摘要：聚羧酸减水剂是一种性能独特、无污染的新型高效减水剂，能够有效提高混凝土施工性能，增强混凝土强度、抗冻融性能，目前被广泛应用于混凝土生产施工中。但在实际应用的过程中，发现混凝土原材料对聚羧酸减水剂的效果影响非常大。本文就聚羧酸减水剂对混凝土原材料的适应性进行了详细研究，分析了不同的原材料比如水泥、集料等的不适应影响因素，以期对混凝土施工单位提供一定借鉴意义，方便其选择合适的原材料供应商，有效提高混凝土质量和生产效益。
关键词：混凝土原材料；聚羧酸减水剂；适应性
在高性能混凝土的制备过程中，聚羧酸减水剂发挥了极大作用，相比其它减水剂，会比水泥等混凝土原材料的整体适应性更好。但是在实际工程应用中，聚羧酸系减水剂对于各类混凝土原材料表现出不同的适用性，相同品种的聚羧酸系减水剂应用于不同水泥中时，呈现出不同的分散性、流动性以及分散性保持度。为了有效提高高效混凝土的生产，有必要全面、综合地了解聚羧酸减水剂的作用机理，以及混凝土原材料对聚羧酸减水剂应用性能的影响。
1聚羧酸减水剂的作用机理
聚羧酸减水剂是一种羧基、聚氧化烯基等活性基团构成的高性能减水剂，具有梳形分子结构，其优势在于低掺量、高减水且不离析、不泌水，低含碱量、引气适中，对环境不会造成污染。其作用机理可概括如下几点：一是具有缓凝作用，聚羧酸减水剂的活性基团单体能够在混凝土搅拌过程中发生水解反应，慢慢释放其减水成分，使其分散作用持久发挥；二是具有润滑作用，聚羧酸减水剂的极性亲水端多以氢键与水分子结合，在水泥表面形成一层水膜，能够防止水泥颗粒间的直接接触；三是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，因此具有更好的分散性能；四是具有立体吸附层结构，能够使水泥颗粒之间的静电斥力呈现立体的交错纵横式，分散性和稳定性好，大大降低混凝土的塌落度损失。
2混凝土原材料对聚羧酸减水剂应用性能的影响
2.1 水泥对聚羧酸减水剂的影响
聚羧酸减水剂应用到水泥中存在不适应问题，有时会出现减水率低，混凝土强度低，水泥砂浆流动性差等问题，这与水泥的特性和成分有很大关系。水泥熟料中包括四大矿物成分，其中C3A和C4AF对减水剂的吸附力较强，会导致硅酸盐表面的减水剂变少，导致较差的分散效果以及流动性能。由于C3A是其中水化最快的成份，在水化过程中放热量大，导致混凝土产生较大的坍落度损失，因此，需要控制水泥中C3A的含量在8%范围之内。
水泥中调凝用的石膏能够调节水泥的凝结时间，石膏通常有三种类型，包括二水石膏、半水石膏以及硬石膏，其形态对聚羧酸减水剂的保留流动程度具有较大影响。其中，硬石膏具有较差的溶解性，与减水剂中糖、木钙同用会导致水泥缺少调凝成份，进而产生异常凝结。半水石膏遇水会快速产生以下化学反应CaSO4+H2O→CaSO4・2H2O，形成二水石膏，由此可见，会出现消耗大量水的情况，改变水泥的凝结状况，导致较大的净浆流动度损失。此外，如果石膏研磨细度不到位，会对其溶解性产生很大影响，容易产生速凝现象。如果水泥在生产过程中二次粉磨的温度过高，容易使其变成硬石膏，导致其具有较差的流动性，甚至出现假凝现象。
水泥细度也会对聚羧酸减水剂的应用性能产生较大影响，如果水泥过细，会增大水泥的整体表面积，导致更大的需水量，会减少混凝土中的自由水，使混凝土塑性变差，坍落度损失更快，甚至由于水化速度过快产生较大热量，导致混凝土形成裂缝现象。
2.2细集料对聚羧酸减水剂应用性能的影响
集料占据混凝土原材料的体积超75%，构成了其主要骨架，可分为细集料和粗集料。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆细集料即直径0.16-5mm的砂子，一般采用的有天然砂（包括河砂、土砂和海砂）和机制砂，其中机制砂是机械破碎的直径小于4.75mm的筛选颗粒。在实际配置混凝土时，一般选择质地坚硬、耐久、细度模数超过2.5的天然砂，通常较多选用洁净度较好的河砂，同时需严格控制其含泥量。当前一些研究表明，聚羧酸减水剂对混凝土中砂子含泥量非常敏感，含泥量超过3%时会形成坍落度损失，并降低混凝土强度。石粉的吸附量和水泥对聚羧酸减水剂的吸附量相当，石粉掺量在20%之内，随着掺量增加，砂浆流动度相应变大，但是掺量过大会导致混凝土流不开，降低其流动性。此外，砂的细度模数、海砂中氯离子、硫酸盐的含量都会影响聚羧酸减水剂的适应性，如果砂的细度模数过小，导致其表面积过大，会降低聚羧酸砂浆的流动度。
2.3粗集料对聚羧酸减水剂应用性能的影响
在混凝土施工中，由于碎石相比卵石而言具有更大的表面积以及抗折强度，与水泥砂浆具有更好的粘接性，因此一般选择碎石作为粗集料。相关资料表明，碎石中针、片状颗粒含量会大大影响聚羧酸减水剂的适应性，进而影响混凝土强度。如果混凝土设计强度超过C30，则针、片状颗粒含量应控制在15%范围内。随着针、片状颗粒含量的增加，会大大降低混凝土的流动性以及扩展度，还会导致泌水、离析现象的发生。
此外，砂石含泥量对聚羧酸减水剂的减水性能会产生较大影响。一般来说，砂石中含的“泥”指的是冲洗出的粒子直径小于0.005mm的粘土、淤泥以及尘屑。粘土中的蒙托石具有复网层结构，存在较大斥力，使粘土中存在较大空隙，导致水分子容易被其吸附。相关研究显示，含泥量超过3%时，由于泥土对其有着极大的吸附力，会导致混凝土的流动性和保持性大大降低。
2.4矿物掺合料对聚羧酸减水剂应用性能的影响
矿物掺合料包括粉煤灰、矿粉等，研究表明，粉煤灰对聚羧酸减水剂的初始流动度影响较平滑，但是随着掺加量的增加，当其含量大于10%，PCE-4和PCE-6的流动度会不断增大，当含量超过25%之后其流动度又会快速降低。据统计，各类聚羧酸减水剂的保留流动度随着粉煤灰掺加量的增大而提高，这是由于粉煤灰颗粒中含有许多纳米级别的球状玻璃体，能起到滚珠轴承作用，因此，粉煤灰能够增加聚羧酸减水剂的保留流动度。
矿粉为形状不一的磨细矿渣粉，矿粉颗粒间的相互作用力能够对水泥胶砂的流动性能产生较为明显的影响。由于矿粉表面较为平滑，对减水剂的吸附力较小，能大大降低水泥浆体的屈服应力，并且对各类聚羧酸减水剂都有较好的适应性。在配置高性能混凝土时，通常将矿粉以及聚羧酸减水剂进行搭配使用，能够产生更为明显的减水效果，并能改善混凝土的坍落度损失。
3结束语
聚羧酸减水剂在混凝土工程中应用始于上世纪90年代初，目前国内外对聚羧酸减水剂的研究还存在较大空间。由于聚羧酸减水剂对水泥、粗集料、细集料及其含泥量的敏感性较强，因此，有必要针对性地研究其影响因素，以便施工单位能够选择符合要求、质量稳定的混凝土原材料，并与适合的混凝土原材料生产厂家进行合作。在实际施工时，还需认真筛选各类原材料，对水泥、矿物掺合料等原材料进行多次试配，调整选择最佳配合比，从而保证工程的施工质量。
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论文作者:张会娟
论文发表刊物:《基层建设》2019年第6期
论文发表时间:2019/4/29
标签：羧酸论文; 混凝土论文; 减水剂论文; 水泥论文; 原材料论文; 性能论文; 适应性论文; 《基层建设》2019年第6期论文;