聚羧酸高效减水剂

开题报告聚羧酸系高性能减水剂是继木质素磺酸钙为代表的普通减水剂和以萘系为代表的高效减水剂之后发展起来的第三代高性能减水剂，是目前科技含量较高、应用前景最好、综合性能优的一种高性能减水剂。目前，聚羧酸系高性能减水剂的应用，已从以往的重点工程、大型工程、特殊工程，逐渐发展到普通工业与民用建筑工程中。这一方面是因为聚羧酸系高性能水剂合成技术与复配技术得到了提高，与缓凝组分、消泡组分、引气组分、防冻组分等复配后，基本满足了生产各种混凝土的技术要求;另一方面，聚羧酸系高性能减水剂合成成本和复配成本也有了大幅度降低，经过混凝土配合比优化设计后，混凝土生产成本大大下降，混凝土的性能还有了一定的提升。尽管聚羧酸系高性能减水剂的应用尚不如萘系高效减水剂那么成熟，目前尚不可能完全取代萘系高效减水剂，但由于其具有能使混凝土较容易地实现高经济性、高性能化的显著特点，使其逐渐成为外加剂行业的“主角”在聚羧酸系高性能减水剂的使用过程中，也遇到了与使用萘系高效减水剂相同的许多问题，常见的有坍落度损失快、外观质量差、工作性能差等。这一方面是因为各品牌的聚羧酸系高性能减水剂的质量差异较大，另一方面是因为环境条件、混凝土技术要求、其他原材料的质量、混凝土配合比设计以及施工工艺等也存在着较大差异。因此，使用聚羧酸系高性能减水剂与使用萘系高效减水剂一样，也需要根据环境条件、原材料、配合比、混凝土技术要求、施工工艺等不断进行调整，以系统地解决出现的问题。聚羧酸高效减水剂因具有减水率高、掺量低、保坍性好等优点，已经成为制造高性能混凝土的关键材料之一，其在建筑工程中的用量呈现出快速增长的趋势。在实际应用过程，发现混凝土原材料对聚羧酸减水剂应用性能的影响非常大.聚羧酸减水剂与水泥存在相容性问题。同一种减水剂对不同水泥的分散性和分散性保持能力表现不同。这主要与水泥的矿物成分有关，铝酸三钙和铁铝酸四钙对聚羧酸减水剂的吸附较硅酸钙相要大，随着水化反应的进行，铝酸三钙水化较快，而其水化产物对聚羧酸减水剂的吸附很小，就释放出较多的减水剂，使硅酸盐相表面的减水剂浓度升高，其流动度逐渐升高。如果铁铝酸四钙含量很高，其水化速率比较慢还吸附着较多的减水剂，而且铝酸三钙水化生成的结晶消耗了较多的水，导致其流动度会降低。水泥中石膏的形态对聚羧酸减水剂的保留流动度影响很大，如果半水石膏含量多，其遇水反应生成二水石膏要消耗较多的水，使净浆流动度损失很快。除水泥外，混凝土原材料粉煤灰、矿粉、石粉和粘土对聚羧酸系减水剂的应用性能也有明显影响。掺加较优质的粉煤灰和矿粉有利于提高砂浆的初始流动性和流动性保持能力。砂石原材料的品质关乎混凝土的质量，其含泥量对聚羧酸减水剂的性能影响较大，特别粘土中的膨润土对PCE有强烈的吸附，其吸附量是水泥的约50倍，对聚羧酸系减水剂的应用影响严重。同样条件下，不同减水剂对粘土的影响敏感性有区别，说明在一定程度上可以通过改变聚合物的结构来改善粘土的影响。石粉对聚羧酸减水剂的吸附量与水泥相当，说明配制混凝土时石粉含量过高会影响混凝土的工作性，但适量的石粉有益于混凝土的结构密实。目前，在国外主要市场聚羧酸系减水剂约占50%，萘系减水剂和其他减水剂各占25%;国内市场上萘系减水剂占75%，聚羧酸系减水剂接近15%，其他外加剂占10%。萘系减水剂的优点是对地材的适应性较好，但因其甲醛含量高，生产过程中污染大，其应用正逐步受到限制。尤其对于大中城市，未来的发展趋势势必会导致萘系减水剂的生产成本增加，从国外聚羧酸系减水剂的市场占有率远高于萘系减水剂就能看到这一点。而且随着工程质量要求的提高和使用寿命的延长，萘系减水剂根本无法保证混凝土的耐久性。聚羧酸系减水剂作为新型环保的换代产品，在国内的市场占有率正逐步提高，如在高速铁路等越来越多的重点工程中，往往指定使用聚羧酸系减水剂就是最好的证明。在性价比方面，目前聚羧酸系减水剂也正在赶超萘系减水剂。总体来讲，聚羧酸系减水剂与其他减水剂相比有以下优点:(1)掺量小，减水效果好。聚羧酸系减水剂与水泥的适应性较好，掺量为水泥用量的0．2%～0．3%，仅为萘系减水剂的1/3，在坍落度相同的条件下，减水率可达35%以上，适用于配制高性能与高强度泵送混凝土。(2)增强效果潜力大。在水泥用量与坍落度不变的情况下，早期强度提高70%以上，28d强度提高40%以上。(3)低收缩，具有一定的引气量。总碱含量低。(4)在生产过程中不产生污染，对自然环境无不利影响。且通过掺加聚羧酸系减水剂，可提高矿渣粉或粉煤灰对水泥的替代量，不仅降低了混凝土生产成本，有利于混凝土性能的改善，而且提高了混凝土的绿色环保水平。混凝土高性能化的配合比设计理念是以性能设计为目标，强度只作为设计评价的基础。针对不同的环境条件、不同的原材料，优先选用聚羧酸系高性能减水剂和优质矿物掺合料，实现混凝土的高性能化。目前，在各类工程中常见的混凝土有耐久性能、工作性能、力学性能、经济性等方面的要求，以混凝土性能设计为目标能很好地实现这些要求。混凝土的耐久性能设计，包括体积稳定性、抗氯离子渗透性、抗冻性、抗碱骨料反应、抗碳化、抗硫酸盐侵蚀等性能的设计;混凝土的工作性能设计，包括稠度、保塑性、易修饰性、充填性、可泵性(例如远距离水平、垂直泵送性能)、稳定性(抗泌水性与抗离析性)等性能的设计;混凝土的力学性能设计，包括轴心抗压强度、抗折强度、抗拉强度、抗剪强度、疲劳强度等性能的设计。对混凝土性能的要求不可能是单一的要求，通常同时有多种性能的要求，在实现这些性能要求的前提下，进行多种性能的最优化配合比设计。混凝土高性能化的配合比优化设计，要从降低单位体积用水量、降低水胶比、采用聚羧酸系高性能减水剂和提高矿物掺合料掺量等方面综合考虑，对混凝土配合比反复进行试验，对相应的指标进行检验验证。分析总结:(1)聚羧酸系高性能减水剂具有较高的减水率，能降低混凝土单位体积用水量，降低水胶比，从而减少水泥用量，提高掺合料的用量，实现混凝土的高经济性和高性能。(2)聚羧酸系高性能减水剂通过复配技术降低浓度，使其在混凝土中分散更均匀，改变了其对水、砂石、配合比等的敏感度，使混凝土工作性能对用水量、外加剂掺量的敏感性得到了改善，有利于混凝土的生产质量控制。(3)在太原市的冬季施工中，在混凝土的工作性能保持一致的前提下，对于相同的配合比，采用聚羧酸系高性能减水剂的混凝土的初凝、终凝时间一般早于采用萘系高效减水剂的混凝土，混凝土的早期强度也高于采用萘系高效减水剂的混凝土，能较好地解决施工工期紧张与混凝土质量控制的矛盾，在深冬季节使用聚羧酸系高性能减水剂，应该注意温度的变化。由于外加剂复配等方面的原因，目前防冻型聚羧酸系减水剂与防冻型萘系减水剂的复配效果相比，其防冻害性能比防冻型萘系高效减水剂要差一些。(4)我国使用聚羧酸系减水剂的时间还不长，其作用机理目前尚未完全掌握，对其的认识也需要一个过程，而且有关混凝土减水剂及其对混凝土性能影响的知识不是来源于理论而是来自试验，但这些试验研究工作又是在最基本的理论指导下进行的。目前，市场上销售的聚羧酸系减水剂种类越来越多，但其合成路径不一定相同，原材料来源、质量也不同，生产工艺也有差别，反映在产品性能上就会有较大的差别。所以，我们对聚羧酸系减水剂的认识也需要通过不断地进行试验与总结来获得，如果使用不当，也同样会造成急凝、缓凝、泌水、分层、强度降低等问题。