浅谈聚羧酸系多功能复合型减水剂的组成、运用及复配质量控制！
发布时间：
2023-02-21 13:27
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引 言
近年来随着商品混凝土行业的不断发展，商品混凝土的运输时间长、坍落度损失快，导致可泵性差等问题日益严重，商品混凝土对减水剂性能的要求逐步提升。聚羧酸系多功能复合型减水剂的减水率高、保坍性好、流变性优异等特点，可显著提高商品混凝土的工作性能，解决商品混凝土在运输、浇筑过程中坍落度损失快、凝结时间短、流变性能较差等问题。本文就聚羧酸系多功能复合型减水剂的成分组成、运用及复配时的质量控制展开讨论。
1 研究背景
目前随着商品混凝土行业的不断发展，对商品混凝土外加剂的要求也越来越高。因当前大部分商品混凝土都需要泵送，而需要泵送的混凝土要流动性好、坍落度大，所以减水率要求也越高，就须采用减水率高的减水剂或者复合减水剂，以此降低水灰比，提高混凝土强度，在满足强度的条件下还可以节约水泥用量，降低混凝土综合成本。对商品混凝土搅拌站而言，涉及运输过程，在运输过程中会因运输距离远、天气气温高等不利因素导致混凝土坍落度的损失，而混凝土坍落度的经时损失又须满足商品混凝土与泵送混凝土的要求，应控制在 1～2 小时不超过 20% 左右。通过采用聚羧酸系保坍剂搭配糖类缓凝剂的方案，可有效降低混凝土的坍落度损失，大大提高商品混凝土的可泵性。
到浇筑现场的混凝土对坍落度、和易性都有严格的要求，需做到不泌水、不离析、保水性好，保证混凝土的泵送能够顺利进行，不堵管、易施工。因此聚羧酸系多功能复合型减水剂复配时须加入一定量的引气组分，使混凝土更加便于泵送浇筑和施工。对于有需要延长凝结时间的混凝土，不但要长时间保证其工作性能，还能减少初期水化热，从而降低混凝土产生收缩和裂缝的几率。
针对不同施工情况、泵送特点，不同混凝土聚羧酸系多功能复合型减水剂通常通过多种外加剂复合来满足混凝土的性能要求。其复配时的比重应根据工程施工要求、大气温度、以及混凝土的强度等级和浇筑方式等各方面的条件来确定。
2 聚羧酸系多功能复合型减水剂复配工艺
聚羧酸系多功能复合型减水剂就是根据不同的施工季节、施工环境、施工要求、混凝土强度随时调整的一种多功能复合型外加剂。
其复配工艺如图 1。
3 第三代醚类聚羧酸系多功能复合型减水剂组成
3.1 聚羧酸系高效减水剂
第三代聚羧酸系高效减水剂属于醚类聚合物减水剂，其减水率高，更加适合配制低水灰比的高性能混凝土。
3.2 聚羧酸系保坍剂
第三代聚羧酸系保坍剂亦属于醚类聚合物外加剂，且具有一定的减水率，聚羧酸系保坍剂的掺入可有效的降低混凝土运输、浇筑过程中的坍落度损失，从而提高混凝土的可泵性。
3.3 缓凝剂
目前配合聚羧酸系减水剂使用最多的缓凝剂是糖类缓凝剂，主要是葡萄糖酸钠，其缓凝效果好，产量范围一般为水泥的 0.03%～0.07%，（根据气温可随时调整）。
3.4 引气剂
引气剂所产生的微小气泡可以在混凝土中起到滚珠效应，用以改善混凝土的流变性，从而降低泵送阻力。在聚羧酸系多功能复合型减水剂复配时加入适量的引气剂，不仅可以有效减少混凝土的泌水和离析现象，对混凝土的耐久性也有一定的提高。
4 聚羧酸系多功能复合型减水剂的优良性能
4.1 对混凝土和易性的提升
聚羧酸系多功能复合型减水剂的主要成分依然是减水剂，能有效改善混凝土的和易性，尤其在降低水泥用量上，在不增加水泥用量的前提下可大幅度提高混凝土的流变性，使混凝土满足泵送浇筑的要求。根据实际混凝土要求，制定适宜的掺量使用。使用前一定要做与水泥的适应性试验，以确保混凝土的泵送性能。混凝土的水灰比减小和易性降低，其流动性就会减小。但是水灰比增大，混凝土的强度及耐久性就会降低，故而可以通过掺加聚羧酸系高效减水剂来解决混凝土既要水灰比小又要和易性好的矛盾。在坍落度相等时，掺加聚羧酸系高效减水剂可大幅度降低混凝土的单方用水量，明显提高混凝土的流变性，故此聚羧酸系高效减水剂是聚羧酸系多功能复合型减水剂的重要组成部分。
4.2 对混凝土黏聚性的提高
目前混凝土的黏聚性一般通过肉眼观察。黏聚性差的混凝土在坍落度试验时容易离散，试验结束后中间位置存在骨料堆积，周边出现明显的泌浆现象；黏聚性好的混凝土砂浆会裹着粗骨料流动。优良的聚羧酸系多功能复合型减水剂可明显提高混凝土的黏聚性。砂率的大小也是影响混凝土黏聚性的重要因素，砂率越大黏聚性越好，砂率越小黏聚性越差。
4.3 引气剂对混凝土含气量的影响
混凝土中掺入均匀的无害微小气泡，对混凝土的流动性具有很大的积极作用，可有效降低泵送阻力。而且还可以降低混凝土的离析和泌水现象，且对混凝土的耐久性也有良好的作用。但含气量过高会导致混凝土强度大幅度下降，所以聚羧酸系多功能复合型减水剂的含气量都在 2.5%～4%，不大于 5.5%，且要求气泡分布均匀。
4.4 对混凝土坍落度损失的改善
坍落度的损失就是在混凝土拌和完毕后测量记录混凝土的坍损度值和扩展度值，然后放置一段时间后，再测混凝土的坍损度值和扩展度值，看混凝土放置后和放置前的坍损度损失值和扩展度损失值，损失值越小则混凝土的流变性越好，泵送性越好。运输距离远、气温较高环境下的混凝土对聚羧酸系多功能复合型减水剂的保坍性能要求就越高。坍损度值和扩展度值的损失与水泥的品种、比表面积也有着很大的关系，水泥比表面积越大，坍损度值和扩展度值的损失也越大，水泥的矿物掺合料的掺量越高，坍损度值和扩展度值的损失越小。
4.5 对混凝土凝结时间的控制
聚羧酸系多功能复合型减水剂因掺入了延长凝结时间的缓凝组分，故而对混凝土的初凝和终凝时间有着一定的延迟作用。在大体积混凝土浇筑时，聚羧酸系多功能复合型减水剂的加入可有效延缓混凝土的早期水化热，从而有效地减少因混凝土内外温差大而产生的裂缝。聚羧酸系多功能复合型减水剂复配时一定要注意根据季节、气温随时调整其中的缓凝组分的掺量，夏季高温季节可增加聚羧酸系多功能复合型减水剂的缓凝组分，冬季施工时，应降低或不掺加缓凝组分，且应根据项目施工方要求，加入适量的早强剂、防冻剂来提高混凝土的早期强度，防止冻害。
5 聚羧酸系多功能复合型减水剂的生产质量控制
多功能复合型减水剂的生产质量控制要从复合原料的质量以及生产计量两个方面着手，主要是复配原料质量合格、各组分生产时的计量精准，其中任何一个组分的质量不合格或者计量不精准，都会影响最终产品的质量和性能。在复配原料质量合格、生产计量精准的情况下，就要求在聚羧酸系多功能复合型减水剂的复配方案上面严格把控，从而提高其稳定性。具体从以下三方面进行控制：
5.1 均质性控制
聚羧酸系多功能复合型减水剂在复配的过程中，容易出现因放置时间长而产生沉淀、分层、变质等现象，从而降低其工作性能，这就要求复配技术人员在复配时一方面充分了解各组分之间的性质差异及其相容性，避免因各组分之间的不相容而影响其工作性能；另一方面就是现配现用，控制聚羧酸系多功能复合型减水剂成品的放置时间。
5.2 减水率的控制
聚羧酸系多功能复合型减水剂最主要的成分就是减水剂，所以减水率是质量控制最重要的环节，主要是看它的减水率是多少，目前聚羧酸系高效减水剂的减水率一般都超过 25%。
5.3 混凝土的性能控制
混凝土的性能控制主要是进行坍落度保留值、含气量、泌水率、抗压强度等试验，水泥或混凝土的初凝和终凝时间在某种程度上可反映出聚羧酸系多功能复合型减水剂中缓凝组分的大致掺量，可通过水泥或混凝土的初凝和终凝时间来调整缓凝组分的掺量。耐久性虽然不作为聚羧酸系多功能复合型减水剂的控制指标，但当聚羧酸系多功能复合型减水剂用于抗冻融要求的混凝土时应根据规范 JC 473—92《混凝土泵送剂》对混凝土泵送剂的要求来检验聚羧酸系多功能复合型减水剂的相应指标。
6 结论
（1）聚羧酸系多功能复合型减水剂在混凝土中的应用，有效地改善了商品混凝土的流变性能、减小了混凝土坍损度值和扩展度值的损失以及控制调整了商品混凝土的初凝和终凝时间，很大程度上提高了商品混凝土的工作性能，进一步满足现代商品混凝土的施工工艺需求。
（2）复配生产设备自动化程度对提高产品稳定性，有着显著的帮助。自动计量、自动复配、自动生产，全自动化的生产不仅可避免因人为操作产生的误差，还可以显著提高复配成品的稳定性。
除上述控制指标外，还应对复配原料的含固量、pH 值等混凝土外加剂的基本参数进行检测。
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