聚羧酸高性能减水剂应用中的问题综述.docx

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1、聚薮酸高性能减水剂应用中的问题综述目录1 .前言12 .聚按酸减水剂13 .聚竣酸高性能减水剂对水泥的适应性34 .掺合料、骨料对聚峻酸高性能减水剂应用效果的影响35 .水灰比及混凝土配合比对聚酸酸高性能减水剂使用效果的影响46 .聚陵酸高性能减水剂的引气性47 .聚竣酸高性能减水剂与其它外加剂的相容性58 .聚陵酸高性能减水剂的应用范围69 .掺聚竣酸高性能减水剂的减缩抗裂性能71 .前言聚竣酸高性能减水剂是指含有竣基的不饱和单体和其它单体共聚而成，用于水泥混凝土中具有较高的减水、增塑、保坍及较低的收缩性能的减水剂。根据我国最新实施的GB8076-2008混凝土外加剂标准高性能减水剂的定义为

2、“比高效减水剂具有更高的减水率，更好的坍落度保持性能，较小的干燥收缩且具有一定引气性能的减水剂”。由于该产品的综合性能优异，它的作用机理也有别于常用高效减水剂，因此被称为第三代减水剂。此高性能减水剂又简称PCA。据不完全统计，目前国内已有六七十个厂家在生产此类产品，产量在逐年增大，生产品种也在逐年增多。近年来，我们调查了我公司及上述三地共六个品种聚陵酸系列高性能减水剂产品的应用情况，并同时进行了长时间的应用试验，试验发现，聚竣酸高性能减水剂虽然具有极好的减水增强性能，较好的保坍性能及较低的收缩率，但并非只要掺用了此类产品就能取得好的技术经济效益，它的应用技术比常用高效减水剂更复杂，使用不当不但

3、达不到预期的技术效果，甚至会出现工程事故。现将我们收集到的聚拔酸高性能减水剂在应用中的问题综述如下。2 .聚竣酸减水剂聚竣酸减水剂(PO1yCarboXyIateSUPerPIaStieiZer)是一种高性能减水剂，是水泥混凝土运用中的一种水泥分散剂。广泛应用于公路、桥梁、大坝、隧道、高层建筑等工程。该品绿色环保，不易燃，不易爆，可以安全使用火车和汽车运输。产品简介根据其主链结构的不同可以将聚竣酸系高效减水剂产品分为两大类：一类以丙烯酸或甲基丙烯酸为主链,接枝不同侧链长度的聚酸。另一类是以马来酸酊为主链接枝不同侧链长度的聚酸。以此为基础，衍生了一系列不同特性的高性能减水剂产品。在聚竣酸外加剂出

4、现之前，有木质素磺酸盐类外加剂，蔡系磺酸盐甲醛缩合物，三聚氟胺甲醛缩聚物，丙酮磺酸盐甲醛缩合物，氨基磺酸盐甲醛缩合物等。20世纪80年代初日本率先成功研制了聚竣酸系减水剂。新一代聚竣酸系高效减水剂克服了传统减水剂一些弊端，具有掺量低、保坍性能好、混凝土收缩率低、分子结构上可调性强、高性能化的潜力大、生产过程中不使用甲醛等突出优点。合成方法对于聚较酸减水剂的合成，分子结构的设计是至关重要的，其中包括分子中主链基团、侧链密度以及侧链长度等。合成方法主要包括原位聚合接枝法、先聚合后功能化法和单体直接共聚法。1、原位聚合接枝法以聚酸作为不饱和单体聚合反应的介质，使主链聚合以及侧链的引入同时进行，工艺简

5、单，而且所合成的减水剂分子质量能得到一定的控制，但这种方法涉及的酯化反应为可逆反应，在水溶液中进行导致接枝率比较低，已经逐渐被淘汰E14。2、先聚合后功能化法这种方法主要是先合成减水剂主链，再以其他方法将侧链引入进行功能化，此方法操作难度较大，减水剂分子结构不灵活且单体问相容性不好，使得这种方法的使用得到了较大的限制EI5。3、单体直接共聚法这种方法是先制备出活性大单体，然后在水溶液中将小单体和大单体在引发剂的引发下进行共聚反应。随着大单体的合成工艺日益成熟且种类越来越多，这种合成方法已经是现阶段聚羚酸减水剂合成的最常用方法。优劣特点在很多混凝土工程中，蔡系等传统高效混凝土由于技术性能的局限性

6、，越来越不能满足工程需要。在国内外备受关注的新一代减水剂，聚较酸系高性能减水剂，由于真正做到了依据分散水泥作用机理设计有效的分子结构，具有超分散型，能防止混凝土坍落度损失而不引起明显缓凝，低掺量下发挥较高的塑化效果，流动性保持性好、水泥适应广分子构造上自由度大、合成技术多、高性能化的余地很大，对混凝土增强效果显著，能降低混凝土收缩，有害物质含量极低等技术性能特点，赋予了混凝土出色的施工和易性、良好的强度发展、优良的耐久性、聚陵酸系高性能减水剂具有良好的综合技术性能优势及环保特点，符合现代化混凝土工程的需要。因此，聚竣酸系高性能减水剂正逐渐成为配制高性能混凝土的首选外加剂。据报道，日本聚竣酸外加

7、剂使用量已占所有高性能外加剂产品总量的80%以上，北美和欧洲也占了50%以上。在我国，聚竣酸系减水剂已成功应用仅在三峡大坝、苏通大桥、田湾核电站、京沪高铁等国家大型水利、桥梁、核电、铁路工程，并取得了显著的成果。同时聚拔酸减水剂也存在一些问题：1高温环境下保坍性不足；2,温度敏感性强，同种聚竣酸减水剂在不同季节施工，混凝土保坍性相差甚远；3,功能性产品较少，很难满足超高、超长距离混凝土泵送、负温施工、超早强混凝土的制备以及混凝土高耐久等要求；4.粘度高，在高掺合材、低水胶比混凝土配制中，混凝土粘度高，不利于施工；5.对砂石集料的含泥量敏感性强。6.对机制砂适应也差，掺量敏感影响施工。3 .聚竣

8、酸高性能减水剂对水泥的适应性由于聚较酸高性能减水剂对水泥浆溶液中的离子类型和浓度不敏感，较长的侧链不易被水泥水化物覆盖，因此能较长时间发挥其分散性，它对多种水泥适应性好于蔡系等高效减水剂。但这只是相对而言，我们曾在江苏、上海收集到十五种在该地区使用较多的水泥，用于做对比聚竣酸高性能减水剂和蔡系高效减水剂的适应性试验，试验结果发现蔡系不适应水泥的占20%,而聚竣酸高性能减水剂也有13%对水泥不适应。这就说明聚竣酸高性能减水剂同样存在水泥适应性的问题，并非如一些人所分析的那样，该产品对任何水泥都能适应。对常用高效减水剂水泥适应性的影响，主要是水泥矿物成分及含量比例，水泥比表面积，水泥中的碱含量，水

9、泥调凝剂的品种、用量及溶解性，水泥混合材的品种等，即水泥中C3A含量越高，比表面积越大，碱含量越高、混凝土流动性越差。而上述影响因素在使用聚较酸高性能减水剂时也同样存在，更重要的问题是水泥中硫酸根离子含量对聚痰酸高性能减水剂的应用效果影响极大。这主要是大量的硫酸根离子与聚痰酸高性能减水剂分子对水泥粒子争相吸附，减少了聚较酸高性能减水剂的吸附量，因此当水泥中硫酸盐含量较高时聚较酸高性能减水剂减水功能会急剧下降，一定时间后又会出现大量泌水。也有人认为当水中硫酸根离子大量存在时会使聚竣酸高性能减水剂中的EO链收缩，进而会减弱了EO链的体积排斥效应。上述高硫酸盐含量的水泥中掺入秦系高效减水剂却因三氧化

10、硫抑制了C3A的水化，混凝土保坍性会得到改善。4 .掺合料、骨料对聚竣酸高性能减水剂应用效果的影响试验证实，聚竣酸高性能减水剂对粉煤灰的品种选择十分敏感。使用I级灰效果较好，当使用H级灰或I1I级灰时混凝土流动性较差。有时甚至会失去流动性。这主要是烧失量较高的H级、山级粉煤灰碳含量较大，碳粒子对外加剂的吸附量大，从而降低了外加剂对水泥的吸附，影响了混凝土第3页共7页流动性。我们曾试验在采用川级粉煤灰时，将聚竣酸高性能减水剂的掺量增大50%以上，才能达到掺用一级粉煤灰时的减水率，而在使用脂肪族类高效减水剂时虽然含碳量对减水率也有影响，但只需增加20%即可达到设计减水率，见。表两种减水剂使用不同粉

11、煤灰达到一定减水率时的掺用量减水剂品种I级灰减水率18%时外In级灰减水率18%时加剂掺用量（%）外加剂掺用量（%）银我酸高性能减水剂0.2（干品）0.32脂肪族高效减水剂0.34（干品）0.411.5试验也发现，在使用火山灰或火山灰水泥时，掺聚竣酸高性能减水剂减水效果较差。骨料对聚竣酸高性能减水剂使用效果的影响除骨料品种级配及用量外，主要是砂石中的含泥量。当含泥量从05%增大到4%时，掺聚较酸高性能减水剂混凝土的减水率下降，甚至会完全失去流动性，保坍性能也差。增大聚较酸高性能减水剂掺量时效果也不明显，而使用常用高效减水剂时，含泥率的影响远没有掺聚陵酸高性能减水剂严重，见。表含泥率对不同减水剂

12、性能的影响外加剂品种掺出含泥率05%坍落度（Cm）含泥率2%坍落度（cm）M泥率3%坍落度（Cm）含泥量4%坍落度（Cm）茶系0.7%18171513脂肪族高效0.4%1817.515.2F的话聚核酸高性能022%1914505 .水灰比及混凝土配合比对聚竣酸高性能减水剂使用效果的影响聚痰酸高性能减水剂对混凝土用水量十分敏感。广州某工程在配制C50混凝土时原设计水灰比为0.34%,试验发现流动性不好，将水灰比调整为0.35%,用水量每m3只增加了几公斤。虽然坍落度增大了，却又出现大量泌水甚至有点离析，影响了混凝土的整体匀质性。后经增用少量保水剂才解决，这就给施工单位带来了不少麻烦。混凝土砂率也

13、会影响聚较酸高性能减水剂应用效果。在使用常用高效减水剂时，适当增大砂率，混凝土流动性有所改善，而当掺用聚效酸高性能减水剂时砂率越大混凝土流动性却越差。6 .聚竣酸高性能减水剂的引气性聚骰酸高性能减水剂产品主链都含有较基吸附基因，而支链上多接有大量聚酸侧链以提供空间位阻作用，而聚醛多具有引气性。由于不同厂家所采用的生产工艺及原材料分子量差别极大，引气量差别也较大。从我们所测试的几种聚竣酸高性能减水剂产品看，引气量最低的只有3%左右，最高为6%,有些产品甚至达8%。当然混凝土适量引气可改善混凝土流动性，可泵性，保水性及耐久性。但过量引气对混凝土不但达不到上述改善目标，混凝土强度反而会由于含气量过高

14、而降低，主要是这些气泡泡径过大，同时又因掺聚竣酸高性能减水剂的混凝土一般较为粘稠，这些气泡在施工中很难通过振捣来排除，使混凝土表面产生较多的蜂窝状麻面，影响了混凝土的外观。目前虽然有不引气的聚较酸高性能减水剂产品研制成功的报道，但笔者一直未见到实物，故目前最好的解决办法仍是掺消泡剂。从表面活性剂的作用机理分析，凡是有消泡作用的化合物应该是不溶于水的，如常用硅油消泡剂，由于此类产品与聚较酸高性能减水剂互相不能相溶，消泡剂一般都只能飘浮在液体表面，因此不能作为聚较酸高性能减水剂的消泡剂使用。研究也发现聚较酸高性能减水剂产生气泡与它大幅度降低水的表面张力有关。蔡系减水剂不引气是由于它对表面张力影响较

15、小，而木钠大量引气也是由于它显著的降低了液相的表面张力。如果采用一种能提高表面张力的化合物应该有一定的抑泡效果。目前日本、德国都研制了多种能明显提高液相表面张力的消泡剂，用于聚竣酸高性能减水剂中抑泡效果较好。从应用实际效果考虑，聚竣酸高性能减水剂掺用消泡剂也无需一定要使聚竣酸高性能减水剂一点不引气。减少消泡剂掺用量并能达到抑制大气泡产生并留下适量细密气泡为最佳效果，特别是用于有一定引气要求的混凝土。目前也有一些厂家增大消泡剂的用量，使聚竣酸高性能减水剂一点不引气，如有引气需要再掺入引气剂，此法当然可行，但消泡剂对引气剂也有抑制作用，这就增加了引气剂的用量，增大了使用成本。7 .聚竣酸高性能减水

16、剂与其它外加剂的相容性为进一步改善聚较酸高性能减水剂的性能，降低使用成本，最好将聚较酸高性能减水剂与其它外加剂复配使用，目前的问题是多数外加剂与聚较酸高性能减水剂不能相容，表现为产品不能互溶或互溶后无叠加效应，有时会使聚较酸高性能减水剂的流动性或保坍性降低，还有的会增大混凝土的泌水离析。聚拨酸高性能减水剂与蔡系高效减水剂，慈系高效减水剂及氨基磺酸盐高效减水剂完全不能相溶，与三聚氟胺高效减水剂按一定比例尚可相溶。只有与脂肪族高效减水剂相溶性较好。脂肪族高效减水剂是目前国产高效减水剂中性价比最高的产品，试验发现当脂肪族高效减水剂中掺入少量聚竣酸高性能减水剂后，混凝土减水率增大，保坍性能提高，含气量也不高，还改善了脂肪族高效