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    技术资讯

    探究聚羧酸系高性能减水剂在混凝土中的应用



    一、前言

    随着建筑工程以及建筑结构物的复杂变化和多元化需求,单纯的依靠物理方法进行的振动、加压、真空等物理方法的混凝土施工已经远远不能满足目前项目施工的要求。目前对混凝土不仅要求具有较高的抗压强度、抗拉强度等还需要具有良好的抗冻性和抗渗性、流动性等[1]。随着我国天然资源的不断采伐,很多地区的天然高品质的砂石严重缺乏,这就需要人工砂的合理使用,PC也就应运而生。PC由于其低掺量、高减水率、高分散性、高保坍性的优点能够和水泥材料良好的相容,同时对混凝土的坍塌有效控制[2]

    二、PC的减水机理研究

    PC的分子结构中包含了酯基、羟基、羧基、聚氧乙烯基、磺酸基等不饱和单体。其分子结构中的这些不饱和的基团通过与不同的单体基团形成共聚结合,可以在不同的条件下产生不同性能的减水剂产品。如下图1为其结构式示意图。

    根据上述分子结构式可以看出,PC的分子结构呈线状的,分子基团相互吸附,并在表面形成电场。凭借带点颗粒的相互排斥,使得颗粒在水介中分散,最终实现减水的目的[3]PC能够以较少的掺入量实现较大的减水效果,甚至高达46%,同时还能良好有效的抑制混凝土的坍落。PC的减水机理大致可以分为三大部分:

    ①降低表面和水泥颗粒吸附的能量

    PC作为减水剂中的新秀,其本质就是吸附在水泥颗粒表面的一种表面活性剂。其通过吸附在水泥颗粒的表面,来实现降低水泥颗粒和水之间的界面总能量,最终使得水泥颗粒彼此之间分散开来,达到减水的目的[4]

    ②静电排斥

    减水剂分析吸附在水泥表面,由于减水剂分子之间具有一定的静电排斥,因而带动水泥可以相互排斥,最终使得水泥颗粒彼此之间相互分散。

    ③润滑作用

    减水剂的分子式中含有较多的亲水基团,这些基团遇水极易与水形成一种水化膜,同时该水化膜能够将水泥颗粒释放出来的絮凝结构包裹住,进而达到减水的目的[5]

    PC在使用时更方便、高效、环保,但项目施工中存在如下问题:难以从搅拌车中倒出、PC混凝土拌合物泌水、混凝土硬化后表现有轻微的气泡现象、凝结速度慢时间长等。

    1PCSL的复合掺入分析

    1PC与木质素磺酸钠(下文以英文缩写SL表示)的复合掺入分析试验检测的结果示意图。

    由图2知,当减水剂复合掺入的时候,在一定程度上促进了净浆的流动,但是随着SL的掺量增加,流动度的增加速度逐渐变缓。同理坍落度也是有一定增加,但一小时后,呈现减少的情况,而混凝土的抗压强度随着SL掺入量的增加有所减小,凝结时间随着SL掺入量的增加而延长[6]

    2PCSAF的复合掺入分析

    根据下图的实验结果数据表可以得知,PCSAF两种减水剂复配后在一定的程度上可以使得水泥净浆流动度呈现增加的趋势,如表2PC与脂肪族高效减水剂(下文以英文缩写SAF表示)复合掺入配置混凝土的性能试验结果表。

    由图3知,当上述两种减水剂复配掺入时,增加混合物掺入量,净浆流动度会明显增加,这就证明了两种减水剂复配使用减水效果远远高于单一减水剂的效果。

    但是目前市场上对SAF这种减水剂的应用并不普及,一方面是因为SAF的成本偏贵,另一方面是因为SAF对掺入量十分敏感。

    三、PC在混凝土中的应用

    为了保证混凝土的生产质量,本文主要检验应用PC在混凝土施工工程中的生产实用性和可靠性[7]。选用萘系高效减水剂(下文以FDN表示)拌制和PC拌制进行对比测试。相应结果如表3、表4、表5

    四.检测情况与结果分析

    掺入PC的混凝土的减水率、保坍性、后期增强效果、体积稳定性及耐久性结果全都优于FDN混凝土。其主要原因是PC具有引气性能,引气后的混凝土结构却并没有形成大体积的空隙,却增加了混凝土的含气量,使混凝土内部相应气孔的均匀分布,使得混凝土的强度及耐久性能得以改善[8]。试验证明PC混凝土工作性、可泵性良好,保塑性能好,混凝土收缩小、体积稳定性好,混凝土耐久性能指标优异[9]

    五、结语

    由上述分析,可知PC混凝土与SAF的进行复合掺入使用,虽然可以进行,但是所得的效果却不是最优选择。若按照科学合理的配合比,使之与SL进行复合掺入的话就可以呈现出不同的掺入效果。PC应用于混凝土有较大的优势尤其是高强混凝土的拌制中更是不可或缺的减水剂。就目前而言,虽然PC具有诸多突出的优势特点,也是建筑工程项目施工的首选外加剂,但是不同的生产厂家是生产的产品依然存在一定的差异性,我国的PC的研发水平的提高也是未来亟待需要解决的问题。

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