聚羧酸盐减水剂和萘系减水剂的流动性对比

高强

（太原城市建设管理中心，山西 太原 030009）

聚羧酸盐减水剂和萘系减水剂的流动性对比

高强

（太原城市建设管理中心，山西 太原 030009）

通过对比试验和讨论，说明新一代聚羧酸盐超高效减水剂是传统高效减水剂（即使增加掺量）也无法代替和比拟的。同时提出掺加方法对新一代聚羧酸盐超高效减水剂的影响有限。

流动度；分散力；流动度

一、引言

随着我国混凝土工业的高速发展，人们对混凝土技术也提出了更高的要求和期望。但目前混凝土生产中也存在一些让人担忧的现象，其中笔者认为最突出的一点就是：硬件“硬”，软件“软”；一方面混凝土生产装备先进，自动化程度高，生产环境和设施都有长足的发展，一方面混凝土配制技术进展缓慢，在有些地区一味追求降低成本，甚至使混凝土外加剂性能有下降的趋势。勿庸置疑，混凝土外加剂是其所有组分中最为主要的。但令人遗憾，这又是一个伤心的话题！我国2002～2003年，生产企业559家，总产量高达187.9万吨（化学合成的外加剂），其中第二代萘系减水剂占83%，而代表当今发展方向的聚羧酸系高性能减水剂所占比例不足2%，需要指出的是以上统计数据不包括复合外加剂。事实上，商品混凝土厂家普遍使用的是含有萘系减水剂的复合产品,还有一点,那就是我们的萘系减水剂绝大部分是含Na2SO4超过5%的低浓型产品,而国外一般生产的都是Na2SO4含量极低的高浓产品。

目前,聚羧酸系高性能减水剂已发展到第四代。早在1981年，日本的Nippon Shokubui和Master Buiders Technlogr（现在的Degussa）开始研发PCE（聚羧酸）高性能减水剂，并于1986年首先把产品打入市场。如今，市场上有近百种不同化学成分的PCE。

可见，聚羧酸系减水剂一诞生就显示了旺盛的生命力，产品升级换代之快也是前所未有的。即使它在高性能混凝土方面有着无可比拟的性能，也未能摆脱在我国不尽如人意的命运，人们总以成本太高作为理由而拒绝使用之，而人们购买价格不菲的世界名牌车辆和机械时似乎没有找到同样的理由。在我国混凝土行业对新一代高性能外加剂的应用缺乏兴趣，周而复始地搞技术含量较低的“复配”，甚至许多人认为“复配”是一把“万能钥匙”，从而影响了对新一代塑化剂的应用。

我们希望通过一系列的对比实验，来揭示PCE（聚羧酸）高性能减水剂的性能与传统减水剂的巨大差别，这种差别不可能通过简单“复配”加以弥补。

二、试验材料

配置水泥净浆原材料如下：

1.水泥

在试验中使用了两种具有代表性的水泥。

水泥A：与萘系减水剂相溶性较好；

水泥B：与萘系减水剂相溶性较差。

2.减水剂

1）粗蒽磺酸盐甲醛缩合物——FDN（粉剂）。

2）萘系高效减水剂——NF（粉剂）。

3）上海麦斯特生产的聚羧酸盐超高效减水剂——GLENIUMSP—8CN(液态)其掺量为0.5—3.0常用掺量1.1%。

三、试验及结果

1.对水泥A进行净浆流动度检测

按GB8077进行试验，水灰比为0.29。

表1 水泥A的净浆流动度 单位：mm

2.水泥B进行净浆流动度检测

按GB8077进行试验，水灰比为0.29。

表2 水泥B的净浆流动度 单位：mm

3.对在0.25水灰比情况下对净浆流动度检测

参照GB8077，水灰比0.25,加水量75 g。以考察在低水灰比情况下各塑化剂的分散效果。

表3 水泥B的净浆流动度 单位：mm

4.检测掺加方法对净浆流动度影响

表4 塑化剂（先掺，滞水法）两种加入法的比较单位：mm

四、讨论

1.塑化剂机理

超塑化剂的流化效应主要源于以下三种物理化学作用：分散作用、吸附作用和电荷排斥作用。

超塑化剂使水泥颗粒中的小团粒分散，这种小团粒主要存在于混凝土拌和物的水泥浆中。分散作用通常归因于水泥颗粒表面上面的聚合物吸附。水泥颗粒表面有静电荷（负电）的累聚，水泥粒子间的吸附力和成团效应将被带负电荷的阴离子聚合物的吸附作用所中和，例如在水泥表面上SNF和SMF对SO3+基团的吸附。

新一代含有多元羧酸盐的超塑化剂，使水泥颗粒团聚物分散还有另外一个重要原因，因侧链产生的空间位阻效应，同时伴随着它对电荷排斥作用的少量贡献，这是由于化学结构中带有负电荷的羧酸根离子团（基团）吸附于水泥颗粒表面。聚羧酸的多聚物分子通过它自身阻止了水泥颗粒聚集成为大而不规则的团状物。

近来已证实：一个聚羧酸分子PC在水泥颗粒表面上可以结合两个Ca2+。同样可以预测PC的侧链有众多的乙醚链（C-C-O-C），在液相中，分散体系中乙醚键的氧原子与水分子形成牢固的氢键，形成较大的亲水空间保护层，这在很大程度上使分散系统较为稳定。因此，PC型超塑化剂的吸附作用比SNF和SMF型聚合物的更强，水泥的水化过程也被更大的延长。

2.临界用量和分散力

通过对比看出新一代聚羧酸盐超高效减水剂具有更大的最大流动度和更大的饱和用量。尤其在低水灰比的情况下聚羧酸盐超高效减水剂通过调整掺量可以达到满意的分散效果。而传统的高效减水剂无论使用多高的掺量也不可能获得令人满意的效果的！

五、结论

1.对适应性好的水泥A，只要加入0.5%的GLENIUMSP-8CN就可以获得很好的流动度。

2.本试验按GB8077—87中水泥净浆流动度进行试验，加入水量为87g，水灰比为0.29,可以看出NF分散性能要好于FDN，NF与GLENIUM SP-8CN比较可以看出随着掺量的增加GLENIUMSP-8CN流动度增加很快而NF在流动度达210mm后，流动度增加速率放缓。这主要是由于两者分散机理不同而引起的，GLENIUMSP-8CN的空间位阻效应的分散性能更强烈，从而使其净浆流动度不断增加。

3.本试验参考GB8077—87中的水泥净浆流动度试验进行，加入量降至75g，水灰比为0.25。从这组试验可以清晰地看出GLENIUMSP-8CN在低水灰比情况下的卓越性能，增大其掺量可显著增加流动度。而NF达到190mm后基本不增长，FDN在2.0%高掺量的情况下也无法获得理想的流动性。另外：水泥净浆在NF高掺量的情况下虽可达到一定的流动度，但流动速率缓慢，证明其在低水灰比情况下无法配制理想的混凝土，而GLENIUMSP-8CN却仍然使净浆保持理想的流动性。

4.可以看出掺加方法对FDN、NF分散效果影响很大，但对GLENIUMSP-8CN分散效果影响有限，这是其分散吸附作用不同而决定的。这一现象应引起使用单位的注意。

TF

A

1673-0046（2010）5-0186-02