隨著材料科學(xué)與混凝土技術(shù)的發(fā)展，混凝土外加劑在建筑工程中得到了廣泛的應(yīng)用，其品種愈來愈多，性能愈來愈優(yōu)，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益愈加顯著，為改善混凝土的技術(shù)性質(zhì)起到了至關(guān)重要的作用。建筑工程技術(shù)人員把外加劑看作是混凝土的第五組份材料，備受青睞，特別是高效減水劑已成為當(dāng)今高性能混凝土中不可缺少的重要組份。近年來，聚合物類外加劑因其優(yōu)良的性能受到工程界專家及科研學(xué)者的高度關(guān)注，出現(xiàn)大量的專題研究報(bào)告和科技文獻(xiàn)。在這方面，我們應(yīng)用聚羧酸系高效減水劑生產(chǎn)商品混凝土，使混凝土工程取得了明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。

　　聚羧酸系高效減水劑是繼以木鈣為代表的第一代普通減水劑和以萘系為主要代表的第二代高效減水劑之后發(fā)展起來的第三代高性能減水劑，是減水機(jī)理和分子結(jié)構(gòu)全新的一類高性能減水劑，與萘系等第二代減水劑相比，具有摻量低、減水率高、混凝土拌合物坍落度保持性能優(yōu)異、增強(qiáng)效果顯著、低收縮、堿低含量、引氣量適中、環(huán)保性能好等一系列優(yōu)點(diǎn)，對于混凝土的綜合性能有質(zhì)的提高。

　　聚羧酸系高效減水劑的作用機(jī)理

　　聚羧酸系高效減水劑為茶色油狀水溶液，具有梳形分子結(jié)構(gòu)，較傳統(tǒng)減水劑僅依靠靜電斥力打破水泥漿絮凝狀態(tài)而達(dá)到減水的作用不同，其超分散性能強(qiáng)。這主要是由于聚羧酸系高效減水劑帶有羧基（-COOH）、磺酸（-SO3H）等活性親水基團(tuán)及聚氧化乙烯鏈基等不飽和單體，其分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由單一靜電斥力效應(yīng)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向靜電斥力效應(yīng)與空間位阻效應(yīng)共同作用結(jié)構(gòu)，形成立體分散系統(tǒng)。梳形聚合物在水泥顆粒表面是齒形吸附狀態(tài)，其主鏈上的羧基（-COOH）、磺酸基（-SO3H）等活性官能團(tuán)提供靜電斥力，梳形聚合物側(cè)鏈觸向水泥粒子的各個(gè)部位，起著立體位阻的重要作用，決定分散系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保持水泥漿體流動度。由于主鏈長、極性基團(tuán)多、靜電斥力強(qiáng)、空間分子結(jié)構(gòu)龐大、側(cè)鏈多且較長空間位阻大，從而對水泥材料具有良好的減水、分散、穩(wěn)定作用。

　　聚羧酸系高效減水劑在商品混凝土工程中的應(yīng)用

　　近年來，商品混凝土順應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)，發(fā)揮其節(jié)約資源、混凝土質(zhì)量可靠、加快施工進(jìn)度、無環(huán)境污染等自身優(yōu)勢，得到了普遍推廣。在當(dāng)代混凝土向高工作性、高強(qiáng)度、高耐久性、高性能混凝土方面發(fā)展的新形勢下，商品混凝土為滿足高性能混凝土及混凝土施工技術(shù)的要求，大多摻有礦物混合材料，需要減水率大、保塑功能強(qiáng)、膠凝材料適應(yīng)性好的高性能減水劑。連云港市久和混凝土公司將聚羧酸系高效減水劑應(yīng)用于商品混凝土中，取得良好的效果。該公司采用粉煤灰、礦料復(fù)合配制的高標(biāo)號混凝土和聚羧酸系高效減水劑在混凝土中的摻量情況。其中混凝土用自來水，當(dāng)?shù)刈匀凰?；水泥：三菱P·052.5;粉煤灰：I級；礦粉：S105.

　　以上工程實(shí)踐表明，聚羧酸系高效減水劑對商品混凝土性能的影響具有如下幾方面的主要技術(shù)特性：

　?。?）聚羧酸系高效減水劑摻量低，減水率高。

　　從技術(shù)參數(shù)可以看到，聚羧酸系高效減水劑摻量占膠凝材料的0.9%~1.2%,因減水劑含固量為20%,折固量僅為0.18%~0.24%.因其對水泥粒子的超分散性能，減水率大大超過普通減水劑，經(jīng)檢測，減水率達(dá)20%~35%,與粉煤灰配合使用，使得水膠比較低，適應(yīng)配制中、高強(qiáng)度的高性能混凝土。

　?。?）混凝土流動性大、和易性好、坍損小。

　　由于聚羧酸系高效減水劑良好的分散穩(wěn)定性，聚羧酸系高效減水劑所配制的大流動性混凝土經(jīng)時(shí)損失小，1h基本無坍落度損失，2h經(jīng)時(shí)損失小于15%,彌補(bǔ)了常用萘系高效減水劑配制的混凝土坍落度損失大、易泌水等方面的缺陷，與粉煤灰配合使用，減水劑的小摻量即可獲得優(yōu)異的流動性，適應(yīng)生產(chǎn)商品混凝土的工藝要求，特別對于泵送混凝土不易發(fā)生堵管現(xiàn)象。

　?。?）與膠凝材料的適應(yīng)性良好。

　　工程實(shí)踐中，采用不同廠家生產(chǎn)的水泥配制泵送混凝土，同時(shí)摻入大量的粉煤灰和聚羧酸系高效減水劑后，與不同水泥的相容性較好，無明顯泌水離析、阻礙混凝土強(qiáng)度增長的現(xiàn)象產(chǎn)生，并因其高減水率，適應(yīng)與粉煤灰配合使用，減小了粉煤灰混凝土的收縮，又使混凝土可泵性得到明顯改善，并且提高了混凝土的耐久性。

　?。?）適應(yīng)澆筑防水抗?jié)B混凝土，對施工環(huán)境溫度要求低。

　　使用聚羧酸系高效減水劑配制泵送商品混凝土，由于混凝土流動性大，易于澆筑密實(shí)，加之聚合物對水化產(chǎn)物的聚合活性，生成具有膠凝狀態(tài)的水化物填充空隙，混凝土密實(shí)度、強(qiáng)度大幅度提高，聚合物的填充作用和聚合物膜的密封作用使混凝土抗?jié)B、抗裂的性能得到改善，并且粉煤灰摻量大，混凝土水化熱小，減水劑的保塑功能明顯，適宜配制大體積混凝土及夏季施工。對于冬季施工，因?yàn)樗z比較低，聚合物形成的空間柔性網(wǎng)絡(luò)，提高了混凝土拌合物的黏聚力，使得混凝土早期抗凍性能增強(qiáng)，不加早強(qiáng)劑、防凍劑仍能正常施工。

　?。?）堿對聚羧酸系高效減水劑的性能影響較大。

　　通過對比發(fā)現(xiàn)，混凝土初始和1h后擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)明顯差。因?yàn)楫?dāng)?shù)貫l臨沿海，自然水中的堿含量較高，通過反復(fù)試驗(yàn)表明，堿對聚羧酸系高效減水劑的性能影響很大，這一情況在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)引起注意。

　?。?）應(yīng)注意養(yǎng)護(hù)。

　　應(yīng)用聚羧酸系高效減水劑配制的商品混凝土，雖然水膠比小，但一般摻有大量的礦物混合材料，對于大體積混凝土及嚴(yán)寒、酷熱施工，需注意早期養(yǎng)護(hù)，冬季施工覆蓋薄膜可取得良好效果。

　　聚羧酸系高效減水劑具有優(yōu)良的綜合性能，膠凝材料相容性好，減水率高，增強(qiáng)效果明顯，坍落度保持久，并且無毒、無污染，能夠改善混凝土耐久性。目前，商品混凝土面臨城市建設(shè)環(huán)境優(yōu)化的良好發(fā)展機(jī)遇，高性能外加劑的研究與開發(fā)無疑能夠推動商品混凝土的進(jìn)一步廣泛應(yīng)用，聚羧酸系高效減水劑應(yīng)用在商品混凝土中的市場前景看好。

作者：姜莉 殷平福 朱杰