聚羧酸高性能减水剂在混凝土中的应用

白俊坡

(中国中铁七局集团郑州工程有限公司 河南 郑州 450052)

减水剂是化学外加剂的重要组成部分，对现代混凝土的发张有不可取代的作用，聚羧酸高性能减水剂具有高减水、高保坍、低收缩、分子结构可调性强、高性能化的潜力大的特点，克服了传统减水剂的很多弊端，成为现代建筑技术中常用的外加减水剂。

1 掺聚羧酸系高性能减水剂混凝土的性能特点

1.1 掺量低、减水率高

按固体掺量计，聚羧酸系高性能减水剂的一般正常掺量在胶凝材料重量的0.2%（0.15～0.25%）左右，在此掺量下，与萘系相比，减水率大幅提高，掺量大幅度降低，减水率这一基本性能的优势十分明显。减水效率的提高同时还可以大幅度减少了混凝土中有害物质的增加。

1.2 混凝土拌合物的流动性和流动保持性好、坍落度损失低

聚羧酸系高性能减水剂的显著特点可以使混凝土拌合物流动性能良好，掺聚羧酸系高性能减水剂混凝土拌合物的流动性和流动保持性要明显好于其他的减水剂，混凝土很少存在泌水、分层、缓凝等现象。但由于我国水泥的品种和质量总体上复杂多变，在具体应用时要根据不同的水泥品种选择减水剂的种类，不能盲目的使用。但许多对比试验与工程实践证明：在同样原材料条件下。

1.3 增强效果潜力大

掺加这种减水剂的混凝土其各龄期的强度会有较大幅度的提高。在掺加了粉煤灰、矿渣等矿物掺合料后，其增强效果更佳。当然，水泥品种、矿物掺合料的品种、掺量等一系列参数的不同，聚羧酸系高性能减水剂也有很多类型，其在实际工程中也会有不同的增强效果，这方面需要继续加以深入的系统研究。

1.4 低收缩

聚羧酸系高性能减水剂在原材料选择与配方设计方面对收缩性能加以了改善和提高，该类产品的推广应用，显著提高混凝土了的体积稳定性，大大降低结构混凝土的开裂几率。

1.5 一定的引气量

聚羧酸减水剂的引气量和其他减水剂相比有较大提高。聚羧酸系高性能减水剂，可以普遍适当增加混凝土含气量，可有效提高我国的混凝土耐久性。加强气孔结构与混凝土耐久性之间的关系研究，甚至调整减水剂的配方与工艺，使产生的孔结构能满足混凝土的耐久性要求。

1.6 总碱含量极低

外加剂引入混凝土中的碱含量大大降低了，发生碱骨料反应的可能性降低，提高了混凝土的耐久性。

1.7 环境友好

合成生产聚羧酸系高性能减水剂过程中不使用甲醛和其他任何有害原材料，生产与长期使用过程中对人体无健康危害，不会污染环境。而例如萘系等第二代减水剂是一类化工材料，其使用对环境造成了很大的污染，并且其污染是结构性的，在缩合中仍残余有甲醛，在配制成混凝土后产品中残留的甲醛和萘等有害物质会从混凝土中缓慢逸出，对环境造成污染，无法克服。

2 聚羧酸高性能减水剂的种类及其性能特点

聚羧酸减水剂是由带有羧基基团的主链与由环氧乙烷聚合而成的聚醚侧链组成。它和其他减水剂相比分子结构可以调整设计，以满足不同的需求情况，通过调整合成的减水剂还可以互补使用，弥补自身的不足。聚羧酸减水剂主要有：通用型、保坍型、早强型以及减缩型四个类型。

2.1 通用型聚羧酸减水剂的性能特点

这种类型的减水剂可以满足大部分的混凝土工程需要，占整个市场的主体，具有高减水、保坍性能好、收缩低的特点。通用型减水剂各项性能平稳，不过分突出任何一项指标，通过气泡调节组分和凝结时间调节组分的复合作用，调控混凝土的各项性能，使其满足工程施工需求。

2.2 保坍型聚羧酸减水剂的性能特点

具有较高的坍落度保持能力，可以和通用型的减水剂配合使用，解决中、低流动性保持的问题，保坍型聚羧酸减水剂能够显著的提高水泥净浆后期的流动度，保证流动度不会过多的损失。

2.3 早强性聚羧酸减水剂的性能特点

这种类型的减水剂使水泥早期放热大，可以加速混凝土的硬化凝结时间，使混凝土的早期强度提高，在冬期低温施工或者预制构件中使用效果好，模板周转速度快、冬期防冻效果好，可以有效的提高混凝土的施工进度。

2.4 减缩性聚羧酸减水剂的性能特点

其减缩性能可以达到15%以上，是一种通用的混凝土减水剂。

3 聚羧酸高性能减水剂的应用关键

3.1 聚羧酸系高性能减水剂与其他材料的相容性

虽然聚羧酸系高性能减水剂有很多优点，但很多材料不能和这种减水剂相适应，注意聚羧酸系高性能减水剂不能与其它减水剂混合储存及使用，特别是与萘系减水剂不能混合。更换使用不同减水剂前须清洗容器，生产时更应该严格区分开来。聚羧酸减水剂与水泥的相容性较差，对不同的水泥品种存在适应性的问题，不同的水泥品种颗粒表面对减水剂分子的吸附性不同，吸附困难时可以通过提高聚羧酸掺加量来满足混凝土的流动性，也可以更换水泥或者调整减水剂的分子结构来解决这种相容性问题。

3.2 聚羧酸系高性能减水剂对含泥量的要求

聚羧酸系高性能减水剂会受到砂的含泥量及细度的影响，当砂的含泥量超过2.0%时，会影响混凝土的流动度性。如遇上细砂，细度模数属Ⅲ区，混凝土的和易性可以通过适当调整砂率来改善。砂石中的粘土对减水剂也有很大的负面影响，粘土层间结构能够大量吸附减水剂分子，使水泥颗粒的聚羧酸减水剂含量减少，降低了混凝土流动性能力。采用抗粘土型聚羧酸减水剂对含泥量较高的混凝土有很好的作用，降低聚羧酸减水剂在土颗粒表面的吸附，提高混凝土的流动性。

3.3 聚羧酸高性能减水剂对温度的要求

温度对减水剂也有较大的影响，在高温下应用这种减水剂会使坍落度增大，而低温时又会出现坍落度额反增长，施工时要严格控制混凝土的施工温度。由于聚羧酸减水剂的结构可调性强，调整吸附基团的含量就可以控制不同温度下水泥的吸附量，从而使混凝土在不同的环境温度下都能保证混凝土的稳定性。

3.4 聚羧酸高性能减水剂的缓凝技术

聚羧酸减水剂对水泥的水化还有一定的缓凝作用，减水剂的缓凝时间短，在施工时要和缓凝剂配合使用，有效的保持混凝土在较长的时间内可塑性。但同时也要注意聚羧酸减水剂和缓凝剂的相容性问题，防止两者在外界条件影响下，本身的性能降低。

3.5 聚羧酸高性能减水剂的含气量控制

这种类型的减水剂有很好的引气作用，在使用时可以根据设计要求配合使用消泡剂、引气剂等来综合使用，采用先消后引的工艺可以消除质量差的大气泡，保留尺寸分布均匀的小气泡，控制混凝土的含气量，提高新拌混凝土的和易性以及硬化混凝土的耐久性。另外控制好聚羧酸减水剂的使用量，混凝土拌合物的性能对减水剂的用量非常敏感，用量过多会造成离析等病害的发生。

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