砂石含泥量对聚羧酸高性能减水剂性能的影响

安照燕

摘 要：现阶段大范围使用的混凝土工程中，有效发挥聚羧酸减水剂的性能，可以使建筑的坚固性加强。所谓聚羧酸高性能减水剂，主要是对泥成分有一定的吸附作用，而使用材料中的含泥量又与混凝土性能和质量息息相关。文章旨在通过对不同强度等级的混凝土中加入不同泥成分来进行控制变量的试验，进一步提升混凝土抗压强度。

关键词：聚羧酸高性能减水剂；含泥量；混凝土工程；强度；性能

中图分类号：TU528.042.2 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）28-0177-02

前言

聚羧酸高性能减水剂是我国减水剂行业主要利用的物质，也代表未来发展方向。但不容忽视的是，聚羧酸高性能减水剂虽然具有高性能的减水作用，但由于它自身组成物质的问题，导致在使用过程中极易与混凝土原材料间发生冲突，造成难以避免的兼容性问题，其中砂石的含泥量影响最为显著，这也为后期着重与研究砂石含泥量与聚羧酸高性能减水剂的关系埋下了伏笔。

1 聚羧酸高性能减水剂基本概念解析

1.1 减水剂解析

减水剂从问世以来总共经历了三次变化。最初减水剂种类较少，相应的功能不丰富，减水能力也较差，主要是利用木质素作为基本成分形成的，虽然有减水作用，但是收效甚微，不仅不能发挥自身的优势，反而会延误工期，造成大量的资源浪费[2]。第二代的减水剂在第一代的基础上进行转型，利用相对来说较为成熟的工艺，利用氨基磺酸盐等作为主要组成成分。经过改良后的减水剂，整体上对混凝土工程施工过程中的力学性能有所提升，但是也存在一些小问题，例如砂浆的流动性差，混凝土的稳固性较低。而且整个操作过程由于会有甲醛这一有害气体散发，也是对操作人员生命安全的一种威胁，因而在近几年的市场上不再具备较强的竞争力。第三种就是现阶段市面上流通最广的聚羧酸高性能减水剂，其减水率可以达到25%以上，操作过程中也不会出现危害环境和人体健康的物质，高度符合我国关于发展高性能绿色材料相关精神。

1.2 聚羧酸高性能减水剂结构特点

由于聚羧酸高性能减水剂对于水溶性高分子具有较强的吸附作用，其结构即使复杂多样，但也有据可循。一般来说，聚羧酸高性能减水剂是由甲基丙烯酸或者烯丙基磺酸盐与乙烯基类大单体甲基丙烯酸聚乙二醇酯等物质结合在一起，通过自由基的作用形成的共聚物。其内部特有的PEO侧链由于体积较大，因而在实际的作用过程中能轻松与水泥颗粒发生作用，形成立体位阻效应。在磺酸基、乙烯类小单体的作用下，聚羧酸高性能减水剂表面的活性物质增多，使得混凝土的抗压能力得到了有效的提升[3]。

1.3 聚羧酸高性能减水剂与水泥之间的相互影响

聚羧酸高性能减水剂与水泥之间的相互影响大多是由于内部化学物质等组成成分之间发生反应所造成的。而且在水化作用的前期过程中，聚羧酸高性能减水剂将游离的钙离子结合起来，增大水泥颗粒和水的接触面积，使其不断吸附其他例子，从而对水分子起到一定的束缚作用，减少了水化反应的进一步进行。

1.4 聚羧酸高性能减水剂对砂石含泥量的作用原理

聚羧酸高性能减水剂对于实施含泥量的作用较为明显，作用原理可以分为两类，一类是静电排斥理论，一类是空间位阻理论。其中静电排斥理论则是由于静电斥力在水中等液体条件作业的时候，将水泥颗粒进行一定的分散，创造出大量的游离水，来改善混凝土的性质。而空间位阻理论则是利用聚羧酸高性能减水剂中含有的阴离子与泥成分表面的颗粒进行结合，形成一层具有一定厚度的薄膜，来增加分子与泥成分之间的排斥力。其中发挥作用的是聚羧酸高性能减水剂所含有的PEO侧链，PEO侧链在水中延展，使得泥成分颗粒的表面能够产生立体吸附层来阻隔相应颗粒物的聚集和沉淀。而且，PEO侧链的长度越长，对于泥成分颗粒之间的分散作用就越大，整体与空间位阻呈现一种正相关的关系[4]。

2 相关试验分析

2.1 试验原材料选择

（1）水泥：选取具有一定市场效应的品牌水泥，保证其基本质量和安全问题，有效控制试验过程最后的效果。（2）矿渣粉：选取市面上常用的矿渣粉品牌。一般选择比表面积为426m2/kg，密度为2860g/cm3，流动度为106%的矿渣粉。（3）碎石：常用的碎石是金业石，紧密堆积密度1730kg/m3、表观密度2760kg/m3，需要保证内部的颗粒级别在15～25之间，在使用前期，对其进行简单的清理工作，保证彻底风干后再投入使用。（4）砂石：采取表观密度2720kg/m3，细度模数为Mx=3.1的标准化砂石，在使用前期，也需要进行相应的清洁和风干处理。（5）外加剂：主要是化学制劑，常用的是RAWY101聚羧酸外加剂，其PH值偏酸性，相应的减水率和含固量较高，有助于形成良好的抗压效应。（6）粉煤灰：选取较为常用的品牌，保质保量。

2.2 试验方法

（1）水泥胶砂性能试验

主要分为两个部分，一种是胶砂强度性能试验，在遵循国家相应的规定和标准前提下，保证所投入试验的砂浆，其内部成分、物质组成，相应的流动速度要合乎标准[5]。而且对于试验样品在后期的维护过程中也要按照国家标准进行检验和处理。其二是砂浆减水率试验，主要是为了研究外加试剂，例如聚羧酸高性能减水剂等对于水泥内部各个成分之间的离散度影响，当然也是在国家标准规范允许的范围内进行操作。

（2）计算公式

W=（P1-P2）/P1*100%。

其中P1是国家标准下统一规定的适宜用水量。

P2是在使用聚羧酸高性能减水剂情况下实际的用水量。

3 试验操作过程

为了探究砂石泥含量对聚羧酸高性能减水剂性能的影响，试验中要将所准备好的各种材料按照国家标准规范中要求的比例进行配比。常用的比例如下：水泥：砂：石：水=466：586：1089：205。对于聚羧酸高性能减水剂的利用分别以2%以下较为适宜，一般采取控制变量法，分为四组对照试验，控制聚羧酸高性能减水剂的投入比例为0.5%、1%、1.5%、2%。在试验过程中，要保证控制水泥、砂石、水的基本比例相应有规律的变化，才能投入不同比例的聚羧酸高性能减水剂进行相互作用的研究。endprint

4 试验结果分析

4.1 含泥量变化的不同对于混凝土抗压作用的影响

通过最终的数据计算可以发现，当含泥量在0.8%～2%这个区间的时候，聚羧酸高性能减水剂作用于混凝土后所形成的抗压强度会随着含泥量的增加呈现一定的波动，总体是正相关的关系，但是曲线的曲率变化不大，态势较为平缓。这样表明在这一区间范围内，两者之间的相互关系不大，作用力不够大。这主要是因为泥成分对于聚羧酸高性能减水剂和水分会有一定的吸附作用，当泥成分较少的时候，它将理论上作用水的含量吸附起来，导致真正发挥试验的水含量减少，直接影响到了试验结果。

当含泥量在2%～5%这一区间范围内，聚羧酸高性能减水剂形成混凝土的抗压能力又会随着泥含量的增加呈现下降趋势，而且整个态势变化较大，曲线曲率变大，两者呈现较为明显的相互影响关系。这主要是因为含泥量不断的增加，对于聚羧酸高性能减水剂和水分的需求增多，而泥成分表面的颗粒容易与水作用形成薄膜，其内部所含有的有机杂质影响到了水化反应，使得混凝土的抗压作用发生影响。

4.2 聚羧酸高性能减水剂含量不同对混凝土抗压作用的影響

在保证水泥：砂：石：水=466：586：1089：205不变的时候，聚羧酸高性能减水剂作用形成混凝土的抗压性能与含泥量变化的曲线走向近似，整体会随着含泥量的增多呈现下降趋势。主要是因为泥成分表面颗粒的增加，使得整体颗粒的表面积增加，就会在试验过程中大量吸收水分，而水分的控制是按照标准确定的，是理论上可以发生作用的水含量，这样导致实际作用的水含量就会有所减少，不能够达到预计的试验水平，影响结果。

5 结束语

综上所述，通过对聚羧酸高性能减水剂中不同砂石含泥量的影响研究，发现当砂石含泥量处于2%及以下情况时，两者关系不明显，不会影响整体混凝土的抗压作用。但是当含泥量大于2%的时候，含泥量越高，聚羧酸高性能减水剂对于混凝土作用后产生的抗压作用就会不显著，整体呈现下降趋势。因此，在实际的施工过程中，有效控制聚羧酸高性能减水剂中的砂石含泥量在2%以下，将对混凝土的抗压强度起到一定的维持作用，为保障工程顺利进行打下坚实的物质基础。

参考文献：

[1]罗金连，黄小灵.砂石含泥量对聚羧酸高性能减水剂性能的影响[J].内蒙古师范大学学报（自然科学汉文版），2016（03）：369-372.

[2]钟志强.助剂改善聚羧酸减水剂抗泥性能研究[D].重庆大学，2016.

[3]刘斌，何廷树，何娟，等.含泥量对掺聚羧酸减水剂混凝土性能的影响[J].硅酸盐通报，2015（02）：349-353.

[4]吴昊.粘土对聚羧酸系减水剂性能的影响机制及控制措施[D].北京工业大学，2012.

[5]许国林，黎韬，林鹏.砂中含泥量对聚羧酸盐减水剂性能影响的研究[J].广东建材，2010（12）：13-15.endprint