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 聚羧酸系水泥減水劑

混凝土減水劑是指在保持混凝土和易性和水泥用量不變的條件下,能減少拌合時的用水量并能提高混凝土強度的一種外加劑。
根據混凝土減水劑的發展歷程可將其分為:第一代減水劑(20世紀30年代):木質素磺酸鹽類及松香酸鈉、硬脂酸皂類等減水劑。其減水率低,有一定緩凝和引氣作用,超摻嚴重影響混凝土性能。第二代減水劑(20世紀60年代):萘系、三聚氰胺系等減水劑。其減水率高,不引氣、不緩凝,增強效果好,超摻對混凝土性能影響不大,但添加這類減水劑的混凝土坍落度損失大,而且所用的萘、甲醛、三聚氰胺等原料對人體及環境有害。第三代減水劑(20世紀80年代):聚羧酸系減水劑。其具有摻量低、減水率高,混凝土坍落度損失小且不引起明顯緩凝,水泥適應性好,有害成分含量低,適宜配制高性能混凝土等特點。
在眾多系列的減水劑中,聚羧酸系減水劑由于具有顯著的優點,目前已成為科技含量最高、綜合性能最優、應用前景最好的一類混凝土減水劑。我公司開發研究的Longxin-57型混凝土減水劑的性能高于過年同類產品。
 聚羧酸系減水劑的作用機理
1 靜電斥力作用和空間位阻作用
水泥加水拌合后,由于水泥顆粒間存在引力作用會形成絮凝結構,使10%~30%的拌合水被包裹于其中,不能參與自由流動,失去潤滑作用,影響混凝土拌合物的流動性。加入減水劑后,減水劑分子會定向吸附于水泥顆粒表面,其帶有的陰離子基團會使水泥顆粒表面形成雙電層,令水泥顆粒帶上同種電荷,產生靜電斥力,促使水泥顆粒相互分散,致使水泥的絮凝結構解體,釋放出被包裹的水分,從而有效地增加混凝土拌合物的流動性。
減水劑分子中的長聚醚側鏈具有親水性,可以伸展于水溶液中,減水劑分子吸附于水泥顆粒表面后,會在所吸附的水泥顆粒表面形成有一定厚度的親水立體層。當水泥顆粒相互靠近到達一定距離時,親水立體層產生重疊,于是在水泥顆粒間產生空間位阻作用,阻礙水泥顆粒的凝聚,使混凝土的坍落度得到很好的保持。
2 潤滑作用
減水劑分子中帶有極性親水基,如-COOH、-OH、-NH2、-SO3H、(-O-R-)n等,這些基團通過吸附、分散、潤濕、潤滑等表面活性作用,為水泥顆粒提供分散性及流動性[5]。減水劑具有的親水作用,可使水泥顆粒表面形成具有一定機械強度的溶劑化水膜,這不僅可以破壞水泥的絮凝結構,而且可以提高水泥顆粒表面的潤濕性,為水泥顆粒與骨料顆粒間的相對運動提供潤滑作用,使新拌混凝土和易性更好。另外,減水劑分子主鏈具有親油性,減水劑的吸附可以降低水泥顆粒的固液界面能,降低體系總能量,提高分散體系的熱力學穩定性,有利于水泥顆粒的分散。
3 引氣隔離“滾珠”作用
減水劑能降低液氣界面張力,具有一定的引氣作用。在混凝土拌合物中加入減水劑后,減水劑分子不僅可以吸附排列于水泥顆粒上,也可以定向排列在混凝土拌合物產生的氣泡上,使氣泡帶上與水泥顆粒相同的電荷,并在氣泡表面形成一層水化膜,讓氣泡與氣泡間、氣泡與水泥顆粒間均產生靜電斥力,氣泡在隔離水泥顆粒的同時,還起到滾珠和浮托作用,有利于水泥顆粒、骨料顆粒間的分散與滑動,提高混凝土的和易性。                                                                                                       4 其他作用
-COOH與Ca2+的絡合作用,使得減水劑能“捕捉”體系中的Ca2+,降低溶液中的Ca2+濃度,延緩Ca(OH)2結晶的形成,減少C-H-S的形成,延緩水泥的水化,對水泥有緩凝作用。
另外,可在減水劑分子上設計引入一些支鏈,這些支鏈除了能提供空間位阻作用外,在一定條件下可以被慢慢切斷,釋放出具有分散作用的多羧酸,提高水泥顆粒的分散性,并有效控制坍落度損失,使減水劑具有緩釋作用。

 

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