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摘要：尽管我国聚羧酸系减水剂发展起步较晚，但其在国内重特大工程中的应用正逐渐增多。从分子设计的角度，从高性能减水剂的合成结构与性能的关系、作用机理等方面进行深入系统的研究，开发出价格较低、具有更高减水能力、更高保坍性能的聚羧酸系高性能减水剂，以满足配制高性能混凝土的需要，替代进口产品，尽快抢占国内市场，无疑对我国的经济和社会发展都有重要的现实意义和经济意义。
关键词：聚羧酸减水剂；混凝土；应用
前言
聚羧酸减水剂作为一种新型高性能减水剂，具有减水率高、流动保持性好、水泥适应广、分子构造上自由度大、合成技术多、高性能化的余地大、对混凝土增强效果显著、能降低混凝土收缩等突出优点，同时产品不含甲醛等对人体有害的物质，是一种绿色环保的产品。这使得其在近年来得到了飞速的发展， 也被越来越广泛地应用在工程中。然而在大量应用过程中发现， 聚羧酸减水剂存在着在高温环境下保坍性不足、温度敏感性强、对砂石集料的含泥量敏感性强、对机制砂适应差等缺点，而且混凝土中聚羧酸减水剂的掺量、单方用水量稍有增加，混凝土拌合物就容易出现泌水、分层现象，对混凝土泵送施工性能、力学性能和耐久性都造成了不利的影响。
1聚羧酸减水剂特性简介
聚羧酸系高效减水剂（简称PC）属于新型的减水剂，其特有的分子结构决定了它有更多的优良性能，最主要是能有效减少坍落度损失，在一些学术论著中都提到聚羧酸减水剂对水泥粒子的分散性和分散稳定性都有明显的改善。（1）聚羧酸减水剂对水泥的缓凝效果明显，减少混凝土的坍落度损失；（2）聚羧酸减水剂分子链存在空间位阻效应；（3）聚羧酸减水剂对水泥呈齿形吸附，分子内有许多侧链基团，容易形成立体状吸附，其吸附能力远大于萘系减水剂的柔性链横卧吸附；（4）聚羧酸减水剂对水泥的后期强度有较大增强；（5）聚羧酸减水剂中羧基（-COOH）、羟基（-OH）、胺基（-NH2）等与水亲和力强的极性基团主要通过吸附、分散、润湿、润滑等表面活性作用，对水泥颗粒提供分散和流动性能，并通过减少水泥颗粒间摩擦阻力，降低水泥颗粒与水界面的自由能来增加新拌混凝土的和易性。
2聚羧酸高效减水剂性能特点
减水剂用于混凝土中主要起三种不同的作用：一是改善混凝土施工工作性；二是减小水灰比，提高混凝土的强度和耐久性；三是节约水泥，减少混凝土初始缺陷。60年代以来发展起来的是萘系、密胺系高效减水剂，它们赋予新拌混凝土较好的流动性和强度，对于现场搅拌，基本上能满足需要，但用于商品混凝土中，普遍存在着坍落度损失过大的问题。多年来，科研和生产部门采用把减水剂与缓凝剂的复合物掺入混凝土以使坍落度损失有所减缓，但仍未根本上解决问题。聚羧酸系减水剂的问世，使高流动、低坍落度损失混凝土的制备得以实现。近年来，通过“分子设计”合成聚羧酸系高性能减水剂并探讨其结构与性能之间关系的研究非常活跃。聚羧酸系物质由于其分子结构特性具有很多优点，低掺量发挥高效塑化效果、坍落度保持性好、水泥适应性广、减水效率高、分子构造上自由度大、合成技术多，因而高性能化的余地很大。
在结构特征上，聚羧酸系减水剂完全不同于传统的萘磺酸甲醛缩合物或磺化三聚氰胺甲醛缩合物类高效减水剂，其亲水性的官能团主要为羧基，而憎水性的聚合物主链则主要是脂肪族结构单元，在线形主链上还带有许多一定长度的侧链，形成所谓的梳形结构。它的分散和分散保持性能与化合物的结构有密切关系，良好的结构特征可以使其在混凝土中作为减水剂使用时，在用量很小的情况下就会对水泥颗粒产生很强的分散作用，而且这种分散作用还不会随着时间的延长而明显降低，即表现出较好的坍落度保持性能。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆研究发现，对于聚羧酸系高效减水剂的减水机理，主要表现在以下几个方面：
（1）缓凝作用；
（2）在水泥颗粒上吸附，极性亲水端朝向溶液，多以氢键与水分子缔合，再加上水分子之间的氢键缔合，构成了水泥微粒表面的一层水膜，阻止水泥颗粒的直接接触，起到了润滑作用；
（3）更为重要的是聚羧酸系减水剂分子在水泥颗粒表面的立体吸附层结构，聚羧酸系减水剂大分子在水泥颗粒表面的吸附状态呈环状、引线状和齿轮状吸附（多数呈现齿型），使水泥粒子间的静电斥力呈立体的交错纵横式，立体的静电斥力随时间增长变化小，宏观表现为分散性更好，坍落度经时损失小；
（4）聚羧酸系接枝共聚物电位绝对值比萘系（NS）和三聚氰胺系（Ms）减水剂的低，即掺量相同时，接枝共聚物对水泥粒子的分散效果更好。
3目前国内在建高速公路对混凝土的控制
高速公路建设使用聚羧酸减水剂，对混凝土的和易性和施工都有了很好的控制，在T梁预制、现浇箱梁等聚羧酸减水剂使实体的强度和施工周期得到很好的控制，在保质保量的情况下聚羧酸类减水剂为工程的顺利完工做了很大贡献。聚羧酸类减水剂还有水泥适应性好、高强度、高减水增长、低掺量等优点，而且对环境无毒无污染，是一种安全、绿色环保型的高性能减水剂。适合于配制具有大坍落度、工作性能极佳的流态混凝土，而在国内迅速发展，聚羧酸类减水剂已代替萘系和三聚氰胺，成为配制中、高标号混凝土的主导材料。
3.1高性能混凝土
混凝土中加入矿物掺合料会影响其收缩，于是就设计的计算模型。利用自收缩无接触自动测试装置对混凝土中的粉煤灰与偏高岭土复掺及粉煤灰与矿渣复进行研究，最终结果表明混凝土的自收缩值随粉煤灰掺量的增加而降低，即在同掺量下，提高粉煤灰的品质可降低高性能混凝土的自收缩值。偏高岭土会掺到混凝土中能使其收缩值增大，而粉煤灰与矿渣复掺比例为1：1时，在降低高性能混凝土的自收缩值是最佳的比例。通过对现有混凝土自收缩计算模型与试验数据对比分析，提出高性能混凝土自收缩计算模型，该模型计算结果与试验结果吻合良好。说明聚羧酸适用于高性能混凝土的配备要求。
3.2生产过程如何控制混凝土质量
首先，混凝土搅拌，在搅拌前，所选择的原料必须符合最基本的要求，在生产过程中原材料不能对应起来，要及时清里料仓，梁体质量的高低这是关键的一环。大型搅拌站统一对原料进行搅拌，通常采用二次投料搅拌，时间一般控制在60s左右为好，投料时，先放入一定量的砂石和水，水泥和掺合料要在5s后进入，最后把加剂和剩余的水加进去，调整工艺性要求合适后连续生产。其次，为确保质量，质检部要对每批次的混凝土进行严格的检验试验，直至合格。
3.3砼的配合比与施工
T梁和箱梁等都要用到砼，因此现阶段的砼在设计上必须保证其强度和耐久性以及施工的和易性。天气寒冷的时候，冰冻是不能忽视的因素。砼在T梁的要求是试配强度大于等于59，9MPa，抗压强度应高于50MPa，砼成品后的坍落度应控制在14～18cm范围内以利于现场浇筑及长距离运输，现在基本上全都在使用大型搅拌站统一拌制。这就要求坍落度标准比以前大许多，在现场直接搅拌，聚羧酸类减水剂在大坍落度的条件下就占有绝对的优势，在大减水率条件下浇注混凝土其质量一定很高。砼的对接平整、洁净、湿润；混凝土罐车卸下的砼不宜堆积过大；砼振捣必须符合要求；砼在收工严禁洒水和洒干水泥，这是防止砼脱皮、裂缝等的最主要原因。
4结语
混凝土减水剂是配制混凝土的重要组分。其品种较多，为改善混凝土的技术性质起了关键作用。聚羧酸系减水剂作为继萘系、密胺系、脂肪族系和氨基磺酸盐系减水剂之后研制生产成功的新型高效减水剂，是高性能混凝土中的一种重要组成部分，除具有高的减水效果外，还能有效控制混凝土的塌落度损失，能较大限度地满足混凝土耐久性的要求；同时其还具有低掺量、与水泥和掺合料适应性相对较好、对混凝土干缩性影响较小、不含甲醛、绿色环保等突出特点。
参考文献：
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[2]吴守民，王洪刚，陈侠．机制砂和聚羧酸减水剂在普通混凝土中的应用[J]．商品混凝
土，2013（10）
[3]张智军．聚羧酸系高效减水剂在泵送混凝土中的应用[J]．中国建材科技，2009（3）
论文作者:瞿鑫明
论文发表刊物:《建筑建材装饰》2015年11月下
论文发表时间:2016/9/20
标签：羧酸论文; 混凝土论文; 减水剂论文; 水泥论文; 高效论文; 性能论文; 颗粒论文; 《建筑建材装饰》2015年11月下论文;