隨著高性能混凝土技術(shù)的發(fā)展,特別是今后混凝土不但性能要高,而且必須向著綠色的,與環(huán)境和諧相處的可持續(xù)發(fā)展方向發(fā)展。聚羧酸系減水劑做為第三代減水劑,由于它在高性能混凝土中發(fā)揮了不可替代的優(yōu)勢,本身與環(huán)境友好的特點,在國內(nèi)外已得到了普遍的認(rèn)可。聚羧酸系減水劑從1986年日本觸媒公司首次將產(chǎn)品打入市場至今也不過短短的20年時間。國內(nèi)近幾年來(進(jìn)入21世紀(jì)以后),也給予極大的關(guān)注,最近這些年發(fā)展勢頭更加洶涌。
僅僅四五年時間,進(jìn)入商品領(lǐng)域的生產(chǎn)廠家由幾家發(fā)展到了幾十家。不少科研單位,高等院校都擁有了自主的知識產(chǎn)權(quán),產(chǎn)品進(jìn)入了各種工程用混凝土領(lǐng)域。國內(nèi)發(fā)達(dá)地區(qū)近年建設(shè)的一些標(biāo)志性工程幾乎都使用了聚羧酸系高減水劑,如上海磁懸浮列車軌道梁工程,北京奧運主場館工程、三峽工程、首都國際機(jī)場擴(kuò)建工程、杭州灣跨海大橋工程,大小洋山深水港工程,北京——天津城際軌道交通工程等,都取得了滿意的效果,同時也積累了許多的應(yīng)用技術(shù)方面的經(jīng)驗,也發(fā)現(xiàn)了不少應(yīng)用技術(shù)中的新問題。鐵道部為即將開工的京滬高速鐵路制定的高性能混凝土技術(shù)條件,空軍的軍用機(jī)場自密實水泥混凝土道面施工技術(shù)規(guī)范,在這些混凝土中也都考慮主要使用聚羧酸系高減水劑,為此,從06年就開展了相關(guān)的試驗研究工作。
我們有機(jī)會接觸到了一些聚羧酸系高性能減水劑應(yīng)用技術(shù)工作,在嘆服聚羧酸系高性能減水劑優(yōu)越性能的同時,也發(fā)現(xiàn)了一些應(yīng)用當(dāng)中出現(xiàn)的各種問題,這些現(xiàn)象的出現(xiàn)對長期習(xí)慣于應(yīng)用以萘系為主的高效減水劑的人會感到非常不合常理、或者叫做在我們的預(yù)料之外,這與我們對聚羧酸系高減水劑原來過高的期望值產(chǎn)生了差距。人們原本期望新的外加劑不但性能優(yōu)越而且能解決混凝土其它組分的在的一些問題,因為聚羧酸系高減水劑的“適應(yīng)性”很好。
過去已經(jīng)習(xí)慣了一種好的外加劑應(yīng)當(dāng)能解決一切混凝土性能方面的問題,當(dāng)混凝土出現(xiàn)了性能方面的問題,人們首先向外加劑供應(yīng)方提出要求,而外加劑廠商也習(xí)慣了立即用各種復(fù)配手段來滿足要求,很少或不能去考慮其它方面的原因,只能在復(fù)配原料及相對參量上去做文章,往往是事倍而功半。那么如何正確的使用聚羧酸系高減水劑使之發(fā)揮更好的效果,筆者注意到了以下幾個方面:
1、聚羧酸系高減水劑有著不同于第一、二代減水劑的作用機(jī)理,實際上聚羧酸系高減水劑是由一種全新理念來研制的,它不同于第二代高效減水劑之處就在于:一是分子結(jié)構(gòu)的多樣性和可調(diào)節(jié)性,或叫做可以根據(jù)性能要求來設(shè)計分子結(jié)構(gòu)。二是把高效減水劑的優(yōu)點進(jìn)一步濃縮和提高,并且在生產(chǎn)過程中實現(xiàn)了綠色無污染。
從減水劑的作用機(jī)理上,聚羧酸系減水劑集中體現(xiàn)了表面活性劑分子中活性基團(tuán)的多樣性。不但活性基團(tuán)的種類多且這些基團(tuán)不僅集中在分子主鏈上,更活躍在嫁接于主鏈的側(cè)枝上。形成極性較強(qiáng)的分子主鏈,以及帶有親水性的有一定長度和數(shù)量的側(cè)鏈,分子結(jié)構(gòu)呈梳型。主鏈很強(qiáng)的極性陰離子“錨固”基團(tuán)用以吸附在水泥顆粒上,由眾多支鏈支撐的向外伸展的梳齒結(jié)構(gòu)為水泥粒子的進(jìn)一步分散提供了充分的空間排列效應(yīng)。相比于萘系高效減水劑的雙電層電性斥力作用,空間位阻作用使分散保持的時間要長得多。如用藍(lán)巖建材生產(chǎn)的BRGY-100、BRGY-200和BRGY-300與減水劑復(fù)配后在和混凝土拌合后,其流動性可以保持2個小時基本不損失。
適當(dāng)?shù)母淖兙埕人嵯蹈邷p水劑梳型結(jié)構(gòu),使側(cè)鏈的密度與長度適當(dāng)變化時,又可得到適用于預(yù)制構(gòu)件用的高減水,高早強(qiáng)型減水劑。
由此不難看出,聚羧酸系減水劑它的特點在于,可以按要求來調(diào)整、改變分子結(jié)構(gòu),達(dá)到改變性能的目的。而不是用簡單復(fù)配來改性,基于這種認(rèn)識,或許對我們今后應(yīng)用技術(shù)的提高有所啟發(fā)。
2、聚羧酸系減水劑對膠結(jié)材料的適應(yīng)性問題
工程應(yīng)用中表現(xiàn)為,不同水泥,不用粉煤灰聚羧酸系高減水劑也有適應(yīng)性問題,尤其是對粉煤灰更為“挑剔”,而磨細(xì)礦粉適應(yīng)性要好一些。
水泥的適應(yīng)性主要表現(xiàn)于:不同品種水泥,聚羧酸系高減水劑的飽和和點有很大差別,舉例;盾石水泥摻1.%時(20%濃度)效果就很好,而前景水泥摻則需摻1.2%。而且在混凝土飽和點附近變化十分明顯,例如前景水泥在摻1.0%到1.1%時變化均不明顯,只有加到1.2%,才表現(xiàn)出較好的狀態(tài),一旦超過1.2%時又會很快泌水,對摻量變化很敏感,因此對不同水泥找飽和點十分重要。但是往往遇到這種情況;使用方根據(jù)資料介紹,規(guī)定只準(zhǔn)摻1.0%,在此摻量下如果選用的水泥適應(yīng)性不好,外加劑提供方則很難辦,采用復(fù)配的辦法往往收效甚微。
聚羧酸系高減水劑與粉煤灰也有適應(yīng)性問題,一級灰適應(yīng)性好,二、三級灰不適應(yīng)情況較多,此時即使加大聚羧酸的摻量效果也不明顯。究竟是粉煤灰中的哪些成分的影響,尚需進(jìn)一步研究。
常常是某一種水泥或粉煤灰對外加劑適應(yīng)性不好時,當(dāng)你換另外一種外加劑仍不能完全滿意。最終可能還得更換膠凝材料,但是有些不明就理的用戶往往懷疑是外加劑品質(zhì)性能不好,這就有失公平了。使用藍(lán)巖建材生產(chǎn)的BRGY-100、BRGY-200和BRGY-300與減水劑進(jìn)行復(fù)配,可以提高減水劑對水泥和粉煤灰的適應(yīng)性。
3、砂子的含泥量問題
當(dāng)砂子的含泥量較高時,聚羧酸系減水劑的減水率會明顯降低。使用萘系減水劑往往用增加一些摻量來解決。聚羧酸系減水劑在增加摻量時變化不明顯,很多的情況是當(dāng)流動度還沒有達(dá)到要求,混凝土已經(jīng)開始泌水了。此時再用調(diào)砂率或是增加含氣量,或是加增稠劑效果都不會很好。一種辦法是降低含泥量。還有一種辦法是使用藍(lán)巖建材生產(chǎn)的BRGY-100、BRGY-200和BRGY-300與減水劑進(jìn)行復(fù)配,可以減少泌水形象的發(fā)生。
4、引氣性問題
聚羧酸系減水劑在生產(chǎn)過程中往往會保留一些降低表面張力的表面活性成分,因此它具有一定的引氣性。這些低表面張力的成分不同于傳統(tǒng)的引氣劑,引氣劑的生產(chǎn)過程中由于考慮到了產(chǎn)生穩(wěn)定、細(xì)小、封閉氣泡的一些必要條件,引氣劑中會增加這些有效成分,從而使帶入混凝土的氣泡既能滿足含氣量的要求,又不會對強(qiáng)度等性能產(chǎn)生不利影響。聚羧酸系減水劑在生產(chǎn)過程中,含氣量有時可高達(dá)8%左右,如果直接使用對強(qiáng)度影響是不利的, 因此目前采取的做法是先消泡、再引氣。消泡劑廠家往往可以提供,而引氣劑有時需要應(yīng)用單位自己選擇,不同分子結(jié)構(gòu)的聚羧酸系減水劑對不同的引氣劑也是有選擇性的,而且與攪拌方式很有關(guān)系。例如在試驗室中試配混凝土含氣量可以滿足要求,到現(xiàn)場澆注時再取樣,含氣量就變了,這一點尤其要引起注意。其原因可能是由于攪拌方式,攪拌時間所引起的。
聚羧酸減水劑成分中含有低表面張力的物質(zhì)對混凝土來說也有其有利的一面。從某種意上來說好比事先加入了一些減縮劑,因此聚羧酸減水劑的混凝土收縮值要小于普通高效減水劑,帶來混凝土體積穩(wěn)定性好的優(yōu)良性能。
5、聚羧酸減水劑的摻量問題
公認(rèn)聚羧酸減水劑的摻量低,減水率高、坍落度保持好。但在應(yīng)用中也出現(xiàn)以下問題:
摻量在水膠比小時十分敏感,且表現(xiàn)出有更高減水率,而在水膠 比大時(一般>0.4以上時),減水率及其變化就不那么明顯了。究其原因可能與聚羧酸系減水劑的作用機(jī)理有關(guān),它的分散、保持作用在于分子結(jié)構(gòu)形成的空間位阻效應(yīng),大水膠比時水泥分散體系中已經(jīng)有足夠水分子的間隔作用,因此聚羧酸分子的空間位阻作用自然就要小一些了。
膠凝材料用量大時摻量影響更為明顯而膠凝材料總量小時差一些。在相同條件下,當(dāng)膠凝材料總量<300/m3的減水作用要小于>400/ m3時的減水率,而且在水膠比大,凝材料用量小時還會有疊加的效果。這說明聚羧酸系減水劑的應(yīng)用也是有它的范圍的。實際上這種減水劑就是針對高性能混凝土而研制的,所以無論從它的性能上、價位上它都更適合于應(yīng)用于高性能混凝土。而就我國目前的市場情況來看,還達(dá)不到聚羧酸系減水劑取代其它品種的時代,我們對以應(yīng)有清醒的認(rèn)識。
6、關(guān)于聚羧酸系減水劑的復(fù)配問題
自從高效減水劑問世以來,為了進(jìn)一步改善它的性能,也為了降低一定的成本,常常采用不同的外加劑進(jìn)行簡單的復(fù)配使用,這種復(fù)配往往能取得1+1>2的作用,通常稱之為超疊效應(yīng)。目前使用的除聚羧酸系減水劑以外的減水劑幾乎很少有單獨使用的,近二三十年來我國的外加劑復(fù)配技術(shù)應(yīng)當(dāng)說是國際領(lǐng)先的。在很多生產(chǎn)商和用戶的潛意識里,任何混凝土性能方面的要求都可以用復(fù)配技術(shù)來解決。這實際上形成了對外加劑的依賴,無論是應(yīng)當(dāng)由外加劑來解決的問題,還是由于原材料的變化甚至劣化造成的混凝土性能差,都可以向外加劑供應(yīng)方提出,由他們來解決。
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