如何安全使用聚羧酸外加剂

如何安全使用聚羧酸外加剂

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。

早在20 世纪90 年代末磁悬浮高速列车轨道梁工程设计建设之时, 由于对轨道梁的收缩变形和徐变控制很严, 加之重点工程对原材料的性能要求较高, 聚羧酸系减水剂得以在我国成功应用。在建设的洋山深水港工程、连接与的湾跨海大桥工程中, 服务基准期100 年的混凝土耐久性设计理念又为聚羧酸系减水剂的推广应用创造了良好的条件。我国四横四纵、三个城际快运共1.2 万km 的快速客运网, 以及2.7 万km 既有客运网线路的改造, 已为混凝土外加剂, 尤其是聚羧酸系减水剂的生产和应用创造了绝佳的机会。

目前我国聚羧酸系减水剂的产量占减水剂总产量的比例已开始上升, 2005 年聚羧酸系减水剂的应用比例已达5.0%以上( 2004 年为2.0%) 。据统计, 2005 年我国聚羧酸系减水剂使用量约5 万t, 2006 年上升为15 万t, 以后这一纪录仍将被更改。

但另一方面, 聚羧酸系减水剂在实际工程应用中确实也已经表现出某些工程界所不希望出现的现象, 如混凝土性能对减水剂掺量和用水量敏感, 聚羧酸系减水剂与其它减水剂或改性组分相容性差等。由于现阶段人们关于聚羧酸系减水剂的认识较浅, 应用方面积累的经验较少, 解决这方面的技术难题并非一蹴而就。

鉴于此, 本文将从分析聚羧酸系减水剂本身的技术特点入手, 为安全高效应用聚羧酸系减水剂献言献策。

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, 如混凝土拌合料异常干涩、无法卸料, 更甭提泵送浇筑了; 或者混凝土拌合料分层严重、泌水量惊人等。另外, 应用萘系减水剂所遇见的技术难题, 通过近20 年的研究工作已基本上从理论和实践方面得到解决, 而应用聚羧酸系出现的问题正在发生, 还未来得及着手研究和找到正确的解决措施, 无疑为聚羧酸系减水剂的安全、高效应用带来很大阻力。

为功半事倍地应用聚羧酸系减水剂, 为高性能的混凝土结构工程提供保证, 外加剂生产者提供满足各项检测指标要求的聚羧酸系减水剂产品仅仅是问题的一个方面。由于混凝土原材料的复杂性、多变性, 工程技术要求的多样化, 加之聚羧酸系减水剂区别于其它品种减水剂的性能特点, 工程界应该更深入地了解这种新产品, 考虑使用这种产品可能产生的技术难题, 采取有效措施避免不良现象的发生。

2 聚羧酸系减水剂区别于传统减水剂的技术特点

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GB 8076-1997《混凝土外加剂》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( 70-90) mm 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与试验条件的关系更大。

首先, 聚羧酸系减水剂的减水效果与混凝土中水泥用量关系很大。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330、350、380 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JC 473- 2001《混凝土泵送剂》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GB 8076- 1997《混凝土外加剂》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。

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

用胶凝材料由水泥、粉煤灰和矿渣粉组成, 胶凝材料总量为477kg/m3 的混凝土进行试验的结果，可见当聚羧酸系减水剂PC 掺量由0.80%增加到1.40%时,“减水率”由18.0%提高到了32.2%, 可见聚羧酸系减水剂的减水效果对其掺量的依赖性很大。

实际工程中, 胶凝材料可由水泥和粉煤灰、矿渣粉、硅灰等进行组合, 胶凝材料用量往往大于400kg/m3, 且对掺减水剂混凝土的性能要多方面的, 如用水量大小、粘聚性、保水性、凝结时间、抗压强度等, 但按照有关标准检测时, 只用水泥, 且水泥用量为330kg/m3, 或者按照泵送剂标准进行检测时为390kg/m3。聚羧酸系减水剂的减水效果对其掺量的依赖性很大,且随着胶凝材料用量的增加, 这种依赖性更大。而另一方面, 掺聚羧酸系减水剂的保水性与减水剂掺量关系也很大。

举个例子, 某种聚羧酸系减水剂( PCA, 浓度20%) , 在胶凝材料用量分别为330、380、440 和550kg/m3 的混凝土中,“减水率”的变化可知，在胶凝材料用量相同的情况下, 聚羧酸系减水剂的减水效果与掺量的关系, 总的来说是随着减水剂掺量增加而增大, 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, 某种产品的应用效果要以工程实际的试验结果为准。

2.3 所配制的凝土拌合物的性能对用水量十分敏感