù)配，以滿足不同工程對(duì)聚羧酸系減水劑的不同性能要求。工業(yè)化復(fù)配技術(shù)是聚羧酸系減水劑發(fā)展的必經(jīng)階段，而現(xiàn)在國內(nèi)聚羧酸減水劑合成廠來說，沒有必要藏著掖著，因?yàn)閷黼S著聚羧酸市場(chǎng)越來越成熟，市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)主要取決于產(chǎn)品的性能、價(jià)格成本，而非一般的技術(shù)。

5 應(yīng)用聚羧酸系減水劑解決的問題

(1)采用先進(jìn)的設(shè)備，使計(jì)量材料更加準(zhǔn)確。根據(jù)實(shí)際情況采用間歇式拌合機(jī)或連續(xù)性拌合機(jī)

(2)按照兩種觀念增加漿體體積量，實(shí)現(xiàn)漿體包裹性能和混凝土流動(dòng)性:1)增加膠材用量，根據(jù)外加劑摻量與混凝土流動(dòng)性情況，適

當(dāng)降低外加劑用量，粗骨料略調(diào)整、細(xì)骨料含量略降低，調(diào)整混凝土漿體體積；2)配合比不變，含氣量調(diào)整至配合比時(shí)狀態(tài):增加混凝土含氣量至5.2%，外加劑用量適當(dāng)調(diào)整，調(diào)整后混凝土漿體體積為0.33%g/cm3。

經(jīng)以上兩種方法調(diào)整，細(xì)骨料下沉、混凝土離析得到很大改善，施工不暢現(xiàn)象明顯得到好轉(zhuǎn)。

(3)現(xiàn)場(chǎng)堆放聚羧酸時(shí)采用塑料或是瓷器、玻璃等材質(zhì)，避免聚羧酸系減水劑與鐵制材料長(zhǎng)期接觸。不能日光長(zhǎng)時(shí)間暴曬，放在有棚的地方或是用苫布等材料遮蓋。牡綏鐵路擴(kuò)能改造工程采用大量的塑料筒，得到了成熟的運(yùn)用。由于聚羧酸系減水劑產(chǎn)品常常呈酸性，與鐵制品長(zhǎng)期接觸會(huì)發(fā)生緩慢反應(yīng)，有時(shí)會(huì)引起聚羧酸系減水劑性能的變?nèi)酢?/p>

(4)嚴(yán)禁其他減水劑或其他品種外加劑的混入。一是聚羧酸系減水劑的復(fù)配只能由外加劑生產(chǎn)廠或供應(yīng)商進(jìn)行，減水劑使用者，也就是混凝土制備者只需對(duì)其相關(guān)性能檢測(cè)驗(yàn)收入庫，不得在其中摻加復(fù)配任何其他組分。二是混凝土攪拌設(shè)備、運(yùn)輸車輛，泵送設(shè)備最好固定用于摻聚羧酸系減水劑的混凝土，當(dāng)共用攪拌設(shè)備、運(yùn)輸車輛和泵送設(shè)備時(shí)，必須好好清洗這些設(shè)備，驗(yàn)收合格后，才能用作摻聚羧酸系減水劑的混凝土。

(5)摻加聚羧酸高性能減水劑的高性能混凝土配合比的漿集比是個(gè)很重要的參數(shù)，一般情況漿體和集料的體積比在30:65左右時(shí)混凝土工作性良好，對(duì)地下孔樁的C30或C25混凝土，漿集比降至大于等于34:66可以達(dá)到要求的工作性。小于該比例時(shí)，和易性變差，體現(xiàn)在漿體的量不夠。

(6)適用混凝土的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范很多，各類規(guī)范對(duì)配合比設(shè)計(jì)的限制規(guī)定很多很嚴(yán)格，這些限制雖然有它的科學(xué)性，但也降低了配合比設(shè)計(jì)的自由度。加快對(duì)聚羧酸高性能減水劑的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定，確保在我國的健康發(fā)展是很有必要的。

(7)加強(qiáng)理論和應(yīng)用技術(shù)的學(xué)習(xí)和培訓(xùn)。從施工到生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)，為了更加、更好地推廣聚羧酸系減水劑的應(yīng)用，能安全、高效地應(yīng)用的做好聚羧酸技術(shù)培訓(xùn)工作，加強(qiáng)對(duì)混凝土質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)的規(guī)定是可行的，對(duì)原材料的標(biāo)準(zhǔn)隨生產(chǎn)工藝技術(shù)水平的提高而提高，達(dá)到節(jié)約增效的目的。

6 結(jié)語

以上對(duì)聚羧酸系減水劑注意事項(xiàng)及問題等，進(jìn)行了建議。隨著我國鐵路事業(yè)的蒸蒸日上，聚羧酸系減水劑技術(shù)的應(yīng)用越來廣泛，具體工作中要靠我們多多分析、多總結(jié)，結(jié)合多種處理措施，讓聚羧酸系減水劑更好在實(shí)踐中使用，使工程質(zhì)量得到更有效的保證。

參考文獻(xiàn):

[1]聚羧酸高性能減水劑研究與工程應(yīng)用.中國鐵道出版社.

[2]聚羧酸系高性能減水劑及其應(yīng)用技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社.