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如何解决聚羧酸减水剂敏感性问题?

发布时间:2017-09-04 来 源 :武汉华轩高新


前言

聚羧酸减水剂在特殊工程中的应用日益广泛,而市场材料多变、早晚温差较大、生产中计量的波动等因素制约了聚羧酸减水剂的使用。因此,开发出一种低敏感型聚羧酸减水剂成为强烈的市场需要。

一、聚羧酸减水剂优缺点

聚羧酸系减水剂是继木质素、萘系之后的第三代减水剂,在较低的水灰比、较低的掺量条件下,其具有净浆流动度大、塌落度损失小、环保等突出优点。目前已成为建筑行业不可缺少的部分,伴随着其应用领域的继续扩大,建筑行业对其需求越来越多。

但由于我国资源分布较广、资源紧缺、市场上材料复杂、含泥量大且不均匀、砂石含水率波动、温度变化、掺量计量波动等因素的制约,将聚羧酸系减水剂直接应用于混凝土时,经常会出现与水泥适应性不好、混凝土工作性能达不到预期、坍损可能较大等敏感性问题,导致无法满足施工现场要求。

二、聚羧酸减水剂的敏感性表现

在科之杰新材料集团有限公司(以下简称科之杰)聚羧酸减水剂的使用过程中,常常有技术服务人员和客户反映聚羧酸减水剂较为敏感,其敏感主要表现在:

1.掺量敏感性

混凝土中聚羧酸减水剂的掺量稍有波动,混凝土拌合物就容易出现离析、泌水或者打不开的现象,对混凝土泵送施工性能、力学性能和耐久性能都造成了不利的影响。

 

2.温度敏感性

早晚温差较大时,混凝土的流动性变化波动较大。夏季环境温度高,混凝土拌合物流动性损失大;夏季环境温度较低时,混凝土拌合物经时流动性变大,导致混凝土分层,石子下陈,混凝土包裹性差,表观较差等问题。

 


3.对用水量的敏感性

由于聚羧酸减水剂相比萘系和脂肪族减水剂高,而且具有高分散性,减水率达到30%以上是,随着掺量的提高,单方用水量敏感性表现更为突出,混凝土拌合物可能出现分层、离析、泌水等现象。搅拌站在实际生产过程中常常会出现砂石中含水率有所波动的问题,若是砂石含水率估计不准,实际掺到混凝土中的水的量就会有所变化,聚羧酸减水剂在应用时出现对用水量较为敏感的问题,无法满足施工要求。

 


4.对原材料的敏感性

对砂石、水泥、掺合料的敏感性主要表现为砂石含泥量增大时,聚羧酸减水剂的掺量也随之增大;水泥或掺合料更换品种牌号或批次时,混凝土拌合物的流动性也会随之出现较明显的变化。

 


三、聚羧酸减水剂敏感性评价方法

结合市场需求,我司对敏感性的评价方式进行相关研究,经试验确定敏感性测试评价指标为掺量敏感性、温度敏感性、用水量敏感性以及材料敏感性。并制定了聚羧酸减水剂敏感性评价技术规程。

1.掺量敏感性评价

保持混凝土配合比不变,通过调整外加剂掺量,以混凝土初始扩展度在(400±10)mm为掺量起点,然后进行掺量递增,当混凝土初始扩展度在(550±10)mm时,确定该掺量外加剂的掺量终点。当对掺量起点、掺量终点存在分歧时,可进行重复验证试验。外加剂掺量宽度=掺量终点/掺量起点。掺量宽度值越大,表示掺量越不敏感。

2.温度敏感性评价

按照掺量敏感性评价方法进行试验,确定掺量终点作为外加剂基准掺量。然后保持混凝土配合比不变,调整室温0-5℃,在此温度下进行对比试验。计算出2个环境温度下扩展度的差值,差值越小表示外加剂对温度越不敏感。

3.用水量敏感性评价

按照掺量敏感性评价方法进行试验,确定外加剂基准掺量,宜选掺量起点作为基准掺量。保持外加剂掺量和混凝土配合比不变,调整混凝土配合比用水量,将单位用水量增加15公斤。计算出2个用水量下混凝土扩展度的差值,差值越小表示聚羧酸减水剂对用水量越不敏感。

4.原材料感性评价

保持混凝土配合比不变,更换水泥、砂等因素,按照掺量敏感性评价的试验方法进行试验,测试未更换原材料合更换原材料所对应的扩展度,按照原材料敏感性=更换原材料时的扩展度值-未更换原材料时的扩展度值,计算出更换原材料时的扩展度与未更换原材料时的扩展度值差值的绝对值,值越小,表示聚羧酸减水剂对原材料越不敏感,外加剂掺量点宜选用扩展度为(480±10)mm的掺量作为基准掺量。

四、 低敏感型聚羧酸母液

面对市场的需求,开发出一种对掺量、温度、用水量、原材料不敏感的低敏感型聚羧酸减水剂十分有必要。我们针对不同大单体类型的聚羧酸减水剂进行了分子结构设计,采用功能可控技术,提高聚合活性和转化率,同时多种功能基团在共聚过程中会适当交联,体系空间位阻效应增加,使其具有独特的分子结构,开发设计出新产品低敏感型减水剂,解决了目前产品在应用过程中的敏感性问题。

 


1.匀质性测试

对我司研制开发的低敏感型聚羧酸减水剂进行匀质性指标测试,试验方法参照GB/T 8077-2012,结果如表1所示。

 


2.掺量敏感性测试

根据聚羧酸减水剂敏感性评价技术规程对我司低敏感聚羧酸减水剂进行掺量敏感性测试,其中德国某品牌减水剂为我们收集到的市面上敏感性最好的产品,普通减水剂为我司自主生产的普通减水剂。测试结果如图6所示。


由图6所示,混凝土试验结果表明,低敏感型聚羧酸减水剂的掺量宽度为2.10÷1.10=1.91;德国某牌减水剂的掺量宽度为1.90÷1.10=1.73;普通减水剂的掺量宽度为1.30÷0.95=1.37。

 


3.温度敏感性测试

根据聚羧酸减水剂敏感性评价技术规程对我司低敏感型聚羧酸减水剂进行温度敏感性测试,对比产品同掺量敏感性试验产品,测试结果如图7所示,从混凝土试验结果表明,低敏感型聚羧酸减水剂的温度敏感性优于德国某品牌减水剂和普通减水剂。

 


4.用水量敏感性测试

根据聚羧酸减水剂敏感性评价技术规程对我司低敏感型聚羧酸减水剂进行用水量敏感性测试,对比产品同掺量敏感性试验产品,测试结果如图8所示,混凝土试验测过表面,低敏感型聚羧酸减水剂的用水量敏感性优于德国某品牌减水剂和普通减水剂。

 


5.原材料敏感性测试

根据聚羧酸减水剂敏感性评价技术规程对我司低敏感型聚羧酸减水剂进行原材料敏感性测试,分别采用三种不同的水泥、粉煤灰、矿粉等掺合料、砂、石进行混凝土对比试验,对比产品同掺量敏感性试验产品,测试结果如图9所示,混凝土试验结果表明,低敏感型聚羧酸减水剂的原材料敏感性优于德国某品牌减水剂和普通减水剂。

 


五、结语

在实际生产时,需根据现场条件确保工程质量,聚羧酸减水剂的选用非常关键,低敏感型聚羧酸减水剂是一种对砂石、水泥、粉煤灰、矿粉等掺合料、用水量、掺量、温度不敏感聚羧酸减水剂,在目前工程应用中很受欢迎。