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探究聚羧酸系高性能減水劑在混凝土中的應(yīng)用
- 發(fā)布時(shí)間： 2020-7-2 14:19:52
- 來(lái)源： 重慶外加劑
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一、前言
隨著建筑工程以及建筑結(jié)構(gòu)物的復(fù)雜變化和多元化需求，單純的依靠物理方法進(jìn)行的振動(dòng)、加壓、真空等物理方法的混凝土施工已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足目前項(xiàng)目施工的要求。目前對(duì)混凝土不僅要求具有較高的抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度等還需要具有良好的抗凍性和抗?jié)B性、流動(dòng)性等[1]。隨著我國(guó)天然資源的不斷采伐，很多地區(qū)的天然高品質(zhì)的砂石嚴(yán)重缺乏，這就需要人工砂的合理使用，PC也就應(yīng)運(yùn)而生。PC由于其低摻量、高減水率、高分散性、高保坍性的優(yōu)點(diǎn)能夠和水泥材料良好的相容，同時(shí)對(duì)混凝土的坍塌有效控制[2]。
二、PC的減水機(jī)理研究
PC的分子結(jié)構(gòu)中包含了酯基、羥基、羧基、聚氧乙烯基、磺酸基等不飽和單體。其分子結(jié)構(gòu)中的這些不飽和的基團(tuán)通過(guò)與不同的單體基團(tuán)形成共聚結(jié)合，可以在不同的條件下產(chǎn)生不同性能的減水劑產(chǎn)品。如下圖1為其結(jié)構(gòu)式示意圖。
根據(jù)上述分子結(jié)構(gòu)式可以看出，PC的分子結(jié)構(gòu)呈線狀的，分子基團(tuán)相互吸附，并在表面形成電場(chǎng)。憑借帶點(diǎn)顆粒的相互排斥，使得顆粒在水介中分散，最終實(shí)現(xiàn)減水的目的[3]。PC能夠以較少的摻入量實(shí)現(xiàn)較大的減水效果，甚至高達(dá)46%，同時(shí)還能良好有效的抑制混凝土的坍落。PC的減水機(jī)理大致可以分為三大部分：
①降低表面和水泥顆粒吸附的能量
PC作為減水劑中的新秀，其本質(zhì)就是吸附在水泥顆粒表面的一種表面活性劑。其通過(guò)吸附在水泥顆粒的表面，來(lái)實(shí)現(xiàn)降低水泥顆粒和水之間的界面總能量，最終使得水泥顆粒彼此之間分散開(kāi)來(lái)，達(dá)到減水的目的[4]。
②靜電排斥
減水劑分析吸附在水泥表面，由于減水劑分子之間具有一定的靜電排斥，因而帶動(dòng)水泥可以相互排斥，最終使得水泥顆粒彼此之間相互分散。
③潤(rùn)滑作用
減水劑的分子式中含有較多的親水基團(tuán)，這些基團(tuán)遇水極易與水形成一種水化膜，同時(shí)該水化膜能夠?qū)⑺囝w粒釋放出來(lái)的絮凝結(jié)構(gòu)包裹住，進(jìn)而達(dá)到減水的目的[5]。
PC在使用時(shí)更方便、高效、環(huán)保，但項(xiàng)目施工中存在如下問(wèn)題：難以從攪拌車(chē)中倒出、PC混凝土拌合物泌水、混凝土硬化后表現(xiàn)有輕微的氣泡現(xiàn)象、凝結(jié)速度慢時(shí)間長(zhǎng)等。
1．PC與SL的復(fù)合摻入分析
表1是PC與木質(zhì)素磺酸鈉（下文以英文縮寫(xiě)SL表示）的復(fù)合摻入分析試驗(yàn)檢測(cè)的結(jié)果示意圖。
由圖2知，當(dāng)減水劑復(fù)合摻入的時(shí)候，在一定程度上促進(jìn)了凈漿的流動(dòng)，但是隨著SL的摻量增加，流動(dòng)度的增加速度逐漸變緩。同理坍落度也是有一定增加，但一小時(shí)后，呈現(xiàn)減少的情況，而混凝土的抗壓強(qiáng)度隨著SL摻入量的增加有所減小，凝結(jié)時(shí)間隨著SL摻入量的增加而延長(zhǎng)[6]。
2．PC與SAF的復(fù)合摻入分析
根據(jù)下圖的實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)表可以得知，PC和SAF兩種減水劑復(fù)配后在一定的程度上可以使得水泥凈漿流動(dòng)度呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，如表2為PC與脂肪族高效減水劑（下文以英文縮寫(xiě)SAF表示）復(fù)合摻入配置混凝土的性能試驗(yàn)結(jié)果表。
由圖3知，當(dāng)上述兩種減水劑復(fù)配摻入時(shí)，增加混合物摻入量，凈漿流動(dòng)度會(huì)明顯增加，這就證明了兩種減水劑復(fù)配使用減水效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于單一減水劑的效果。
但是目前市場(chǎng)上對(duì)SAF這種減水劑的應(yīng)用并不普及，一方面是因?yàn)?/span>SAF的成本偏貴，另一方面是因?yàn)?/span>SAF對(duì)摻入量十分敏感。
三、PC在混凝土中的應(yīng)用
為了保證混凝土的生產(chǎn)質(zhì)量，本文主要檢驗(yàn)應(yīng)用PC在混凝土施工工程中的生產(chǎn)實(shí)用性和可靠性[7]。選用萘系高效減水劑（下文以FDN表示）拌制和PC拌制進(jìn)行對(duì)比測(cè)試。相應(yīng)結(jié)果如表3、表4、表5。
四．檢測(cè)情況與結(jié)果分析
摻入PC的混凝土的減水率、保坍性、后期增強(qiáng)效果、體積穩(wěn)定性及耐久性結(jié)果全都優(yōu)于FDN混凝土。其主要原因是PC具有引氣性能，引氣后的混凝土結(jié)構(gòu)卻并沒(méi)有形成大體積的空隙，卻增加了混凝土的含氣量，使混凝土內(nèi)部相應(yīng)氣孔的均勻分布，使得混凝土的強(qiáng)度及耐久性能得以改善[8]。試驗(yàn)證明PC混凝土工作性、可泵性良好，保塑性能好，混凝土收縮小、體積穩(wěn)定性好，混凝土耐久性能指標(biāo)優(yōu)異[9]。
五、結(jié)語(yǔ)
由上述分析，可知PC混凝土與SAF的進(jìn)行復(fù)合摻入使用，雖然可以進(jìn)行，但是所得的效果卻不是最優(yōu)選擇。若按照科學(xué)合理的配合比，使之與SL進(jìn)行復(fù)合摻入的話就可以呈現(xiàn)出不同的摻入效果。PC應(yīng)用于混凝土有較大的優(yōu)勢(shì)尤其是高強(qiáng)混凝土的拌制中更是不可或缺的減水劑。就目前而言，雖然PC具有諸多突出的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，也是建筑工程項(xiàng)目施工的首選外加劑，但是不同的生產(chǎn)廠家是生產(chǎn)的產(chǎn)品依然存在一定的差異性，我國(guó)的PC的研發(fā)水平的提高也是未來(lái)亟待需要解決的問(wèn)題。
