聚羧酸系高性能减水剂发展现状与技术难题

聚羧酸系高性能减水剂发展现状与技术难题

从2000年左右起我国混凝土工程界逐渐认识聚羧酸系减水剂，到现在广大铁路系统混凝土工程和越来越多的海工工程、隧道重点工程以及市政重点工程的全面推荐应用，聚羧酸系减水剂的用量快速递增，如下图。

我国聚羧酸系减水剂年用量的统计(包括进口和国产产品，按20%浓度计算)

与此同时，我国生产聚羧酸系减水剂的企业也在快速增加，比如上海市2002至2005年间只有1家企业能生产聚羧酸系减水剂，2006年也只有3家企业新建聚羧酸系减水剂生产线，而据称2007年上海拥有聚羧酸系减水剂生产线的外加剂企业已增加到18家。仅2007年一年间，贵州、云南、广西等边远地区因大型铁路交通、隧道和水利工程的兴起，也先后建立起10余条聚羧酸系减水剂生产线。

所以，近二、三年来我国聚羧酸系减水剂在生产线的建设和产量方面取得可喜的成绩。的确，聚羧酸系减水剂作为继萘系、密胺系、脂肪族系和氨基磺酸盐系减水剂之后研制生产成功的新型高效减水剂，以其在掺量较低时(固体掺量0.15%-0.25%)就能产生理想的减水和增强效果、对混凝土凝结时间影响较小、坍落度保持性较好、与水泥和掺合料适应性相对较好、对混凝土干缩性影响较小(指通常不过分增加干缩)、生产过程中不使用甲醛和不排出废

液、SO42-和Cl-含量低等突出特点，从一开始就受到研究者和部分应用者的推崇。目前，我国制定的《聚羧酸系高性能减水剂》JG/T 223-2007标准已于2007年12月1日起开始实施，而我国铁道部科学技术司早在2006年9月印发的《客运专线高性能混凝土用外加剂产品检验细则》，主要就是为强制使用聚羧酸系减水剂实施的一次重要举措。已经修定完成的《混凝土外加剂》GB8076标准中，也对两种类型的聚羧酸系高性能减水剂的性能指标和试验方法做出了明确规定。

然而，我国聚羧酸系减水剂在实际工程应用中却也同时表现出越来越多、越来越复杂的技术问题，亟需通过大量的研究工作指导解决。

1. 应用聚羧酸系减水剂易遇到的问题

由于聚羧酸系减水剂被认为是一种高性能减水剂，人们总是期望其在应用中比传统的萘系高效减水剂更安全、更方便、更高效、适应能力更强，但实际情况却总是事与愿违，工程中总是更多地碰到这样那样的问题，而且有些问题还是使用其它品种减水剂时所从未遇见的，具体如下：

1) 混凝土拌合料异常干涩、无法卸料，更甭提泵送浇注了；

2) 混凝土拌合料分层严重、泌水量惊人；

3) 混凝土引气严重，由于凝结时间长而表面长时间冒泡；

4) 所浇注的混凝土拆模后表面质量欠佳(气泡、露砂等)；

5) 细集料含泥量对减水剂作用效果影响明显；

6) 对某些水泥来说，聚羧酸系减水剂表现为异常不适应等。

只有深入了解聚羧酸系减水剂的性能特点，才能避免其应用中的各种缺点，才能使其安全高效地为各种混凝土工程服务。

2. 聚羧酸系减水剂区别于传统减水剂的技术特点

聚羧酸系减水剂区别于传统的木质素磺酸盐减水剂、萘系减水剂的技术特点包括以下几个方面。

2.1 减水效果对混凝土原材料和配合比的依赖性大

减水率是一个十分严格的定义，仅是指按照《混凝土外加剂》GB8076-1997标准，采用基准水泥、一定的配合比，一定的搅拌工艺、控制混凝土坍落度为(8+1)cm时测得的数据。但人们总是在很多不同场合借用这个词语来表征产品的减水效果，以致于经常产生误会。

聚羧酸系减水剂被证实在较低掺量情况下就具有较好的减水效果，其减水率比其它品种减水剂大得多。但必须注意的是，与其它减水剂相比，聚羧酸系减水剂的减水效果受试验条件的影响更大。

首先，聚羧酸系减水剂的减水效果与混凝土中水泥用量的影响很大。曾经采用相同的掺量对同一种减水剂进行试验，当基准混凝土水泥用量分别为330kg/m3、350kg/m3、380kg/m3和420kg/m3时，测得的“减水率”分别为18%、22%、28%和35%。有些单位送检时指定采用《混凝土泵送剂》JC473-2001标准规定的混凝土配合比对聚羧酸系减水剂进行试验，并测定减水率，其结果当然比采用《混凝土外加剂》GB8076-1997标准理想。

混凝土中集料的颗粒级配以及砂率，对聚羧酸系减水剂的塑化效果影响也非常大。与萘系等其它高效减水剂相比，聚羧酸系减水剂的塑化效果受细集料含泥量影响很大。

另外，聚羧酸系减水剂和其它减水剂一样，“减水率”还取决于搅拌工艺，如果采用手工拌合，测得的“减水率”往往比机械搅拌低2-4个百分点。

如果混凝土中掺加掺合料，减水率当然也取决于掺合料的品种和掺量。对于大掺量掺合料混凝土，聚羧酸系减水剂的减水效果更加优于萘系减水剂。

2.2 减水效果对减水剂掺量的依赖性很大

聚羧酸系减水剂的减水效果对其掺量的依赖性很大，一般情况下随着减水剂掺量增加，减水率增大。但也经常出现例外，即到了一定掺量后甚至出现随掺量增加，减水效果反而“降低”的现象。这并不是说掺量增加其减水作用反而下降了，而是因为此时混凝土出现严重的泌水现象，混凝土拌合料板结，流动性难以用坍落度法反映。为保证本厂聚羧酸系减水剂产品的检测结果全部达标，送检时指定的产品掺量就不能过高。所以说，产品质量检测报告上反映的只是一些基本的数据，而产品的应用效果要以工程实际的实验结果为准。

2.3 配制的凝土拌合物的性能对用水量十分敏感

反映混凝土拌合物性能的指标通常有流动性、粘聚性和保水性。使用聚羧酸系减水剂配制的混凝土并不总是完全满足使用要求，经常会出现这样那样的问题。所以目前在实际试验时我们通常还用严重露石起堆、严重泌水离析起堆扒底等术语来形象地描述混凝土拌合物性能。

采用大多数聚羧酸系减水剂制备的混凝土拌合物，其性状对用水量十分敏感。有时用水量只增加（1-3）kg/m3，混凝土拌合物便严重泌水，采用这种拌合物无法保证浇注的均匀性，而易导致结构物表面出现麻面、起砂、孔洞等难以接受的缺陷，结构体强度和耐久性也下降。

商品混凝土搅拌站由于对集料含水率检测控制不严，很容易在生产中造成加水量过多而导致混凝土拌合物泌水、离析。

2.4．配制的大流动性混凝土容易分层离析