国内混凝土原材料变化与聚羧酸减水剂的应用

贺众宜王长明

1.湖南省株洲大禹恒基新材料有限公司 湖南 株洲412000

2.湖南省湘潭九龙建材有限公司 湖南 株洲412000

在高强高性能混凝土制备过程中加入外加剂可以减少因水泥水化热反应产生的热量,比如加入聚羧酸减水剂,利用其存在的羧基和羟基链节等活性基团单体,结合其他化学手段使混凝土在碱性环境中发生水解,能有效释放减水成分,使聚羧酸减水剂分散作用更加持久。在聚羧酸减水剂分散和保持分散作用的基础上,使得加入减水剂的混凝土有更好的流动性和坍落度保持度,从而有效满足远距离运输和施工的要求。

1 聚羧酸减水剂作用原理

聚羧酸减水剂的特性如下:首先从外观上看,该减水剂为透明液体,呈浅褐色。其次,其结构为羧酸类接枝聚合物,具有减水率高、掺量低以及保持坍落度好的特点。其基本工作原理是利用减水剂中羧基和酸盐、羟基等活性基团单体使得减水剂的分散作用更加持久,同时还起到早强的作用。随着对材料科学研究的深入,聚羧酸减水剂的作用机理也更加明确,包含了分散机理和保持分散作用的机理。

1.1 分散机理 聚羧酸减水剂在应用时,可以很好地吸附水泥中颗粒物质,使减水剂结构在静电斥力影响下和空间位阻效应发生作用而变成常见的减水剂,分散体系在这个过程中得到提升,使得该分散体系呈现出立体结构。

1.2 保持减水剂分散作用的机理 聚羧酸聚合物质能很好地吸附水泥表面的颗粒物质,呈现出齿形形态,主链上的羧基、硫酸基、烃基等活性基团能很好地提高不同分子之间的静电斥力作用,在聚合物中向外延伸来提高触向水泥颗粒的位置,从而很好地发挥减水剂的作用。在该物质能控制混凝土水泥砂浆的流速和物质的分散作用,使混凝土具有较好的流动性和稳定性。

1.3 碱性环境下水解机理 聚羧酸减水剂的空间结构较大、主链较长,时侧链较多,为确保多级性基团作用的发挥,提高静电斥力效果和空间位阻效果,聚羧酸减水剂在混凝土制备中的应用可以起到较好的分散作用。该减水剂包含的硫酸基、烃基等多种活性基团融合在一起,并结合其他化学技术可以为混凝土材料提供良好的碱性环境,在该环境下发生水解,符合混凝土建筑施工对材料的要求。

2 国内混凝土原材料对减水剂的影响

2.1 细集料对聚羧酸减水剂应用的影响 混凝土制备中常用的细集料为机制砂和天然砂,其中天然砂又包括河砂、山砂、海砂等。作为混凝土制备必须用到的材料,其本身会和碱性材料发生反应,所以当聚羧酸减水剂使用过量以后就会和细集料反应而影响混凝土的塌落度,影响混凝土的强度。当细集料本身发生变化以后,比如砂中的石粉含量增多以后,还会对混凝土的流动性产生不利影响,砂子的粗细度若发生变化,比如砂子细度较小的情况下,会使混凝土流动性快速损失,使得混凝土和减水剂的适应性发生变化。砂率和海砂中残留的盐类,比如硫酸盐、氯离子等发生变化也会影响混凝土和聚羧酸减水剂之间的适应性。砂石中泥的含量变化也会影响聚羧酸减水剂在混凝土中的适应能力以及使用性能,鉴于泥土有很强的吸附作用,因而会大大降低减水剂的减水作用。一般而言,砂石中泥土含量较大时,尤其当含泥量超过3%以后会严重影响聚羧酸减水剂减水性作用的发挥,加入的聚羧酸减水剂量合适也不会提升混凝土的流动性。

2.2 水泥对聚羧酸减水剂应用的影响 聚羧酸减水剂使用的水泥会对其性能和作用的发挥产生一定影响,当水泥砂浆的流动性较差时,混凝土材料减水效果不明显,在实际应用时也会影响混凝土的性能,比如坍落度不佳、强度不大等。水泥自身含有的水分含量较大,而混凝土原材料中水泥成分与聚羧酸减水剂之间有密切联系,该类减水剂能快速与混凝土水泥结合,从而吸收掉大部分的水分。但是聚羧酸减水剂的减水效果会受到外界因素,比如温度的影响,所以在混凝土制备中必须控制生产温度,否则可能会因为温度的影响而导致混凝土原材料流动性不强,无法发挥减水剂减水分散的作用,对混凝土的凝结速率和效果也会产生一定影响。

2.3 粗骨料对聚羧酸减水剂应用的影响 混凝土原材料中的砂、石等细骨料的含泥量会对减水剂的应用产生一定影响,在含泥量大于3%的情况下减水剂性能大大下降。同时,在配制混凝土时如果石子级配中针片状的含量情况不符合制备要求,添加了其他材料来提升石子级配,对混凝土的流动速度会产生缓解作用,且可以减少扩展度使混凝土材料发生离析现象。为确保减水剂作用的发挥,保证混凝土制备的质量,有必要合理调整粗骨料的级配。

2.4 其他物质对聚羧酸减水剂应用的影响 在高性能混凝土制备过程中,经常会加入粉煤灰、高炉矿渣等掺合物,这些物质会对聚羧酸减水剂适应能力产生一定影响。如果粉煤灰和高炉矿渣掺合量得到有效控制,才能确保聚羧酸减水剂和混凝土材料的适应性,对于改善混凝土的和易性与流动性也有很好的作用。

3 结语

综上所述,制备高性能混凝土中加入一定的外加剂可以改善混凝土的性能,因为聚羧酸减水剂具有较好的分散作用和保持分散的作用,因此在混凝土制备中得到了广泛的应用。但是混凝土的原材料,如细集料、水泥、细骨料等的含量变化会对聚羧酸减水剂作用的发挥产生很大的影响,为此必须进一步深入研究聚羧酸减水剂作用机理以及混凝土各种材料对其的影响,掌握变化规律,通过改善聚羧酸减水剂性能来有效发挥其在混凝土制备中的作用。