摘要：高性能混凝土指有高耐久、高强度、高流动性的混凝土，混凝土要同时达到这些要求的实现方法就是在配制的过程中要尽量缩小水胶比值，要缩小水胶比值，高效减水剂就成了必不可少的材料。然而减水剂的选择很容易，但具体的施工环境是多样的，混凝土性能也存在个性化的指标。所以只是单一选择一种减水剂是很难同时应对如此众多的要求的，所以必须研制一种高性能的混凝土外加剂来解决这些问题。本文分析了聚羧酸外加剂对于高性能混凝土的适应性相关内容。
关键词：聚羧酸外加剂；高性能混凝土；适应性；
在当今还是将来相当长的时间里，水泥混凝土都将是高层建筑和大型桥梁等工程应用最广、用量最大的结构材料。一般认为，用于结构上的水泥混凝土要求具有良好的工作性能、较高的强度和优异的耐久性能。为了满足这些要求，水泥混凝土往往采用提高水泥用量和细度、大量使用矿物掺合料，虽然满足了工作性能和强度的要求，但实际工程中发现水泥混凝土早期收缩开裂现象相当普遍，严重影响了水泥混凝土的耐久性能。
1 聚羧酸混凝土外加剂的适应性问题
所谓外加剂的适应性是指外加剂在相同的条件下，因水泥不同而造成使用效果有较大的差异、甚至是完全不同的程度。聚羧酸外加剂通过近两年来在铁路建设工程中的大量应用和在高速铁路工程中的试验，证明其适应性相对较差，其混凝土原材料组分、产地等因素的微小变化都会造成新拌混凝土性能出现变化，这一特点与萘系减水剂具有较强适应性和稳定性的特点截然不同。而解决这一问题不能局限在试验各组分之间的搭配和频率的更换材料方面，必须突破旧的思维方式，从发展的、整体的 、宏观的角度做深入的探索和研究，才能促进聚羧酸混凝土技术协调发展。
2 聚羧酸外加剂对于高性能混凝土的适应性
2.1 试验过程
（1）原材料:水泥:P.O42.5天津冀东水泥有限公司盾石牌、天津振兴水泥有限公司正通牌。矿粉:S95天津钢宏建材有限公司、唐山唐龙新型建材有限公司。粉煤灰:F类Ⅱ级天津海盛石化建筑安装工程有限公司、大唐同舟科技有限公司陡河分公司。细集料:遵化河砂，细度模数2.6，含泥量1.1%。粗集料:蓟县5-25mm连续级配碎石，含泥量0.6%。外加剂:北京市方兴化学建材有限公司、天津市飞龙砼外加剂有限公司。水为饮用水，经检测符合混凝土用水标准。
（2）配合比。选用C30配合比:水泥268㎏、矿粉77㎏、粉煤灰36㎏、砂854㎏、石1002㎏、水180㎏、外加剂7.6㎏。拌合物性能要求:初期坍落度180 mm～220 mm,2 h后损失小于20 mm。
2.2 相适应性理论浅析
通过多次对比试验发现不同厂家、不同品牌的聚羧酸外加剂的适应性不同且有差别,根据现场分析总结了对适应性影响的几点原因。
（1）适应性的概念。按照混凝土外加剂应用技术规范,将经检验符合有关标准的外加剂掺加到按规定可以使用该品种外加剂的水泥所配制的混凝土中,若能产生应有的效果,就说明该水泥与这种外加剂是适应的。相反,如果不能产生应有的效果,就说明该水泥与这种外加剂之间不适应。一是减水剂对水泥浆体流变的影响主要有吸附分散作用、润滑作用、空间位阻作用。二是减水剂性能对水泥与减水剂适应性的影响。目前使用最广泛的有三种:萘磺酸盐甲醛缩合物、磺化三聚氰胺甲醛缩合物和氨基磺酸盐高效减水剂。萘环上磺酸基的位置中只有B—萘磺酸盐才能很好地起到对水泥的分散、减水和增强效果。如果在磺化过程中因温度、时间、水解过程控制不好会影响水泥与高效减水剂的适应性。对聚羧酸系而言,聚合物的长度和位置也会影响与水泥的适应性,由于在侧键上连接的亲水基团所致,很小的掺量就可以使拌合物获得优越的流动性。
（2）水泥的物理化学性能对适应性的影响。水泥特性方面影响水泥与减水剂适应性的因素主要有:水泥熟料矿物组成、水泥细度、水泥颗粒级配、水泥颗粒形状及混合材。一是水泥的矿物组成对适应性的影响。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在水泥的四大主要矿物成分中,硅酸盐矿物的电位为负值,因而对阴离子型的减水剂吸附量较小。而铝酸盐矿物的电位为正值,因而对阴离子型的减水剂吸附量较大,会较多的吸附阴离子型的减水剂,从而使溶液中减水剂浓度降低。在四大矿物成分中,影响水泥与减水剂适应性的主要因素是C3A和C4AF的含量,C3A和C4AF含量越低,水泥与减水剂的适应性越好。二是水泥细度对适应性的影响。水泥越细,絮凝作用越大;为破坏这种絮凝结构,所需加入的减水剂的量就要越大。因而,水泥越细时,为达到同样的流动效果,就要相应的增加减水剂的掺量。三是水泥颗粒级配对适应性的影响。水泥比表面积相近时,水泥颗粒中微细部分颗粒的含量对减水剂的饱和掺量影响不大,但对水泥浆体的初始流动度及1 h后流动度有明显的影响。微细颗粒含量较大时,只有提高水灰比或增大减水剂掺量,水泥浆体才能获得较好的流动性。四是水泥的新鲜程度对适应性的影响。减水剂与新鲜水泥的适应性较差,这是因为新鲜水泥含水量较少,水化快,水化热高,使水泥的需水量大,减水率随之降低,同时新鲜水泥将吸附更多的减水剂,使混凝土坍落度损失增大。五是水泥含碱量对适应性的影响。水泥中含碱量越高,减水效果越差,水泥浆体的流动性减小,也会导致混凝土的凝结时间缩短和坍落度经时损失变大,以硫酸盐形式存在的碱对减水剂作用效果的影响要小于以氢氧化物形式存在的碱的影响。六是水泥中石膏对适应性的影响。水泥中所掺加的石膏主要有二水石膏,半水石膏,硬石膏。掺二水石膏和半水石膏的水泥适应性好,掺硬石膏的水泥适应性较差,因为硬石膏的溶解速度较慢,不能有效控制C3A的水化速度,使减水剂分子被C3A大量吸附,削弱了减水剂的分散作用,从而降低了减水率,增加了坍落度的损失。在高性能混凝土中,因加水量小,水胶比低,上述影响将进一步加剧。
2.3 矿物掺料方面对适应性的影响分析
一是掺料的酸碱度对适应性的影响以呈碱性的掺料适应性较好。因为当掺料呈碱性时,其憎水性增强,加入减水剂后,减水剂分子将亲水基对准水分子,憎水基则对准掺料颗粒,如掺料呈酸性,则其亲水性较强,使减水剂本应对准水分子的亲水基也有对准掺料颗粒的可能,这就干扰了减水剂的斥力分散效果。二是掺料活性对适应性的影响。掺料的活性越高,其表面能越大,对减水剂的吸附能力越强。采用活性较高的掺料减水率会降低,要保持一定的减水率,就必须提高减水剂掺量。三是掺料的细度对适应性的影响掺料越细则表面积越大,吸附减水剂分子多,使减水效果越差。
3 对策
3.1 由于减水剂与水泥等材料的适应性问题一直是困扰全世界混凝土工作者的一个难题,它涉及水泥化学,高分子材料学,表面物理化学和电化学等方面的知识,是一个错综复杂的问题。目前还不能从理论上来解释这一现象,尤其是目前大量使用的聚羧酸外加剂对材料中的因素相当敏感。在工程实践中,由于受地理条件等因素的限制,改变混凝土中的原材料比较困难,因此外加剂厂家就应从改变有效成分,掺量,复合成分等方面着手调配出符合高性能混凝土拌合物要求性能的指标。施工单位也应从材料着手,比如砂石含泥量,碎石级配,胶凝材料的技术要求,水的技术指标等是否符合规范要求,在材料符合规范的基础上,适当调整混凝土配合比,减小聚羧酸减水剂的不适应性,使其在高性能混凝土中发挥它的优势作用。
3.2 在实践中加强水泥研究人员化验人员、外加剂供应商技术服务人员和现场试验人员之间的合作与交流，逐步探索聚羧酸与水泥相互适应性的内在因素，不断发展水泥生产技术和改进外加剂合成技术。尽量避免由于水泥组分的不断调整引起外加剂的极不适应，水泥的早期强度高后期强度富余量小，为改变这种现状，水泥厂用两个月的时间逐步调整水泥组分比例，严重影响了混凝土拌合物性能，保坍性差，后来在水泥出厂合格证上发现了水泥组分的持续调整，现场试验人员、外加剂供应商技术服务人员和水泥厂的研究人员及时进行了沟通，固定了水泥组分比例和生产水泥用的各种原材料产地，迅速改善了混凝土的拌合物性能。
总之，聚羧酸外加剂的适应问题远比萘系减水剂复杂，要解决其适应问题必须在深入研究的同时，运用系统的、发展的眼光看待它的适应性问题，确立外加剂与混凝土各组分之间相互适应的观点和理念，强调水泥技术、外加剂技术与混凝土技术的协调发展，这样才能真正促进高性能混凝土耐久性的提高。
参考文献：
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［3］吴仲伟.高性能混凝土[M].北京.中国铁道出版社.2015.
论文作者:陈玮祎
论文发表刊物:《基层建设》2016年26期9月中
论文发表时间:2016/12/8
标签：水泥论文; 适应性论文; 混凝土论文; 减水剂论文; 外加剂论文; 羧酸论文; 矿物论文; 《基层建设》2016年26期9月中论文;