［摘要］外加劑與水泥膠凝材料之間有時(shí)出現(xiàn)的不相適應(yīng)性(泌水多,、坍落度損失快,、局部骨料分離等)問題長(zhǎng)期以來(lái)影響著實(shí)際工程對(duì)外加劑的應(yīng)用，聚羧酸類高效減水劑是近幾年研究開發(fā)的非萘系高效減水劑產(chǎn)品。通過對(duì)聚羧酸類減水劑與萘系減水劑進(jìn)行試驗(yàn)比較得出,，采用聚羧酸系列減水劑拌制的混凝土具有減水率高,，粘聚性好，流動(dòng)性好,，在水泥中的分散能力強(qiáng),，混凝土坍落度損失小等特點(diǎn)，能有效提高混凝土的抗拉防裂性能,，適用于泵送及高強(qiáng)度等級(jí)的混凝土中,，具有良好的應(yīng)用前景。
 
1　前言
    我國(guó)自20世紀(jì)70年代初期開始萘系高效減水劑合成與應(yīng)用性能的研究,，并在建筑,、水電、交通,、煤礦等行業(yè)廣泛應(yīng)用,。80年代開始，外加劑的復(fù)配技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)研究成為本行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì),，90年代開始,，我國(guó)開始研究新型高效減水劑，相繼開發(fā)了聚苯乙烯磺酸鹽,、氨基磺酸鹽等新型高效減水劑,。聚羧酸類高效減水劑是近幾年研究開發(fā)的非萘系高效減水劑產(chǎn)品。
    外加劑是現(xiàn)代混凝土中不可缺少的組分,，摻入適當(dāng)外加劑可以明顯地改善混凝土拌和物及混凝土性能,，減少用水量，延緩混凝土凝結(jié)時(shí)間,，降低水化熱,，提高混凝土的抗凍性、抗?jié)B性等,。但摻外加劑的混凝土有時(shí)會(huì)出現(xiàn)拌和物流動(dòng)性差,、泌水多、減水率低,，或拌和物板結(jié),、流動(dòng)性損失過快、不正常凝結(jié)等現(xiàn)象,。外加劑和水泥的相容性是必須考慮的影響因素,，幾乎所有的外加劑與水泥之間都存在著適應(yīng)性問題，目前商品混凝土中幾乎全部使用減水型外加劑,，減水型外加劑與水泥不相適應(yīng)能夠直接快速地反應(yīng)出來(lái),。隨著現(xiàn)代商品混凝土的發(fā)展,，工程需求粘聚性好，流動(dòng)性能好且保坍增塑性能好的外加劑,，能滿足水下混凝土及泵送混凝土施工的需要,。聚羧酸類外加劑與萘系高效減水劑相比具有減水率高、分散能力強(qiáng),、粘聚性好,、坍落度損失小等特性，滿足混凝土施工要求,。
 
2　聚羧酸高效減水劑性能
    為了解聚羧酸外加劑的基本性能，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)JC473-2001,、GB8076-1997對(duì)幾種聚羧酸減水劑和萘系減水劑的性能進(jìn)行檢測(cè),。試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1　摻聚羧酸減水劑混凝土基本性能試驗(yàn)結(jié)果

     從表1試驗(yàn)結(jié)果看,，聚羧酸類減水劑具有減水率高,、增強(qiáng)、坍落度損失小的特性,，普通萘系減水劑的減水率為18%左右,，而聚羧酸類的減水劑可達(dá)到23%左右，大大降低了單位用水量及膠凝材料的用量,。聚羧酸類減水劑可以在較低摻量條件下比摻萘系減水劑混凝土用水量還低,，體現(xiàn)出其低摻量高減水的特點(diǎn)，大大降低了單位用水量及膠凝材料用量,。經(jīng)室內(nèi)試拌研究,，通過優(yōu)化二級(jí)配泵送混凝土配合比(見表2-2)，單位用水量由原來(lái)的147kg/m³ 下降到135kg/m³,，膠凝材料用量降低約30kg/m³,，節(jié)約了成本，并有效降低了混凝土的溫升,，從而可減少溫差收縮,，保證施工質(zhì)量。經(jīng)試驗(yàn)研究,，摻聚羧酸減水劑的常態(tài)混凝土用水量比萘系減水劑低5～10kg/m³,，泵送混凝土則比萘系減水劑低10～15kg/m³，尤其適用于原來(lái)膠凝材料用量高的混凝土,。

3　摻減水劑混凝土減水率,、抗壓強(qiáng)度與摻量關(guān)系
    按照GB8076-1997混凝土外加劑試驗(yàn)方法，選用上述聚羧酸減水劑A時(shí)測(cè)定其減水率,，減水劑選擇摻量由低到高進(jìn)行試拌,，直到混凝土拌和物出現(xiàn)板結(jié)、泌漿為止，以混凝土拌和物不板結(jié),、不泌漿時(shí)的最大摻量確定為減水劑的最佳摻量,。從表3看，該品種減水劑的最佳摻量為0.6%,。由圖1可見隨著該類減水劑摻量的增加,，減水率表現(xiàn)出成正比例增加的趨勢(shì)，而且在最佳摻量0.6%時(shí)具有較強(qiáng)的減水分散效果,。在混凝土坍落度保持不變的條件下,，強(qiáng)度增長(zhǎng)明顯。由圖2可見抗壓強(qiáng)度比隨聚羧酸減水劑摻量呈現(xiàn)出線性的增長(zhǎng)規(guī)律,，呈現(xiàn)出減水劑摻量與減水率關(guān)系相同趨勢(shì),。從圖1、圖2得出在相同摻量情況下,，與常規(guī)減水劑比,，聚羧酸減水劑減水效果好，同樣其抗壓強(qiáng)度比高,，說明聚羧酸高效減水劑減水和增強(qiáng)效果顯著,。

表2　摻萘系與聚羧酸減水劑泵送混凝土配合比參數(shù)對(duì)比

圖1　減水劑摻量與減水率比關(guān)系

圖2　減水劑摻量與抗壓強(qiáng)度比關(guān)系
表3　聚羧酸減水劑最佳摻量選定試驗(yàn)結(jié)果

 
4　摻聚羧酸與萘系高效減水劑的混凝土性能(強(qiáng)度,、極限拉伸)比較
　　在相同配合比參數(shù)的條件下采用兩類外加劑拌制混凝土，并進(jìn)行混凝土性能比對(duì),，其試驗(yàn)結(jié)果見表4,、表5。
4.1　摻兩種外加劑的混凝土劈拉強(qiáng)度,、極限拉伸比較

表4　摻兩類外加劑混凝土性能試驗(yàn)結(jié)果

表5　摻兩類外加劑混凝土抗壓性能試驗(yàn)結(jié)果

    試驗(yàn)結(jié)果表明,，無(wú)論泵送還是常態(tài)混凝土，摻聚羧酸系列減水劑的抗拉強(qiáng)度和極限拉伸值均明顯高于摻萘系減水劑,，抗拉強(qiáng)度平均提高13.3%,，極限拉伸值平均提高19.3%?？估瓘?qiáng)度和極限拉伸值的提高對(duì)提高混凝土抗裂性是有利的,。而且摻聚羧酸系列減水劑混凝土與萘系減水劑一樣具有優(yōu)良的抗凍、抗?jié)B性能,。
4.2　摻兩種外加劑混凝土的抗壓強(qiáng)度比較
從表5可以看出,，摻聚羧酸系列減水劑的泵送混凝土抗壓強(qiáng)度比摻萘系減水劑的要高，而在常態(tài)混凝土中的抗壓強(qiáng)度則比萘系的略低,。由此可見,，聚羧酸類減水劑在低強(qiáng)度等級(jí)及膠凝材料用量少的混凝土中有時(shí)不能充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì),，不太適用于大體積的貧混凝土中。
 
5　摻聚羧酸與萘系高效減水劑的混凝土坍落度損失比對(duì)
　　采用相同的泵送混凝土和常態(tài)混凝土配合比,，在控制同樣的環(huán)境條件下測(cè)定了萘系和聚羧酸系減水劑的混凝土拌和物的坍落度損失試驗(yàn),，其結(jié)果見表6、圖3,。

表6　聚羧酸與萘系減水劑拌制混凝土坍落度損失結(jié)果表

圖3　兩種外加劑坍落度損失比對(duì)

    在室內(nèi)拌和中,，摻聚羧酸減水劑混凝土拌和物流動(dòng)性較好，與水泥的適應(yīng)性好,。從以上比對(duì)圖表看,，無(wú)論常態(tài)混凝土及泵送混凝土，摻聚羧酸類減水劑拌制的混凝土坍落度損失都較萘系減水劑小,。但聚羧酸減水劑在常態(tài)混凝土中的坍落度損失大于泵送混凝土,，在泵送混凝土中的適應(yīng)性較好，工作優(yōu)異性發(fā)揮充分,。
 
6　摻聚羧酸減水劑混凝土的凝結(jié)時(shí)間與泌水
    摻加聚羧酸減水劑的混凝土凝結(jié)時(shí)間比萘系減水劑略有縮短,，但符合高效減水劑的標(biāo)準(zhǔn)中的要求,。摻加聚羧酸減水劑的混凝土不能有效減少混凝土泌水,，因?yàn)榛炷撩谒孰S膠凝材料的增加而減小，由于摻加聚羧酸減水劑能夠大幅度降低用水量及膠凝材料,，新拌混凝土水灰比較大時(shí)容易出現(xiàn)泌水,。
 
7　結(jié)語(yǔ)
    (1)聚羧酸系列減水劑具有減水率高、粘聚性好,，流動(dòng)性能好,，更強(qiáng)的塑化和分散水泥顆粒等作用，能提高混凝土拌和物的工作性能,。
   (2)聚羧酸系列減水劑的混凝土坍落度損失明顯小于萘系減水劑,，坍落度損失率隨膠凝材料的增加而減小，能更好地滿足水下混凝土及泵送混凝土施工的需要,。
   (3)摻聚羧酸系列減水劑混凝土抗壓強(qiáng)度,，在膠凝材料用量低的混凝土中比摻萘系減水劑的略低，而在膠凝材料用量高及泵送混凝土中則比摻萘系的減水劑高,。聚羧酸系列減水劑在高強(qiáng)度等級(jí)的混凝土中的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮明顯,。
    (4)摻聚羧酸系列減水劑混凝土無(wú)論在常態(tài)及泵送混凝土中的劈拉強(qiáng)度、極限拉伸值均比萘系減水劑有不同程度的提高,，這對(duì)提高混凝土的抗裂性有利,。
    (5)摻聚羧酸系列減水劑混凝土與萘系一樣具有優(yōu)良的抗凍、抗?jié)B性能,。
    (6)聚羧酸系列減水劑不能有效減少混凝土泌水,，凝結(jié)時(shí)間比萘系減水劑要短,。
    總之，聚羧酸類高效減水劑是一種分子中含有羧基親水基團(tuán)的新型高效減水劑,。與萘系減水劑相比,，減水劑在水泥中的分散能力強(qiáng)，減水率高,，混凝土流動(dòng)性及粘聚性好,，坍落度損失小,；但在低強(qiáng)度等級(jí)及膠凝材料少的混凝土中有時(shí)不能充分發(fā)揮其高減水,、高塑化、增強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)特點(diǎn),，不太適用于大體積的貧混凝土中,。聚羧酸類高效減水劑在膠凝材料高的富混凝土中能充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，特別適用于泵送及高強(qiáng)度等級(jí)混凝土中,，能改善混凝土工作性,，良好的和易性、泵送性能,，具有很好的推廣應(yīng)用前景,。