孔祥春

（河北合眾建材有限公司 河北廊坊 065000）

由于聚羧酸高性能外加劑具有減水率高，保坍性能好，強(qiáng)度增長快，分子結(jié)構(gòu)自由度大，高性能化潛力大，不含甲醛等優(yōu)點(diǎn)成為混凝土生產(chǎn)企業(yè)使用的發(fā)展方向[1]。基于混凝土種類性能多樣化和復(fù)雜多變的原材料情況和施工情況，我們應(yīng)該掌握高性能減水劑的特點(diǎn)，以便靈活應(yīng)用。

1 定義和分類

高性能減水劑是比高效減水劑具有更高減水率，更好的坍落度保持性能，較小的干燥收縮，且具有一定引氣性能的外加劑。目前國內(nèi)高性能減水劑以聚羧酸高性能減水劑為主要代表，分為早強(qiáng)型，標(biāo)準(zhǔn)型，緩凝型。

2 聚羧酸系高性能外加劑的優(yōu)點(diǎn)

（1）減水率高

聚羧酸高性能減水劑的減水效果好，減水率一般在25%以上，能顯著降低混凝土配合比的用水量。

（2）增強(qiáng)效果好，在水泥用量與坍落度不變時(shí)，混凝土早后期強(qiáng)度均有明顯提高。

（3）能夠促進(jìn)混凝土工作性能得到顯著改善

聚羧酸高性能外加劑可根據(jù)混凝土的性能要求調(diào)整不同的分子結(jié)構(gòu)，以滿足不同的施工要求，在有特殊要求的混凝土中性能穩(wěn)定，如超長保坍混凝土，超高程泵送混凝土、自密實(shí)混凝土，清水飾面混凝土等混凝土外觀顏色均一，混凝土和易性好，坍落度損失可控，且后期損失后可二次調(diào)整[3]。

（4）收縮小，使用聚羧酸高性能減水劑可相應(yīng)提高礦物摻合料的比例，減少由于水泥水化放熱快引起的混凝土裂縫問題。

（5）環(huán)保，聚羧酸高性能減水劑在生產(chǎn)過程中無廢氣、廢液、廢渣，污染小，對自然環(huán)境不會(huì)產(chǎn)生不良影響。

3 聚羧酸高性能外加劑作用機(jī)理

3.1 聚羧酸外加劑在水泥顆粒表面的吸附情況

聚羧酸外加劑一般為陰離子表面活性劑，分子結(jié)構(gòu)中含有很多活性基團(tuán)，可以吸附于水泥顆粒及其水化產(chǎn)物上，形成一定厚度的吸附層和一定的吸附形態(tài)，大大改變了固液界面的物理化學(xué)性質(zhì)和顆粒之間的相互作用力。

3.2 靜電斥力作用

靜電斥力理論認(rèn)為帶電膠體顆粒之間是雙電層重疊時(shí)靜電斥力和離子間的范德華力相互作用的結(jié)果。當(dāng)加入聚羧酸外加劑后，外加劑的吸附改變了水泥顆粒表面的電荷分布，降低了雙電層厚度，提高了動(dòng)電位，從而提高了顆粒之間的分散性。

3.3 空間位阻效應(yīng)

新型聚羧酸外加劑Zeta電位普遍較小，僅為萘系外加劑的一半[4]，該類減水劑分子骨架為一條主鏈和較多的支鏈組成，主鏈上含有大量的活性基團(tuán)。依靠這些活性基團(tuán)，主鏈可以“錨固”在水泥顆粒上，支鏈具有親水性，可以伸展在液相中，從而在水泥顆粒表面形成龐大的立體吸附結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生空間位阻效應(yīng)。

4 實(shí)際應(yīng)用及存在問題

4.1 聚羧酸高性能外加劑的應(yīng)用

混凝土的優(yōu)良性能取決于原材料的好壞，而外加劑在其中起著至關(guān)重要的作用。配制高性能混凝土對原材料要求較高，應(yīng)使用優(yōu)質(zhì)的粉料、顆料級配好且含泥量低的細(xì)骨料、粒型好的粗骨料，通過對混凝土配合比進(jìn)行試驗(yàn)和優(yōu)化，加強(qiáng)水泥、粉煤灰和各種砂對混凝土的適應(yīng)性試驗(yàn)，調(diào)整聚羧酸高性能外加劑配方，配制具有高流動(dòng)性、高保坍性和高體積穩(wěn)定性的高性能混凝土，防止出現(xiàn)坍落度損失快、離析泌水等異常情況，影響到混凝土工程的施工和質(zhì)量[5]。

4.2 聚羧酸高性能減水劑存在的問題

隨著聚羧酸系外加劑研究的深入和應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，其在研究和應(yīng)用領(lǐng)域出現(xiàn)的問題也越來越多。微觀研究方面，研發(fā)人員大多側(cè)重于產(chǎn)品開發(fā)，而忽略了深入的微觀機(jī)理研究。而另一方面，混凝土是一個(gè)復(fù)雜的材料體系，現(xiàn)階段國內(nèi)的研究多集中在聚羧酸高性能外加劑與水泥顆粒間的作用機(jī)理，忽視了與混凝土其他原材料諸如砂石、粘土，礦粉和粉煤灰等的微觀作用機(jī)理研究。這可能是由于現(xiàn)階段國內(nèi)聚羧酸外加劑應(yīng)用性能差異較大，缺陷較多，適應(yīng)性不好的根本原因。

5 聚羧酸高性能外加劑發(fā)展方向

為使聚羧酸外加劑能夠更好的適應(yīng)混凝土行業(yè)發(fā)展的需要，我們需要不斷地努力，通過微觀調(diào)整聚羧酸外加劑分子結(jié)構(gòu)，使聚羧酸高性能外加劑真正做到超強(qiáng)適應(yīng)性，大致方向有如下幾種。

（1）通過提高側(cè)鏈密度和降低側(cè)鏈長度，改進(jìn)產(chǎn)品的吸附量、吸附層厚度、吸附平衡常數(shù)等，減小水泥顆粒表面的減水劑分子吸附層所需要的水膜層厚度，釋放自由水量。

（2）通過引入多電性基團(tuán)和觸變性側(cè)鏈制備方法，增強(qiáng)漿體的觸變性，大幅度降低聚羧酸減水劑的敏感性。

（3）通過添加改良助劑等組分，建立聚羧酸系外加劑在混凝土中穩(wěn)定持久的分散體系。

6 結(jié)束語

總而言之，聚羧酸高性能外加劑具有摻量低，減水率高，保坍性能好，分子設(shè)計(jì)性強(qiáng)等有點(diǎn)，有很好的研究價(jià)值和廣泛的應(yīng)用前景。今后致力更加全面的深入研究聚羧酸高性能減水劑的合成工藝，作用機(jī)理等，同時(shí)不斷創(chuàng)新，找到更優(yōu)異的合成工藝，將更具普遍適應(yīng)性的聚羧酸高性能外加劑應(yīng)用到混凝土工程建設(shè)中，使混凝土朝著環(huán)境友好型、生態(tài)相容型等方向努力，促進(jìn)我國混凝土行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]冷發(fā)光，周永祥，王永海，等.混凝土材料技術(shù)發(fā)展與展望[J].建筑科學(xué)，2013，29（11）：114～119.

[2]趙 蘇，富爾康，李 曼，等.高性能緩釋型聚羧酸減水劑的制備[J].混凝土，2014（7）：89～92.

[3]劉曉輝.混凝土外加劑使用及裂縫問題的分析[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2015（25）：781.

[4]趙蘇，富爾康，李曼，等.綠色高性能緩釋型聚羧酸減水劑的制備.

[5]呂傳君.混凝土外加劑-速凝劑發(fā)展?fàn)顩r[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2016（13）：1067.