JM-PCA(Ⅲ)保坍型混凝土外加剂

在预拌混凝土推广中,如何有效控制混凝土坍落度损失,是进一步推广应用高效减水剂和开发混凝土新技术必须解决的一大课题。新型的羧酸类接枝共聚物由于具有分散性好、坍落度保持能力强等特点,如果将羧酸类接枝共聚物复合到蔡系减水剂中,则可解决掺素系减水剂混凝土坍落度损失的问题。

常用控制坍落度损失的方法

(1)复合缓凝组分混凝土坍落度的损失是因为水泥水化造成的,延缓水泥水化进程必然能够改善坍落度的保持能力,在减水剂中复合缓凝组分是降低混凝土坍落度损失最经典的方法。但无论怎样,复合缓凝组分都会影响混凝土早期强度的发展,而且会影响到下一步施工工序的进行,尤其对滑模工艺和流水作业等影响更大。况且仅仅依靠复合缓凝组分也只能解决大流动度混凝土的坍损问题,对小坍落度混凝土没有多大效果。此外为了追求更好的保塑效果,盲目地增大缓凝组分的掺量,还可能会造成工程事故。

(2)改变减水剂掺加方法减水剂的掺加方式对其作用效果影响很大,主要是因为水泥中的铝酸三钙遇水前后对减水剂的吸附能力不同造成的。一般来说,采用后掺法达到同样的流化效果只需先掺法和同掺法剂量的60%~70%,而且后掺法液相中残存的减水剂浓度较高,对降低坍落度损失是有利的。服部健一教授提出的分批掺加流化剂法也可使混凝土坍落度在较长时间内保持在一定范围内,且对硬化混凝土的物理力学性能几乎没有影响,但不适用于泵送混凝土及离心成型工艺,且施工烦琐。

(3)缓释法缓释法是对多次后掺法的改进,采用具有缓释性能的减水剂,一次掺加,缓慢释放,使体系中减水剂的浓度得到持续的增长。缓释法的关键是研制具有缓释性能的减水剂。目前主要是将高效减水剂与其他多孔载体物质一起加工成颗粒状产品加入到混凝土中。清华大学冯乃谦教授研制的载体流化剂C.F.A,就是以沸石为载体,复合高效减水剂和缓凝剂,再经造粒、成球而得,混凝土坍落度在2.5h内可不发生变化。

(4)反应性高分子共聚物 反应性高分子物质是一种很好的坍落度损失抑制剂,它的特点是不溶于水,但能溶于碱,也就是说能与混凝土中的碱反应,缓慢释放出减水剂分子,补充由于被水泥水化产物覆盖而损失的减水剂分子,从而实现控制混凝土坍落度损失的目的。但反应性高分子物质本身不具有增大混凝土初始坍落度的功能,所以必须与高效减水剂组分复合使用。

目前,反应性高分子主要有两类,一种是马来酸酐与不饱和烯烃(苯乙烯类、正丁烯、乙烯、二聚环戊二烯)的共聚物,这是一种非水溶性的微细粒子,在碱性介质中才缓慢转化为水溶性的高分子聚合物;另外一种是依靠碱酯结合的水解反应的多羧酸交联体。反应性高分子化合物的分子结构分为两部分,一部分含有能与碱性介质反应的酸酐或酰胺基,这两种活性基团在碱性介质作用下,会发生水解反应缓慢释放,它们是释放基础;另一部分是水不溶性的链段,如烯烃。其作用机理可分四步(见图2-43)。
JM-PCA(Ⅲ)保坍型混凝土外加剂

①水泥水化产生氢氧根离子(OH-);

②OH-与反应性高分子颗粒表面的酸酐基、酯基发生缓慢的水解反应,产生羧酸根离子;

③水解产物为羧酸型阴离子表面活性剂,反应性高分子溶解到碱性介质中;

④羧酸型阴离子被水泥粒子吸附,使水泥粒子带负电,达到分散目的。

这一释放过程是逐步进行的,一旦减水剂浓度降低,反应性高分子即开始释放阴离子活性基团,提高分散作用。水解反应是一个化学平衡过程,使体系中的表面活性剂浓度维持一定,从而保持水泥水化体系的分散性与流变性。

尽管反应性高分子对解决混凝土的坍损问题很有效,但也存在着致命的缺点,它的贮存稳定性差,随放置时间的延长,其保塑效果下降,而且这种高分子一般都在有机溶剂中合成,对环境有一定的污染,不利于可持续发展战略。

总的来说,传统解决混凝土流动性损失的措施存在如下问题:

①依靠缓凝组分来保持流动性会影响早期强度发展,影响施工进度,甚至使用不当会造成工程事故,而且对中低流动度混凝土的坍落度保持作用不大;

②多次添加或后添加外加剂,外加剂用量大,不经济,同时混凝土的质量难以控制;

③外加剂颗粒化包覆,工艺烦琐,成本较高,而且影响减水剂的初始分散性能;

④反应性高分子贮存稳定性差,生产工艺对环境有污染,不利于可持续发展战略。

JM-PCA(Ⅲ)保坍型混凝土外加剂可以克服上述诸多缺点,而且生产技术相对简单,可用于与传统混凝土外加剂复配,达到混凝土高保坍的目的。

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