聚羧酸減水劑在水泥自流平中的應(yīng)用研究

　　隨著混凝土向高強、高性能方向的發(fā)展，具有超分散性能的高性能減水劑已成為高性能混凝土中不可缺少的成分，在眾多的高性能減水劑中具有梳形分子結(jié)構(gòu)的聚羧酸類減水劑，具有減水率高、摻量低、混凝土坍落度經(jīng)時損失小、與水泥適應(yīng)性好等特點，成為國內(nèi)外化學(xué)外加劑研究與開發(fā)的熱點。

　　目前聚羧酸系高性能減水劑的應(yīng)用在國內(nèi)外工程中已經(jīng)逐漸普及，廣泛應(yīng)用于高層建筑、橋梁等各種工程中，近年來由于粉末化聚羧酸減水劑實現(xiàn)了批量供應(yīng)，其在自流平領(lǐng)域中的應(yīng)用顯示出越來越明顯的優(yōu)勢。

　　自流平砂漿是公認的砂漿產(chǎn)品中技術(shù)含量最高的產(chǎn)品。因為在自流平的配方設(shè)計中要解決三大矛盾：1）緩凝與早強的矛盾；2）高流動度與抗沉降的矛盾；3）收縮與膨脹之間的矛盾。

　　在自流平砂漿中使用聚羧酸減水劑對于解決上述矛盾具有較大優(yōu)勢。

　　一是聚羧酸減水劑具有高保坍性，而且其保坍性主要是靠空間位阻實現(xiàn)的，因此可實現(xiàn)高保坍性和超早強性的統(tǒng)一。在傳統(tǒng)的自流平配方中，通常要加入一些緩凝劑來保證操作時間和20分鐘流動度，而緩凝劑由于改變水泥水化過程時會對水泥性能產(chǎn)生不利影響，而使用聚羧酸減水劑可基本不使用緩凝劑，少用早強劑，從而簡化配方，降低成本，并提高質(zhì)量穩(wěn)定性。

　　二是聚羧酸減水劑由于具有輕微的引氣性及與其他減水劑不同的吸附機理，使得自流平砂漿在很高的流動度下也能達到極低的泌水率，這是其他高效減水劑所不具備的，這也是聚羧酸減水劑特別適用于自密實混凝土的主要原因。

　　三是自流平砂漿中最容易出現(xiàn)問題的方面是通過膨脹劑來補償水泥的收縮過程，膨脹劑的膨脹效果與養(yǎng)護條件關(guān)系極大，如果養(yǎng)護不當，很容易出現(xiàn)開裂、粉化等性能缺陷，而眾所周知，自流平水泥經(jīng)常是免養(yǎng)護的。使用聚羧酸減水劑會使體系的收縮率大大降低，從而使體系在大多數(shù)情況下處于微膨脹的狀態(tài)，從而大大減少了工程事故的發(fā)生，也使得自流平產(chǎn)品有了更好的適應(yīng)性。

　　基于聚羧酸減水劑的上述優(yōu)點，我們將其應(yīng)用于水泥自流平砂漿中，研究了不同種類和用量的聚羧酸減水劑對水泥自流平砂漿的影響。

　　我們進行了實驗。原料包括：特種水泥、普硅水泥，增稠劑、消泡劑、緩凝劑、早強劑、砂子為市場銷售產(chǎn)品；聚羧酸減水劑（PC1）有效成分含量30%;聚羧酸減水劑（PC2）有效成分含量90%;密胺類高效減水劑（FRA）。

　　檢驗方法用JC/T985-2005《地面用水泥基自流平砂漿》行業(yè)標準。

　　1.聚羧酸減水劑與密胺類高效減水劑的對比。

　　高效減水劑是自流平砂漿的核心原料，是流動度和強度最重要的影響因素，傳統(tǒng)可用于自流平砂漿的高效減水劑主要是密胺類高效減水劑，聚羧酸減水劑的用量以能達到JC/T985-2005《地面用水泥基自流平砂漿》行業(yè)標準的流動度要求而不出現(xiàn)明顯的泌水為依據(jù)。

　　從表1中的數(shù)據(jù)可以看出，聚羧酸減水劑具有較高的性價比，在較低的成本上可實現(xiàn)高流動度和高防沉降性的統(tǒng)一，用水量的誤差對流動性能影響不大，在對抗壓強度要求高的場合可適當降低用水量，而在對平整度要求高的場合可適當提高用水量。而密胺類減水劑要做到同樣的性能，必須對配方進行相應(yīng)的調(diào)整。

　　這兩種聚羧酸減水劑的粉末化方法不同。有效成分含量有差別，反映在自流平性砂漿的性能中也略有差別。PC1的20分鐘流動度稍低于初始流動度，而PC2的20分鐘流動度稍高于初始流動度。

　　2.聚羧酸減水劑的種類及用量對自流平性能的影響。

　　由于普通的聚羧酸減水劑的軟化點低，不能按普通的噴霧干燥法實現(xiàn)粉末化，只有通過分子設(shè)計提高軟化點，而又基本不損失減水性能，才能得到有效成分較高的粉末狀聚羧酸減水劑，而普通的聚羧酸減水劑只能通過加入適量載體才能實現(xiàn)粉末化，相對的有效成分含量較低。PC2和PCl就是這兩類聚羧酸減水劑的代表。

　　聚羧酸減水劑的種類及用量對自流平強度的影響。在本文中使用的兩種聚羧酸減水劑，其極限減水率均在40%以上，因此，在設(shè)計配方時有很大的空間，可以很輕松地按用戶要求，達到不同的強度等級。

　　從表2中的數(shù)據(jù)可以看出，PC1的早期強度要略好于PC2,28天的強度兩者相差不大。

　　聚羧減水劑的種類及用量對表面氣泡的影響。前面談到聚羧酸減水劑是引氣型減水劑。適當?shù)囊霘馀輰τ谏皾{的懸浮性能和抗凍性是有好處的，但對于作為最終裝飾層的面層自流平來說，表面氣泡產(chǎn)生的缺陷問題是不能不考慮的。通常是通過加入粉末狀消泡劑來消除氣泡的，但因為粉末狀消泡劑的品種少，消泡能力不理想，在使用聚羧酸減水劑時可能會使自流平表面的氣泡難以消除。

　　表3中的數(shù)據(jù)說明，PC2比PC1的引氣性要高一些，但可以通過適當推遲澆筑時間來改善。當然，對于一個完整的自流平配方來說，影響氣泡的因素很多，優(yōu)秀的工程師完全可以通過適當?shù)呐浞秸{(diào)整來避免不良氣泡的產(chǎn)生。

　　3.粉末聚羧酸減水劑的應(yīng)用前景展望。

　　在自流平砂漿中使用聚羧酸減水劑還有許多技術(shù)問題需要助劑廠家和自流平生產(chǎn)單位的技術(shù)人員共同探討，但其良好的應(yīng)用前景已得到了越來越多的認可。

　　粉末狀聚羧酸減水劑在水泥自流平砂漿的應(yīng)用，當務(wù)之急是在低引氣和早強性方面進一步提高。如果這兩個問題解決后，粉末狀聚羧酸減水劑在水泥自流平砂漿中的市場前景將十分廣闊。

　　通過實驗，我們得出以下結(jié)論：

　　1.粉末狀聚羧酸減水劑適用于自流平砂漿，并且具有較高的性價比。

　　2.粉末狀聚羧酸減水劑能夠?qū)崿F(xiàn)高流動度及高抗沉性的統(tǒng)一。

　　3.粉末狀聚羧酸減水劑能夠使工程師更方便地設(shè)計自流平配方。

　　4.使用粉末狀聚羧酸減水劑應(yīng)用注意表面氣泡問題。