混凝土外加剂中的聚羧酸系减水剂检测分析
摘 要：聚羧酸系減水剂作为高性能混凝土的重要组成部分，越来越多地受到工程技术人员的重视，其由含有羧基的不饱和单体与其他单体共聚而成，使混凝土在减水、保坍、增强、收缩及环保等方面具有优良性能的系列减水剂。为了充分发挥其作用，本文概述了混凝土外加剂中的减水剂，阐述了混凝土外加剂中的减水剂作用，对混凝土外加剂中的聚羧酸系减水剂检测进行了探讨分析。
关键词：混凝土外加剂；减水剂；作用；聚羧酸系减水剂检测
1 混凝土外加剂中的减水剂概述
减水剂是一种在维持混凝土坍落度不变的条件下，能减少拌合用水量的混凝土外加剂。大多属于阴离子表面活性剂，有木质素磺酸盐、萘磺酸盐甲醛聚合物等。加入混凝土拌合物后对水泥颗粒有分散作用，能改善其工作性，减少单位用水量，改善混凝土拌合物的流动性；或减少单位水泥用量，节约水泥。
2 混凝土外加剂中的减水剂作用分析
混凝土外加剂中的减水剂作用主要表现为：（1）分散作用。水泥加水拌合后，由于水泥颗粒分子引力的作用，使水泥浆形成絮凝结构，从而影响了混凝土拌合物的流动性。当加入减水剂后，由于减水剂分子能定向吸附于水泥颗粒表面，形成静电排斥作用，促使水泥颗粒相互分散，絮凝结构破坏，释放出被包裹部分水，参与流动，从而有效地增加混凝土拌合物的流动性。（2）空间位阻作用。减水剂结构中具有亲水性的聚醚侧链，伸展于水溶液中，从而在所吸附的水泥颗粒表面形成有一定厚度的亲水性立体吸附层。当水泥颗粒靠近时，吸附层开始重叠，使得混凝土的坍落度保持良好。（3）接枝共聚支链的缓释作用。新型的减水剂如聚羧酸减水剂在制备的过程中，在减水剂的分子上接枝上一些支链，该支链不仅可提供空间位阻效应，而且，在水泥水化的高碱度环境中，该支链还可慢慢被切断，从而释放出具有分散作用的多羧酸，这样就可提高水泥粒子的分散效果，并控制坍落度损失。
3 混凝土外加剂中的聚羧酸系减水剂检测分析
通过对比聚羧酸系高性能减水剂现行的国家标准《混凝土外加剂》与行业标准《聚羧酸系高性能减水剂》的异同，对混凝土外加剂中的聚羧酸系减水剂检测进行了分析。
3.1 聚羧酸系减水剂的相关技术参数检测分析
由于聚羧酸系减水剂的产品标准和应用技术规范是由不同的单位负责起草的，对质量要求的侧重点不同，这对聚羧酸系减水剂的应用和发展有不利的影响。目前聚羧酸系高性能减水剂的相关标准包括：《混凝土外加剂》、《聚羧酸系高性能减水剂》、《混凝土外加剂应用技术规范》、《混凝土外加剂匀质性试验方法》等。国家标准、行业标准在技术参数设置上基本类似，《聚羧酸系高性能减水剂》中明确了对甲醛含量的要求。《混凝土外加剂》中规定基准混凝土和受检混凝土的单位水泥用量为360kg/m3，砂率为43%～47%，用水量为坍落度控制在（210±10）mm时的最小用水量。《聚羧酸系高性能减水剂》中规定，进行混凝土拌合物1h坍落度保留值测定时，受检混凝土的单位水泥用量为390kg/m3，砂率为44%，用水量为坍落度控制在（210±10）mm时的最小用水量；进行其他性能测定时，基准混凝土和受检混凝土的单位水泥用量为330kg/m3，砂率为38%～40%，用水量为坍落度控制在（80±10）mm时的最小用水量。这两个标准在单位水泥用量、砂率和用水量上均存在一定的差异，在某些适应性较差的聚羧酸减水剂的检测过程中，难免会出现采用《混凝土外加剂》检测时合格，但采用《聚羧酸系高性能减水剂》检测时某些参数不合格的现象。目前实现混凝土高性能化的主要手段是掺加高效外加剂和活性矿物掺合料，其中矿物掺合料已成为高性能混凝土必不可少的重要组分，它对于改善混凝土的性能起着关键性的作用，单纯使用水泥作为胶凝材料的混凝土已越来越少，故检测过程中的配合比应与实际使用过程中的配合比相一致，应采用工程实际使用的原材料对减水剂性能进行检测，以确保实际工程质量。
3.2 聚羧酸系减水剂检测中的基准水泥分析
基准水泥是检验混凝土外加剂性能的专用水泥。《混凝土外加剂》附录A中规定了基准水泥的技术条件，现在基准水泥已批量生产和销售。国家标准和行业标准均规定采用基准水泥进行检测，不同批次的基准水泥由于化学组成和矿物组成的差异，导致基准水泥自身的需水量有一定差异，这对加水量特别敏感的聚羧酸系减水剂的检测结果带来不利影响。因此，提高基准水泥的稳定性是外加剂检测中必须要解决的问题，使外加剂检测能更真实准确地反映外加剂产品的性能，从而更好地指导外加剂产品的工程应用。目前在工程实际应用中，很多外加剂厂家会根据工程实际所用的水泥，对外加剂的配方进行改进，以改善水泥与外加剂的相容性。此时，如果仍采用基准水泥进行检测，所得结果可能会大相径庭。针对这些现象，要求现场抽检试验采用工地实际所用水泥进行检测。
3.3 聚羧酸系减水剂检测中的砂石骨料分析
按《混凝土外加剂》的规定，砂应符合《建设用砂》中Ⅱ区要求的中砂，但细度模数为2.6～2.9，含泥量<1%；石子为符合《建设用碎石、卵石》要求的公称粒径为5～20mm的碎石或卵石，采用二级配，满足连续级配要求，针片状物质含量<10%，空隙率<47%，含泥量<0.5%，如有争议，以碎石检测结果为准。按《聚羧酸系高性能减水剂》的规定，砂应符合《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》要求的细度模数为2.5～2.8的中砂；石子应符合《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》要求的二级配碎石，粒径为5～20mm。这两个标准对聚羧酸系减水剂检测中所用的砂石骨料的要求基本一致。但在实际应用过程中，对碎石的要求易于满足，而含泥量符合要求的Ⅱ区中砂则难以满足。
3.4 聚羧酸系减水剂检测中的搅拌时间分析
《混凝土外加剂》中规定：“外加剂为粉状时，将水泥、砂、石、外加剂一次投入搅拌机，干拌均匀，再加入拌合水，一起搅拌2min。外加剂为液体时，将水泥、砂、石一次投入搅拌机，干拌均匀，再加入掺有外加剂的拌合水一起搅拌2min”。《聚羧酸系高性能减水剂》中规定：“先将砂、石、水泥加入搅拌机干拌10s，之后加入聚羧酸系高性能减水剂及拌合水，继续搅拌120s”。按此规定的时间，一些聚羧酸系高性能减水剂的作用效果相当明显，混凝土流动性很好，当再继续搅拌时，混凝土流动性就会逐渐变差，并趋于稳定。这个现象说明，在混凝土搅拌初期，一些聚羧酸系高性能减水剂会很快产生作用，但这种作用并不稳定，经过一定时间后，其作用效果才逐渐稳定。对于另一些聚羧酸系高性能减水剂，其作用效果可能在2min之后才能显现。如果搅拌时间控制不好，将会对检验结果的准确性造成不利影响。在检测过程中还发现，掺加聚羧酸系高性能减水剂的混凝土对于用水量或外加剂掺量变化的敏感性大于掺加传统的减水剂。
4 结束语
综上所述，混凝土外加剂中的聚羧酸系减水剂在现行的国家标准中被列为高性能减水剂，但 是现行国家标准和行业标准由于对聚羧酸系减水剂质量要求的侧重点不同，因而制定的检测方法和要求也有较大的差异。因此在检测过程中，应针对不同的需求执行不同的检测方法标准，从而保证工程质量。
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