众所周知:减水剂的诞生预示着建筑行业迈开了一个新的台阶,虽然减水剂对水泥的适应性相比与其他减水剂要好,但实际工程应用中发现,减水剂与水泥仍然存在着适应性问题,
近些年来,减水剂相关的研究工作主要集中在如下几个方面:1.合成工艺的研究以及组成和分子结构的优化,以进一步提高聚合物的减水性能和流动性保持能力;2.分子结构与性能关系的研究,以及这种新型高性能减水剂的作用机理研究;3.应用技术方面的研究;4.母液系列化以及不同母液之间的相互复配性能的研究。虽然减水剂对水泥的适应性相比于其他减水剂较好,但实际工程应用中发现,系减水剂与水泥仍然存在着适应性问题,而大家对系减水剂与各种混凝土原材料之间的适应性问题研究的不多,工程实际证明这恰恰是制约系减水剂推广应用的重要因素。
不仅相同品种的系减水剂对于不同水泥表现出来的分散性和分散性保持能力都不同,应用于某种水泥流动性及其保持能力表现良好的系减水剂,对其他水泥使用时,可能会使其流动性快速损失;而且,同一种减水剂应用于不同水泥中时,其流动性和保持性能也有所差异。下面我们从以下几方面分析混凝土原材料对减水剂适应性的影响。
减水剂对于不同水泥表现出来的分散性和流动性保持能力并不相同,应用于某种水泥流动性及其保持能力表现良好的系减水剂,对其他水泥使用时,可能会使其流动性快速损失。除水泥之外,其他混凝土原材料也与聚羧减水剂有着适应性问题,试验发现掺加高性能减水剂的水泥净浆流动度2小时内基本保持不变,而使用完全相同原材料的混凝土新拌合物的流动性在半小时内几乎完全丧失。使用完全相同材料的水泥浆体流动度结果与混凝土新拌合物流动度结果有着巨大的反差,这充分说明了混凝土中其他原材料对减水剂的应用性能也有很大影响。
大多数加入水泥浆体的有机外加剂对水泥颗粒或水泥水花颗粒表现出亲和力,这导致了显著的吸附,带电荷的有机物分子通过静电力与颗粒表面相互作用(颗粒的表面电荷与外加剂分子的离子团)。除了水泥相和外加剂之间的化学反应,吸附的化合物将改变水泥颗粒的表面特性进而影响它与液相以及其他水泥颗粒之间的相互作用。除了水泥浆体与外加剂界面之间的相互作用,被吸附的物质还将改变水泥粒子的表面特性去影响其与液相以及跟其他水泥粒子之间的化学作用。典型的吸附型阴离子表面活性剂和被吸附物会向粒子表面传递净负静电荷,引起相邻水泥颗粒表面间的相互排斥并且有利于增强分散作用。
与传统高效减水剂相比,减水剂主要有以下几个突出优点:(1)低掺量下即具有非常高的分散性能,减水率高,并且具有明显的增强效果;(2)混凝土流动性能保持优异;(3)收缩小,含碱量低,引气适中;(4)分子结构可设计性强;(5)对环境友好;(6)适应性较好。
减水剂起减水作用,主要是主链上的羧基制造出阴离子效果与中性的含有聚氧乙烯的长侧链之间产生的空间位阻作用。高性能减水剂主链上大多接枝各种活性基团,如具有一定长度的羧基、聚氧乙烯链、磺酸基、-COOH和-SO3Na等能对水泥颗粒产生分散和流动作用的极性基团。系高性能减水剂一般以梳状方式吸附在水泥颗粒层间,首先因为其空间位阻作用让水泥粒子之间分散,减少其凝聚。另外,减水剂分子的EO侧链因为较长,仍然可以在有机矿物颗粒表面之间伸展,所以水泥的水化反应对减水剂分子影响就比较小,可以使其长时间的维持其良好的分散效果,让混凝土减小坍落度损失。
大量的试验及工程实践表明,砂石原料中泥对减水剂具有近乎致命性的影响,由于粘土的层状结构,使其对减水剂具有强烈的吸附,导致水泥浆体中有效减水剂的含量大幅降低,这种影响主要体现在对新拌混凝土工作性影响上,以及对构筑物后期强度及结构稳定性的影响上。粉煤灰、矿粉等掺合料对系减水剂的应用性能也有明显影响。
由于实际混凝土工程中的原材料条件及应用环境都远比试验室研究情况复杂,目前应用过程中还有许多相关的应用技术需要不断地研究探讨,特别是系减水剂对混凝土的适应性问题,对用水量敏感性问题以及滞后泌水等新问题,还需要系统研究。此外,系高性能减水剂在普通商品混凝土中的应用技术和经济性,适合于小坍落度混凝土的坍落度保持问题等也需要开发适宜的系聚合物。为了使系减水剂在工程应用中发挥出最佳的性能,大量推广系减水剂在工程中的应用,保证混凝土施工质量和结构安全,必须深入研究混凝土原材料对系减水剂的应用性能的影响,找出混凝土原材料对减水剂应用性能的影响规律和影响机制。
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