高強

（太原城市建設(shè)管理中心，山西 太原 030009）

聚羧酸鹽減水劑和萘系減水劑的流動性對比

高強

（太原城市建設(shè)管理中心，山西 太原 030009）

通過對比試驗和討論，說明新一代聚羧酸鹽超高效減水劑是傳統(tǒng)高效減水劑（即使增加摻量）也無法代替和比擬的。同時提出摻加方法對新一代聚羧酸鹽超高效減水劑的影響有限。

流動度；分散力；流動度

一、引言

隨著我國混凝土工業(yè)的高速發(fā)展，人們對混凝土技術(shù)也提出了更高的要求和期望。但目前混凝土生產(chǎn)中也存在一些讓人擔(dān)憂的現(xiàn)象，其中筆者認(rèn)為最突出的一點就是：硬件“硬”，軟件“軟”；一方面混凝土生產(chǎn)裝備先進，自動化程度高，生產(chǎn)環(huán)境和設(shè)施都有長足的發(fā)展，一方面混凝土配制技術(shù)進展緩慢，在有些地區(qū)一味追求降低成本，甚至使混凝土外加劑性能有下降的趨勢。勿庸置疑，混凝土外加劑是其所有組分中最為主要的。但令人遺憾，這又是一個傷心的話題！我國2002～2003年，生產(chǎn)企業(yè)559家，總產(chǎn)量高達187.9萬噸（化學(xué)合成的外加劑），其中第二代萘系減水劑占83%，而代表當(dāng)今發(fā)展方向的聚羧酸系高性能減水劑所占比例不足2%，需要指出的是以上統(tǒng)計數(shù)據(jù)不包括復(fù)合外加劑。事實上，商品混凝土廠家普遍使用的是含有萘系減水劑的復(fù)合產(chǎn)品,還有一點,那就是我們的萘系減水劑絕大部分是含Na2SO4超過5%的低濃型產(chǎn)品,而國外一般生產(chǎn)的都是Na2SO4含量極低的高濃產(chǎn)品。

目前,聚羧酸系高性能減水劑已發(fā)展到第四代。早在1981年，日本的Nippon Shokubui和Master Buiders Technlogr（現(xiàn)在的Degussa）開始研發(fā)PCE（聚羧酸）高性能減水劑，并于1986年首先把產(chǎn)品打入市場。如今，市場上有近百種不同化學(xué)成分的PCE。

可見，聚羧酸系減水劑一誕生就顯示了旺盛的生命力，產(chǎn)品升級換代之快也是前所未有的。即使它在高性能混凝土方面有著無可比擬的性能，也未能擺脫在我國不盡如人意的命運，人們總以成本太高作為理由而拒絕使用之，而人們購買價格不菲的世界名牌車輛和機械時似乎沒有找到同樣的理由。在我國混凝土行業(yè)對新一代高性能外加劑的應(yīng)用缺乏興趣，周而復(fù)始地搞技術(shù)含量較低的“復(fù)配”，甚至許多人認(rèn)為“復(fù)配”是一把“萬能鑰匙”，從而影響了對新一代塑化劑的應(yīng)用。

我們希望通過一系列的對比實驗，來揭示PCE（聚羧酸）高性能減水劑的性能與傳統(tǒng)減水劑的巨大差別，這種差別不可能通過簡單“復(fù)配”加以彌補。

二、試驗材料

配置水泥凈漿原材料如下：

1.水泥

在試驗中使用了兩種具有代表性的水泥。

水泥A：與萘系減水劑相溶性較好；

水泥B：與萘系減水劑相溶性較差。

2.減水劑

1）粗蒽磺酸鹽甲醛縮合物——FDN（粉劑）。

2）萘系高效減水劑——NF（粉劑）。

3）上海麥斯特生產(chǎn)的聚羧酸鹽超高效減水劑——GLENIUMSP—8CN(液態(tài))其摻量為0.5—3.0常用摻量1.1%。

三、試驗及結(jié)果

1.對水泥A進行凈漿流動度檢測

按GB8077進行試驗，水灰比為0.29。

表1 水泥A的凈漿流動度 單位：mm

2.水泥B進行凈漿流動度檢測

按GB8077進行試驗，水灰比為0.29。

表2 水泥B的凈漿流動度 單位：mm

3.對在0.25水灰比情況下對凈漿流動度檢測

參照GB8077，水灰比0.25,加水量75 g。以考察在低水灰比情況下各塑化劑的分散效果。

表3 水泥B的凈漿流動度 單位：mm

4.檢測摻加方法對凈漿流動度影響

表4 塑化劑（先摻，滯水法）兩種加入法的比較單位：mm

四、討論

1.塑化劑機理

超塑化劑的流化效應(yīng)主要源于以下三種物理化學(xué)作用：分散作用、吸附作用和電荷排斥作用。

超塑化劑使水泥顆粒中的小團粒分散，這種小團粒主要存在于混凝土拌和物的水泥漿中。分散作用通常歸因于水泥顆粒表面上面的聚合物吸附。水泥顆粒表面有靜電荷（負(fù)電）的累聚，水泥粒子間的吸附力和成團效應(yīng)將被帶負(fù)電荷的陰離子聚合物的吸附作用所中和，例如在水泥表面上SNF和SMF對SO3+基團的吸附。

新一代含有多元羧酸鹽的超塑化劑，使水泥顆粒團聚物分散還有另外一個重要原因，因側(cè)鏈產(chǎn)生的空間位阻效應(yīng)，同時伴隨著它對電荷排斥作用的少量貢獻，這是由于化學(xué)結(jié)構(gòu)中帶有負(fù)電荷的羧酸根離子團（基團）吸附于水泥顆粒表面。聚羧酸的多聚物分子通過它自身阻止了水泥顆粒聚集成為大而不規(guī)則的團狀物。

近來已證實：一個聚羧酸分子PC在水泥顆粒表面上可以結(jié)合兩個Ca2+。同樣可以預(yù)測PC的側(cè)鏈有眾多的乙醚鏈（C-C-O-C），在液相中，分散體系中乙醚鍵的氧原子與水分子形成牢固的氫鍵，形成較大的親水空間保護層，這在很大程度上使分散系統(tǒng)較為穩(wěn)定。因此，PC型超塑化劑的吸附作用比SNF和SMF型聚合物的更強，水泥的水化過程也被更大的延長。

2.臨界用量和分散力

通過對比看出新一代聚羧酸鹽超高效減水劑具有更大的最大流動度和更大的飽和用量。尤其在低水灰比的情況下聚羧酸鹽超高效減水劑通過調(diào)整摻量可以達到滿意的分散效果。而傳統(tǒng)的高效減水劑無論使用多高的摻量也不可能獲得令人滿意的效果的！

五、結(jié)論

1.對適應(yīng)性好的水泥A，只要加入0.5%的GLENIUMSP-8CN就可以獲得很好的流動度。

2.本試驗按GB8077—87中水泥凈漿流動度進行試驗，加入水量為87g，水灰比為0.29,可以看出NF分散性能要好于FDN，NF與GLENIUM SP-8CN比較可以看出隨著摻量的增加GLENIUMSP-8CN流動度增加很快而NF在流動度達210mm后，流動度增加速率放緩。這主要是由于兩者分散機理不同而引起的，GLENIUMSP-8CN的空間位阻效應(yīng)的分散性能更強烈，從而使其凈漿流動度不斷增加。

3.本試驗參考GB8077—87中的水泥凈漿流動度試驗進行，加入量降至75g，水灰比為0.25。從這組試驗可以清晰地看出GLENIUMSP-8CN在低水灰比情況下的卓越性能，增大其摻量可顯著增加流動度。而NF達到190mm后基本不增長，F(xiàn)DN在2.0%高摻量的情況下也無法獲得理想的流動性。另外：水泥凈漿在NF高摻量的情況下雖可達到一定的流動度，但流動速率緩慢，證明其在低水灰比情況下無法配制理想的混凝土，而GLENIUMSP-8CN卻仍然使凈漿保持理想的流動性。

4.可以看出摻加方法對FDN、NF分散效果影響很大，但對GLENIUMSP-8CN分散效果影響有限，這是其分散吸附作用不同而決定的。這一現(xiàn)象應(yīng)引起使用單位的注意。

TF

A

1673-0046（2010）5-0186-02