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聚羧酸在混凝土中的影响 ( 时磊)

添加日期:2014/6/19 15:16:26   作 者:  来源:   浏览次数:
                                                                聚羧酸在混凝土中的影响
                                                                                        时磊
                                                                             混凝土技术服务组
 
摘要:
 
本文介绍了聚羧酸减水剂发展状况和前景其及主要性能,着重说明聚羧酸高效减水剂在混凝土中应用时的注意事项。
 
关键字:聚羧酸,混凝土,高效减水剂
 
1 前言
 
从历史发展上来说,在聚羧酸外加剂出现之前,有木质素磺酸盐类外加剂、萘系磺酸盐甲醛缩合物、三聚氰胺甲醛缩聚物、丙酮磺酸盐甲醛缩合物、氨基磺酸盐甲醛缩合物等等,这些产品在成本上有一定的优势和对砂石等材料高含泥量的适应性,故在市场上有很大的占有率,在混凝土工程中都有不同程度的运用。
 
2 聚羧酸的当前发展状况与前景
 
我国聚羧酸系减水剂水平与国外的根本差距是国内开发的聚羧酸减水剂母体性能单一,品种不多,无法满足不同领域不同性能混凝土的要求,制约我国聚羧酸系减水剂广泛应用与发展。国外聚羧酸系减水剂母料主要有高减水型、高保坍型、高早强型的浓度40%以上产品,除了满足对早强、缓凝、泵送等不同性能的需求以外,还表现在塑化、引气性、气泡结构、缓凝效果、坍落度保持性和粘度等多方面具有更高的优越性。聚羧酸系减水剂产品性能优异:减水率高、碱含量、氯离子含量、硫酸钠含量、甲醛含量均非常低,且在生产过程中不产生对自然环境的污染。符合《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》。自2006年起生产聚羧酸外加剂的企业数量暴增,市场规模不断扩大,其中通过铁道部多次认证的企业更有许多家。大部分国内企业技术相对落后,对国内复杂的原材料缺乏有效的调节手段,母液性能较差。除了过去的萘系厂家的广泛加入外,还有一些从化工或钢铁行业看好聚羧酸产品市场前景的进入者,酯化、合成、复配各有分工,其中技术手段相对全面的综合性企业在二三十家左右,国内产品质量与进口产品存在一定差距。
近年,聚羧酸行业得到快速发展,国家的产业政策给生产和应用都相对环保的聚羧酸提供了很好的发展锲机。在接下来的数年里,聚羧酸的发展前景依旧可观。
 
3 关于聚羧酸减水剂
 
聚羧酸减水剂的优越性不单是强度高,更为重要的是这种结构材料具有一系列相应的优异性能。如早强型:它早期强度发展迅速,即使在冬季也只需较短的养护龄期,保证了工程进展速度;它具有长期的耐久性;抗化学腐蚀性强,可用于各种特殊工程中;如保坍型:它在高减水率、高强度基础上同时具备工作性能优异、易泵送、易密实等优良的施工性能便长距离运输。
在制备高性能混凝土的技术措施中,关键在于合理使用高性能化学外加剂,尤其是具有高效减水、适当引气并能减少和防止坍落度经时损失的高性能减水剂是所有一切的根本。从某种意义上说,目前各国在混凝土技术上的差距最重要的特征就是外加剂,尤其是高性能减水剂的发展水平。以此也衍生了许多类似产品。聚酯类聚羧酸由于在混凝土强碱性条件下容易水解和工艺的复杂性,所以其用量有可能在下降。水泥混凝土的强度取决于水和水泥的比例,W/C——水灰比。当W/C越小时,混凝土材料的强度越高,这就是其又名混凝土减水剂的原因。当然为了混凝土的施工,混凝土必须保持一定的工作度和流动性,常规检测是混凝土的坍落度。
 
4 聚羧酸在混凝土中主要性能
 
以高效聚羧酸减水剂为例,参考GB8076-2008《混凝土外加剂》标准及铁道部科技基[2005]101号《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》和科技技[2006]104号《客运专线高性能混凝土用外加剂产品检验细则》,以及JG/T223-2007《聚羧酸系高性能减水剂》标准。
1、掺量低,减水率高。
2、早强高强,早期强度提高50%以上,28天强度提高30%以上,特别适用于高掺量粉煤灰混凝土。聚羧酸减水剂在低掺量范围内,强度的增长随掺量增加明显,但在超过最佳掺量后强度不会随掺量进一步提高。
3、低坍落度损失,坍落度保持率很好,低正温时保持不变,扩展度还有增加,气温超过20度,坍落度略有损失,但也保持较好,气温超过30度,坍落度仍有一定的保留值。
4、混凝土工作性好:用聚羧酸高效减水剂配制的混凝土即使在高坍落度情况下,也不会有明显的离析、泌水现象,混凝土外观颜色一致。对于配制高流动性混凝土、自流平混凝土、自密实混凝土、清水饰面混凝土极为有利。用于配制高标号混凝土时,混凝土工作性好、粘聚性好,混凝土易于搅拌。
5、掺入高效聚羧酸减水剂的混凝土具有很好的耐久性,在充填性、稳定性、可泵性、强度密实性、抗硫酸盐腐蚀性、抗碱-骨料反应性、抗冻性、抗收缩和徐变等性能方面均优于普通减水剂。
6、与不同品种水泥和掺合料相容性好,解决了采用其它类减水剂与胶凝材料相容性问题。
7、聚羧酸产品稳定性好:低温时无沉淀析出。
8、绿色环保产品,聚羧酸减水剂产品碱含量、氯离子含量、硫酸钠含量、甲醛含量均非常低,且在生产过程中不产生对自然环境的污染,符合ISO14000环境保护管理国家标准,有利于可持续发展。
9、经济效益好:工程综合造价低于使用其它类型产品。
 
5 聚羧酸在混凝土中使用中的注意事项
 
高效聚羧酸减水剂、缓凝型聚羧酸减水剂以及防冻型聚羧酸减水剂等一般都是由聚羧酸原液复配而成,下面同样以高效聚羧酸减水剂为例说明减水剂有混凝土使用时注意事项:
1、聚羧酸高效减水剂的掺量为胶凝材料总重量的0.4%~2.5%,常用掺量为0.8%~1.5%。使用前应进行混凝土试配试验,以求最佳掺量。
2、聚羧酸高效减水剂不可与萘系高效减水剂混合使用,使用聚羧酸高效减水剂时必须将使用过萘系高效减水剂的搅拌机和搅拌车冲洗干净否则可能会失去减水效果。
3、使用聚羧酸高效减水剂时,可以直接以原液形式掺加,也可以配制成一定浓度的溶液使用,并扣除聚羧酸减水剂自身所带入的水量。
4、由于掺用聚羧酸高效减水剂混凝土的减水率较大,因此坍落度对用水量的敏感性较高,使用时必须严格控制用水量。
5、聚羧酸高效减水剂与绝大多数水泥有良好的适应性,但对个别水泥有可能出现减水率偏低,坍落度损失偏大的现象。另外,水泥的细度和储存时间也可能会影响聚羧酸高效减水剂的使用效果。此时,可以通过适当增大掺量或复配其它组分等方法予以解决。
6、掺用聚羧酸高效减水剂后,混凝土含气量有所增加(一般为2%~5%)有利于改善混凝土的和易性和耐久性。
7、由于聚羧酸高效减水剂掺量小、减水率高,使用聚羧酸高效减水剂配制C45以上的各类高性能混凝土,可以大幅度降低工程成本,具有显著的技术经济效益;用于配制C30以下等级混凝土,虽然聚羧酸高效减水剂的成本偏高,但可以通过增加矿物掺合料用量,降低混凝土的综合成本,同样具有一定的技术经济效益。
 
参考文献
 
[1] 王子明, 王亚丽.聚羧酸系高性能减水剂制备·性能与应用[M].北京:中国建筑工业出版社, 2009: 72, 153.
[2] 翟金东 彭家惠 陈明风 等.减水剂在水泥颗粒表面的吸附性能研究[J].建筑材料报,2005,8(4):410-416.
[3] 缪昌文 冉干平 洪锦祥 等.聚羧酸系高性能减水剂的研究现状及发展趋势[J].中国材料进展,2009,28(11):36-45.
[4] 张明 段彬 贾吉堂等.新型聚羧酸系高性能减水剂的合成研究[J].新型建筑材料,
2010,(3):84-87.
 

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