山東江泰

山東江泰建材科技有限公司

聯系人:馮總,武經理

電話:18678858906,15318820518

座機:0531-88940050

郵箱:shandongjiangtai@163.com

地址:濟南市天橋區濟南新材料產業園區舜興路988號


行業資訊

所在位置:首頁 > 新聞資訊 > 行業資訊

聚羧酸外加劑復配技術和實際應用技術

更新時間:2020-10-06 17:39:42 點擊數:3319

 [摘   要]本文簡述了混凝土外加劑的發展史,介紹了聚羧酸減水劑的復配技術、聚羧酸減水劑在實際工程中的應用技術,以及聚羧酸減水劑在使用過程中的注意事項。

[關鍵詞]聚羧酸;復配技術;應用技術;注意事項


0  前言

最近幾年,隨著房地產行業和建筑工程的飛速發展,工程施工對混凝土性能要求越來越高,混凝土設計強度越來越高;以前的木質素類減水劑和萘系磺酸鹽類減水劑減水率低,對混凝土施工性能的改善不大,根本滿足不了施工要求。而為了節能、減少建筑物自重,建筑結構用混凝土強度等級越來越高,高強度、高性能混凝土就要求外加劑要具備高減水、大幅改善混凝土性能的功能。工程和市場的需求,催生出了第三代高性能減水劑——聚羧酸系減水劑,相比于萘系等傳統的高效減水劑,聚羧酸系高性能減水劑具有許多獨特的技術性能優勢:摻量低,減水率高;對混凝土拌合物的流動度保持性好;與水泥的相容性好;配制的混凝土收縮率小,有利于改善混凝土體積穩定性和耐久性;生產及使用過程中環保無污染,屬于綠色、環保型外加劑。正因為它具有這些優良的性能,使得聚羧酸得以迅速在建筑工程上廣泛使用。

1  聚羧酸減水劑復配技術

1.1  聚羧酸減水劑主要成分

聚羧酸減水劑主要是由聚羧酸母液和多種功能小料復合而成,由于各工地要求不一樣,每個公司砂石材料質量不一樣,所以必須根據客戶要求,用聚羧酸母液與其他功能小料復配在一起,滿足每個客戶要求。復配中的主要原料有:聚羧酸母液、緩凝組分、早強組分、引氣組分、消泡組分、增稠組分等。根據不同技術要求,每種材料用在里面都起著至關重要的作用。

1.2  聚羧酸減水劑主要成分的作用

1.2.1  聚羧酸母液的作用

聚羧酸母液目前市場上主要有四種母液:一種是高減水型母液,一種是保坍型母液,一種是緩釋型母液,一種是早強型母液。有時候根據客戶要求將這幾種母液按一定的比例復配在一起,得到一種性能較為理想、滿足客戶需求的復配型聚羧酸母液。

每種母液在里面都起著不同的作用,當復配后的聚羧酸減水率偏低、需要提高減水率時,可提高減水型母液的比例來提高減水率;當遇到夏天高溫,混凝土保坍性能很差時,在復配外加劑時通過提高保坍型母液的比例來提高外加劑的保坍性能;當遇到混凝土公司砂石材料石粉含量過高、含泥量過高時,在復配外加劑時就要考慮引入一定比例緩釋型母液,控制石粉含量過高、含泥量過高時對外加劑的吸附;當遇到嚴寒的冬天或對早期強度要求很高時,如目前所有的PC 預制構件廠為了模具周轉快,對預制構件早期強度要求相當高,在復配外加劑時就要引入一定比例的早強型母液來提高早期強度。

只有這樣多元化母液復合在一起使用,才能得到一種理想的產品,滿足不同客戶的要求。通過這樣不同性能母液的復配,可以使產品的性能得到調節,取長補短,提高產品的綜合性能。

1.2.2  緩凝組分的作用

現在市場上緩凝劑多種多樣,每種緩凝劑的使用效果都不一樣,并不是隨便哪一種緩凝劑與聚羧酸復配效果都很好,緩凝劑現在市場主要有葡萄糖酸鈉、檸檬酸、酒石酸、三聚磷酸鈉、食用白砂糖、工業白砂糖等。這些緩凝劑各有各的優點與缺點,市場上最常見的緩凝劑是葡萄糖酸鈉、白砂糖。

緩凝組分是聚羧酸外加劑中必不可少的復配組分,特別是在夏天高溫天氣時,緩凝組分主要是起到調節混凝土在不同氣溫下的凝結時間和降低(延緩)水化熱釋放的作用。以常用的葡萄糖酸鈉為例,將葡萄糖酸鈉復配于聚羧酸減水劑中,會對聚羧酸外加劑的性能產生很明顯的影響,能明顯提高聚羧酸減水劑的分散性和分散保持性,還能提高外加劑與水泥的適應性,提高外加劑的減水率,減少混凝土的坍落度損失,延長混凝土的凝結時間。

在夏天高溫天氣時,如果單一的使用葡萄糖酸鈉,效果并不是很好。葡萄糖酸鈉摻量過多會造成混凝土泌水嚴重,所以在夏天高溫天最好是用葡萄糖酸鈉與白砂糖復合使用。白砂糖不僅有緩凝作用,還有增稠作用,可以抑制混凝土泌水,彌補單用葡萄糖酸鈉時混凝土容易泌水的短板。多元化復合使用效果比單一使用效果好。要特別注意的是,有的緩凝劑添加進去不但起不到緩凝作用,有時候還會適得其反,所以緩凝劑的選用很重要,要經過大量試驗確定摻加品種及摻量。

1.2.3  早強組分的作用

早強對于目前許多混凝土工程來講是一項重要的性能,有的工地趕工期,對混凝土早期強度要求很高,現在尤其是一些預制構件,如鋼筋混凝土管樁、預制混凝土PC 構件的生產時,為了提高生產效率,這些生產單位特別注重混凝土早期強度的發展,所以就必須利用早強組分與聚羧酸減水劑進行復合來提高混凝土的早期強度。早強劑品種在市場也是各式各樣的,有液體的,有粉體的,使用效果都不一樣,早強劑在冬季溫度很低時使用的很廣泛?,F在市場最常用的有硫酸鈉、硝酸鈉、亞硝酸鈉、三乙醇胺等等。這些早強劑與聚羧酸減水劑復合對于水泥漿體的凝結均有不同程度的促進作用,早強劑的添加可以促進水泥提前水化,但對聚羧酸減水劑的減水率也有相應的影響。

早強組分是聚羧酸減水劑中冬季復配必不可少的組分,特別在嚴寒的冬季天氣里早強組分主要起到促進水泥漿體提前水化,提高混凝土的早期強度。以目前使用最多的硫酸鈉和三乙醇胺為例,在聚羧酸減水劑中復合硫酸鈉后,對聚羧酸減水劑的減水率和保坍效果都有明顯的負面影響,很明顯地縮短了混凝土的凝結時間;在聚羧酸減水劑中復合三乙醇胺時,三乙醇胺可以改善減水劑的減水效果,但對保坍也有很大的負面影響,三乙醇胺摻量過大還會延長混凝土的凝結時間。選擇早強劑的種類和添加量對混凝土的影響是最大的,一定要通過大量試驗確定。

早強組分對那些趕工期的工地、預制混凝土 PC 構件的生產廠家來講十分重要,他們特別注重混凝土早期強度的發展,PC 構件預制廠家對混凝土早期強度的發展要求十分嚴格,24 小時混凝土強度要達到設計強度 70%~80% 左右,若對早期強度要求十分嚴格,單用早強劑與聚羧酸減水劑復合是遠遠達不到其要求的,在這種情況只有用專用的早強型母液與早強劑復合使用才能達到客戶的要求。

1.2.4  引氣、消泡組分的作用

引氣組分與消泡組分也是聚羧酸減水劑復配中必不可少的組分。引氣劑可以在混凝土中引入穩定、均勻的小氣泡,增大水泥漿體的體積和粘度,改善混凝土的和易性和施工性能。消泡劑可以消除混凝土拌合物中過多的氣泡,提高混凝土硬化后的強度和混凝土的外觀質量。

引氣組分和消泡組分與聚羧酸減水劑復配時都是同時使用的,在聚羧酸減水劑中復合引氣劑,一方面是引入部分微細的氣泡來改善混凝土和易性;一方面摻入引氣劑可以提高混凝土的耐久性和抗凍融性,特別是在海峽大壩及冬季寒冷地帶工程中使用廣泛;一方面摻入引氣劑也可以提高聚羧酸減水劑的減水率和保坍性能。在聚羧酸減水劑中復合消泡組分,可消除聚羧酸母液自身攜帶的大氣泡;解決摻聚羧酸減水劑導致的混凝土含氣量過高的問題;還可以解決摻聚羧酸減水劑導致混凝土構件表面氣孔過多的問題。在復配聚羧酸減水劑時基本遵循先消泡后引氣的原則,先消除聚羧酸母液自身不良大氣泡,再摻入引氣劑引入一部分微細的優良氣泡。

使用引氣劑和消泡劑時一定要慎重,消泡劑用量過大會對混凝土性能影響很大,降低聚羧酸減水劑的減水率;引氣劑摻量越大,對混凝土的強度影響越大。

1.2.5  增稠組分的作用

增稠組分也是聚羧酸減水劑復配中的一個重要組成部分,但增稠組分并不是所有外加劑生產時都需添加,增稠組分主要是遇到砂石級配很差,混凝土和易性不好、保水性能很差時才需要復合一定的比例的增稠組分到外加劑中,這樣可以有效的改善混凝土的性能。

增稠組分與聚羧酸減水劑復配后,在砂石級配很差時可以改善混凝土的和易性及施工性能,也可以有效的抵抗混凝土離析與分離,使混凝土在具有一定粘度的同時,也具有較好的流動性。由于聚羧酸減水劑在單獨使用時,對用水量和摻量都較為敏感,有時候會導致混凝土早期或滯后離析泌水,當遇到這種現象時在聚羧酸減水劑中復配一定量的增稠組分一定程度上進行改善。目前市場主要使用的增稠材料有黃原膠、溫輪膠、纖維素醚等三種增稠材料,這三種增稠材料與聚羧酸減水劑復合使用對水泥漿體的性能都有一定的改善。

增稠組分的添加量要適中,不能過多,增稠材料添加太多時,對混凝土的施工性能影響很大,增稠材料添加量越高,混凝土越粘,泵送難度越大,混凝土流動性越差,所以增稠材料添加量要根據實際材料情況通過試驗論證而定。

1.3  聚羧酸主要成分之間的搭配

聚羧酸減水劑復配中的主要成分之間的搭配主要是根據客戶要求和攪拌站生產原材料的實際情況進行調整搭配,還有就是根據一年四季天氣溫度的變化進行調整。聚羧酸減水劑中主要有幾大功能組分,有減水組分、保坍組分、緩凝組分、早強組分、引氣、消泡組分、增稠組分。這些功能組分我們都要根據實際情況去調整它們之間的搭配及比例。

當客戶要求減水率高時,可以調整減水母液組分與保坍母液組分的比例,增加減水組分母液,降低保坍組分的母液,因為保坍組分母液保坍性能好,減水性能略低,這樣兩者互相調整下就可以解決了。當客戶要求保坍性能好時,可以增加緩凝劑或增加保坍母液組分,降低減水組分。

在季節更替時,聚羧酸減水劑中功能材料需要根據當地實際溫度來調整,春季與夏季交替時,天氣溫度是一天比一天熱,晝夜溫差也比較大,這是外加劑調整最麻煩的時候,白天有時候高溫差不多有 25~29℃,晚上溫度差不多也就 12~15℃左右,所以緩凝材料加多了,晚上施工,混凝土可能會凝結時間長,緩凝材料太少,白天施工可能混凝土坍落度損失快。在這兩季交換時要實時關注天氣變化調整緩凝保坍材料,隨著氣溫越來越高,緩凝保坍材料用量也隨著氣溫的提高而增加。夏季與秋季交替時,隨著天氣溫度的降低而逐漸減少緩凝材料,以確保工地正常施工。秋季與冬季交替時,要隨著天氣溫度的降低減水保坍緩凝材料,進入冬季時,在溫州地區,一般在 11 月下旬或 12 月上旬開始增加早強材料用量,以確保工地能按時拆模,正常施工。

2  聚羧酸應用技術

2.1  不同含固量聚羧酸減水劑在混凝土中建議摻量

聚羧酸減水劑在混凝土中的應用,聚羧酸減水劑的固含量也各不相同,所以聚羧酸減水劑固含量不同,在混凝土中應用的摻量也不相同。在實際生產過程中,使用產品類型基本都是以液體為主,液體使用起來也是比較方便的,便于準確計量。

聚羧酸減水劑在攪拌站使用的一般固含量都控制在 8%~10% 左右,使用控制起來比較方便。由于攪拌站使用的原材料不穩定,若減水劑固含量太高,對水很敏感,控制起來很麻煩,很容易造成混凝土離析。固含量在 8%~10%,一般摻量控制在 1.8%~2.5% 左右,如果固含量在 10%~12% 左右,一般摻量控制在 1.5%~ 2.2% 左右即可,具體的摻量要根據現場原料試驗而定。在橋梁工程和高強度等級混凝土(C50 以上)中對減水劑要求很高,基本都是要求低摻量、高減水、高保坍,在這樣的工程中固含量基本都要控制在 25%~30% 左右,這么高的固含量,摻量一般控制在 0.8%~1.2% 左右即可,減水劑固含量很高,敏感度度也很高,所以使用前一定要根據原材料做好試驗,找到最佳摻量為宜。

不管是低含固量、高摻量還是高含固量、低摻量,在使用前必須根據現場材料進行試拌,找到最佳摻量,把混凝土狀態調整到最佳狀態。

2.2  高溫天氣如何調整減水劑保坍性能

隨著工程要求越來越高,混凝土強度等級設計的也越來越高,而聚羧酸減水劑剛推向市場時,減水率很高,保坍效果很差,一到夏天高溫天氣時,根本滿足不了工地需求,混凝土坍落度損失很大。面對聚羧酸減水劑損失這么大,該如何調整減水劑的保坍性能呢?聚羧酸減水劑剛剛推向市場時,聚羧酸母液只有單一的一種高減水母液,減水率很高,但保坍性能不太理想,如果砂石原材料很好,含泥量很低時,用這種母液與緩凝劑復合是可以滿足施工要求的,如果遇到砂石材料很差時,根本滿足不了工地的需求。

隨著聚羧酸減水劑生產工藝的不斷改進和完善,聚羧酸母液呈現多樣化。目前市場由高減水型母液、保坍型母液、緩釋型母液等。在夏天高溫天,攪拌站原材料很差時,可以用減水型母液與保坍母液復合在一起使用,然后再復合一部分緩凝劑就可以解決混凝土損失快的問題;若遇到含泥量很高時,甚至要復合一部分緩釋型母液才能提高保坍性能。

2.3  如何調整混凝土和易性

混凝土的和易性是指混凝土是否易于施工操作和均勻密實的性能?;炷梁鸵仔缘暮脡?,嚴重影響了混凝土的施工性能和混凝土的質量。影響混凝土和易性的主要因素有:單位用水量、砂率、水泥品種、骨料的級配、外加劑的品種。如果遇到混凝土和易性太差,可以從以下幾個方面進行調整:首先通過調整混凝土級配來改善和易性,如果還不能滿足施工要求,就要通過調整外加劑來改善和易性。當混凝土保水效果很差導致混凝土和易性變差時,在外加劑中可以適當增加一點引氣劑用量或增加一部分增稠保水材料,在混凝土引入一部分微細的氣泡時,它們在混凝土中能起到滾珠作用,這樣可以大大改善混凝土的和易性。在配合比不變的情況下,提高含氣量使坍落度增大,在正常引氣量下,坍落度可以增加 2~3cm,而這些增加的氣泡使得混凝土內聚力和均勻性都得到改善,氣泡粘結著固體顆??梢詼p小石子下沉,同時也減小水的流動,這樣將改善混凝土的離析和泌水,從而大大改善混凝土的和易性。

2.4  聚羧酸減水劑中含氣量對混凝土強度的影響

聚羧酸減水劑自身就是攜帶了一大部分氣泡,這些氣泡都是不良的大氣泡,分布很不均勻,會大幅影響混凝土質量,所以在復配外加劑時需要將這些大氣泡消除,同時通過增加一定量的引氣劑引入一部分微細的氣泡,因為在混凝土中如果一點含氣量都沒有,打出來混凝土的和易性很差,所以一定的含氣量也是改善混凝土性能必不可少的一部分。但混凝土中含氣量過高會對混凝土強度產生很大的影響。

在混凝土中添加引氣劑,可以調節混凝土中的含氣量,從而有效改善混凝土的和易性,加強了混凝土的耐久性、抗凍性、抗滲性。但混凝土中的含氣量不宜過高或過低。含氣量過高時,混凝土強度會急劇下降。因為混凝土中含氣量太高,會造成混凝土孔洞太多,導致混凝土不密實,從而使混凝土強度下降很多。而混凝土含氣量太低,和易性變及抗凍性變差。聚羧酸減水劑中的含氣量對混凝土強度影響很大,所以在復配外加劑時一定要控制好引氣劑用量,通過大量試驗確定適宜摻量;在保證混凝土和易性良好的情況下,同時也要保證混凝土的強度。

在使用聚羧酸減水劑時,本身就含有很高的含氣量,如果在外加劑復配生產過程不加以調整,很容易造成混凝土含氣量過高,同時,為了改善和易性大多數外加劑中都復合了一定量的引氣劑,控制不當就會造成混凝土含氣量過高,大幅影響混凝土強度和耐久性。

當遇到混凝土中含氣量過高時,主要從以下幾個方面入手:第一、在外加劑復配時,添加一定量的消泡劑,消除母液自身攜帶的大氣泡;第二、在外加劑復配時,降低引氣劑用量,減少引入混凝土中的氣泡;第三、降低外加劑摻量;第四,在夏天高溫季節,外加劑會因發酵導致含氣量過高,因此在夏季復配外加劑時,可以適當添加一定量的防腐劑。

3  聚羧酸減水劑使用注意事項

(1)聚羧酸系高性能減水劑的摻量為膠凝材料總重量的 0.4%~2.5%,常用摻量為 1.5%~2.5%。使用前應進行混凝土試配試驗,以求最佳摻量。

(2)聚羧酸系高性能減水劑不可與萘系高效減水劑混合使用,使用聚羧酸系高性能減水劑前必須將使用過萘系高效減水劑的攪拌機和攪拌車沖洗干凈,否則可能會失去減水效果。

(3)使用聚羧酸系高性能減水劑時,可以直接以原液形式摻加,也可以配制成一定濃度的溶液使用,并扣除聚羧酸系高性能減水劑自身所帶入的水量。

(4)由于摻用聚羧酸系高性能減水劑混凝土的減水率較大,因此混凝土和易性和坍落度對用水量的敏感性較高,使用時必須嚴格控制好適宜的用水量。

(5)聚羧酸系高性能減水劑與絕大多數水泥有良好的適應性,但對個別水泥有可能出現減水率偏低、坍落度損失偏大的現象。另外,水泥的細度和儲存時間也可能會影響聚羧酸系高性能減水劑的使用效果。此時,建議通過適當增大摻量或復配其它緩凝組分等方法予以解決。

(6)摻用聚羧酸系高性能減水劑后,混凝土含氣量有所增加(一般為 2%~4%)有利于改善混凝土的和易性和耐久性;要注意檢測混凝土含氣量,不可高于 4%,否則會影響混凝土強度。

(7)由于聚羧酸系高性能減水劑摻量小、減水率高,使用聚羧酸系高性能減水劑配制 C45 以上的各類高性能混凝土,可以大幅度降低工程成本,具有顯著的技術經濟效益;用于配制 C45 以下等級混凝土,雖然聚羧酸系高性能減水劑的成本偏高,但可以通過增加礦物摻合料用量,降低混凝土的綜合成本,同樣具有一定的技術經濟效益。

(8)由于聚羧酸減水劑與鐵能起化學反應,生成含鐵離子的棕色化合物,在夏天容易使聚羧酸減水劑發臭,所以儲存和運輸聚羧酸減水劑必須用塑料容器或不銹鋼容器儲存運輸。

4  結語

綜上所述,聚羧酸減水劑的復配需要結合工程的實際需求及所用復配組分的實際作用進行充分的試驗,反復的論證,最后得到最佳的復配方案和復配比例。隨著對聚羧酸減水劑生產工藝的不斷革新,現在已經可以大規模生產出不同功能型的聚羧酸母液,滿足不同客戶的需求。盡管已經能通過合成的途徑生產出多功能的聚羧酸母液,但聚羧酸減水劑的性能還需要砼仁們進一步改善,研發出更多功能性母液,以滿足不同客戶的需求,滿足越來越高的實際工程需求。


來源:摘自《商品混凝土雜志》