聚羧酸系高性能超塑化剂在水泥混凝土的应用.pdf

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1、聚羧酸系高性能超塑化剂在水泥混凝土的应用宋建中(江苏省建筑工程质量检测中心，江苏南京210028)摘要：简要地综述了聚羧酸系超塑化剂的制备方法、作用机理、分子结构与性能之间的关系，阐述了聚羧酸系超塑化剂在实际工程应用中的一些优点和存在的问题．详细介绍了聚羧酸系超塑化剂与水泥相容性以及对混凝土的流动性、舍气量和耐久性等因素的影响。关键词：聚羧酸；超塑化剂；减水机理；应用Abstract：Thepreparationmethodsofpolycarboxylate—typesuperplasticizers，actionmechanismandrela

2、tion—shipbetweenmoleculestructureandperformancesarebrieflysummarized．Theadvantagesanddisadvantagesofpolycarboxylate-typesuperplasticizersusedinrealengineeringsaremainlydiscussed．Thecompatibilitybe-tweencementandpolycarboxylate-typesuperplasticizeranditseffecttothefluidity，airc

3、ontentanddurabilityarethoroughlyanalyzed．Keywords：polycarboxylate；superplasticizer；waterreducingmechanism；application0引言当今混凝土技术的发展主要是依靠提高外加剂的性能。20世纪80年代出现了一类新型的聚羧酸系超塑化剂，由13本首先开发研制，并很快投人生产与工程应用。聚羧酸系超塑化剂也得到欧洲、北美的重视．研究越来越深入，已经实现大规模的工业化生产。虽然国内研究起步相对较晚．但国内众多高校和研究机构中一大批学者对聚羧酸都进行了大量的

4、研究，也形成了一定的规模，其产品日益完善，有的地方已经实现工业化生产，如江苏省建筑科学研究院博特新材料有限公司生产的JM—PCA系列外加剂就是聚羧酸系超塑化剂，并且已经成功应用到许多的大型工程中。如：三峡水电站、小滩水电站、苏通大桥、京沪高铁、沪宁城际等。文献[1】报道合成了一种酰胺型梳状聚羧酸系高效减水剂，改变了原来聚羧酸系减水剂的主链，由原来的酯键连接改变为又酰胺一亚酰胺连接的方式。根据实验证明该产品具有更高的减水率和更好的水泥净浆流动度保持性。l聚羧酸系超塑化剂的特点-12-与其它的外加剂相比．聚羧酸系超塑化剂有其独特的优越性能，首先它克服了

5、萘系超塑化剂存在的一些缺点，如：坍落度损失快、减水率不够高和生产过程中的所用原料甲醛对环境污染等。而聚羧酸系超塑化剂成功地克服了萘系减水剂的弱点，具有如下优点：①与水泥的适应性好，低掺量，通常是胶凝材料的0．05％～0．5％。减水率最高可以达到45％，可用来配置高强度、大流动度混凝土．可以提高自密实混凝土的抗泌水、离析稳定性I习：②由于聚羧酸系超塑化剂的高分子结构具有可设计性．可以根据实际的工程需要对聚羧酸系聚合物进行改性分子设计，得到各种性能不同的系列产品，满足市场的需求；③可以增加矿物掺和料的掺量，制备大掺量矿物混合材混凝土脚；④达到相同的强度

6、时可以节约水泥用量，降低水泥的水化总热量，还可以抑制水泥水化的早期放热量，适宜配置大体积混凝土嗍；⑤改善硬化混凝土中空隙的结构和大小嘲。2聚羧酸系超塑化剂的作用机理及分子结构2．1减水及保坍机理2．1．1静电斥力效应(扩散的双电层理论)水泥属于离子型化合物。对水有很强的亲合_-互童材型些幽力，当水中含有减水剂组分时，水泥会把这些分子或离子吸附到它表面，形成吸附双电层(见图1)。图1双电层模型外加剂组分吸附到水泥颗粒表面后。有些极性基团水解后带部分电荷．从而使水泥粒子带有一定量的电荷．由于双电层的存在使水解产物能稳定地存在，当水泥颗粒在移动时，紧密层

7、紧跟着水泥颗粒移动，而扩散层不可能全部跟着水泥颗粒移动，从而在紧密层和扩散层之间形成电位差．也就是Zeta电位，水泥颗粒表面所带的电荷越多，扩散层越厚。Zeta电位就越高。所以可以用测量Zeta电位值来说明水泥颗粒表面带电量的大小，Zeta电位绝对值越高则说明双电层效应越明显，则水泥粒子的分散效果越好。水泥粒子表面带有一定的负电荷，使水泥粒子之间产生静电排斥作用，从而使水泥颗粒稳定地分散开来。释放出由水泥颗粒团聚包裹着的水。宏观上表现混凝土的需水量降低。2．1．2空间位阻学说(立体排斥效应)空间效应是由于取代基官能团的大小或形状引起的分子的特殊张力

8、或阻力的一种效应。它能解释一些化学反应的反常现象．许多学者在研究聚羧酸系超塑化剂的减水机理时。在测量Zeta电位时会发现．