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    聚羧酸系分散劑的新變化

    2008-08-19 00:00

      在混凝土行業(yè)中,使用化學(xué)外加劑提高混凝土性能,已是一項(xiàng)廣為接受的應(yīng)用實(shí)踐。引氣劑、早強(qiáng)劑和減水劑都已成為有價(jià)值的添加劑,提供給混凝土生產(chǎn)商。有時(shí),減水劑特別有助于滿足兩項(xiàng)具有競爭性的要求,即在混凝土澆筑過程中所需的良好工作性,以及混凝土耐久性和其他各種硬化性能要求所需的低水膠比(w/cm)。

      減水劑這個(gè)產(chǎn)品術(shù)語的使用已有很多年了。ASTM C494標(biāo)準(zhǔn)中,把減水劑分成若干類:A類為(普通)減水劑;D類為緩凝型減水劑;E類為早強(qiáng)型減水劑;F類為高效型減水劑;G類為高效緩凝型減水劑。

      此外,ASTM(美國材料試驗(yàn)學(xué)會(huì))在ASTM C1017標(biāo)準(zhǔn)中,還包括了生產(chǎn)流動(dòng)性混凝土所用的化學(xué)外加劑。該標(biāo)準(zhǔn)的重點(diǎn)是,在不降低用水量的狀況下,生產(chǎn)高坍落度混凝土拌合物時(shí),如何使用化學(xué)外加劑。在大多數(shù)情況下,ASTM C494標(biāo)準(zhǔn)中分類為F型和G型的化學(xué)外加劑,被ASTM C1017標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定用于生產(chǎn)流動(dòng)性混凝土。這些高效減水劑不僅僅只是起減水作用,它們還會(huì)分散水泥顆粒。這種分散作用既可降低用水量,又可產(chǎn)生較高的坍落度,或者兩者兼而有之。因此,這類高效減水劑能提供的應(yīng)用靈活性更大,產(chǎn)品也更有價(jià)值。

      聚羧酸系分散劑

      近十年來,分散劑化學(xué)已取得了重大的進(jìn)展。其中包括在混凝土行業(yè)的所有產(chǎn)品領(lǐng)域中,均廣泛引進(jìn)和應(yīng)用聚羧酸系分散劑。在此之前,大多數(shù)分散劑的化學(xué)性能只局限于對分子的改性。但是,聚羧酸系分散劑的應(yīng)用,已為開發(fā)各種新分子結(jié)構(gòu)鋪平了道路。聚羧酸系新分子結(jié)構(gòu)不僅會(huì)影響混凝土的各種具體性能,而且還可以為混凝土定制各種性能。這對于混凝土行業(yè)無疑是個(gè)巨大的技術(shù)進(jìn)步。應(yīng)用各種開發(fā)出的新分子結(jié)構(gòu),能單獨(dú)分散波特蘭水泥顆粒,而以前所用的分散劑,大多只是其他工業(yè)的副產(chǎn)品而已。

      只有為混凝土的應(yīng)用專門設(shè)計(jì)的分子,才能使混凝土產(chǎn)品真正受益。在進(jìn)行聚羧酸分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)使用戶更深入地懂得,為什么它能在混凝土行業(yè)的應(yīng)用中,會(huì)有如此多的可靠性和靈活性。聚羧酸是具有梳狀結(jié)構(gòu)的聚合物,其命名本身就意味著其分子結(jié)構(gòu)的特征,即由一個(gè)主桿和接枝多個(gè)側(cè)鏈組成的,就像一個(gè)梳頭的梳子,其分子結(jié)構(gòu),使這類分散劑具有極佳的分散效果。此外,還必須讓其能吸附在水泥顆粒的表面。聚羧酸分子的主桿起兩個(gè)功能作用,其一是給結(jié)合部位定位,即吸附在水泥顆粒表面,其二是使分子結(jié)構(gòu)中的側(cè)鏈位置固定。接枝的側(cè)鏈起位阻效應(yīng),使被分散的水泥顆粒重新凝聚。

      早期合成分散劑的生產(chǎn)工藝性質(zhì),決定了一位化學(xué)師掌控分散劑分子結(jié)構(gòu)的能力,是有局限性的。通常,從分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度來看,要獲得各種分散劑的分子結(jié)構(gòu)是頗為復(fù)雜的,而且,對其生產(chǎn)工藝的掌控也頗為困難。但是,要取得聚羧酸系分散劑的化學(xué)性能,有極其豐富的可能性?;瘜W(xué)師可設(shè)計(jì)出一種具有良好減水效果的分散劑,同時(shí),又能在較長的時(shí)間段內(nèi),使混凝土保持很良好的工作性能。

      但是,只有當(dāng)我們真正弄請混凝土拌合物中其他材料的性能時(shí),聚羧酸強(qiáng)大靈活的化學(xué)性能才對我們有幫助??傊?,我們通常所見到的多種多樣的混凝土行為特性,都是可以探根尋源到水泥和骨料中其礦物學(xué)的多樣性。這就為化學(xué)師,從一種既定的材料中發(fā)現(xiàn)的最根本的礦物學(xué)的角度出發(fā),來優(yōu)化一種分散劑的性能,打開了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的大門。這類下一代分散劑的設(shè)計(jì)依據(jù),就是對聚羧酸的任何一個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù),進(jìn)行精心和智能化控制,或通過定制的配方進(jìn)行控制,或兩種方法綜合運(yùn)用??梢钥隙ǖ氖?,改變性能的博弈,通常是看其結(jié)果,而非過程。

      下一代聚羧酸系分散劑

      最新一代的聚羧酸系外加劑,就是以這種最尖端分子設(shè)計(jì)和合成為依據(jù)的。目前,我們可以根據(jù)有些重要的因素,設(shè)計(jì)出專用于某種使用環(huán)境的新型分散劑分子結(jié)構(gòu)。如前所述,那些被簡單定為“減水劑”的聚羧酸系分散劑的理念,當(dāng)前似乎已過時(shí)。聚羧酸系分散劑確實(shí)能減水,但是,現(xiàn)已可通過分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),增加更多有助于混凝土施工工藝的性能特征。這些另增的優(yōu)點(diǎn)包括,從前難以達(dá)到的坍落度保持度,它會(huì)給混凝土生產(chǎn)商和承包商帶來很高的材料使用和生產(chǎn)效益。

      新一代聚羧酸系外加劑還能使混凝土獲得高早強(qiáng)效果,從而大大提高混凝土承包商和預(yù)制混凝土生產(chǎn)商的施工和生產(chǎn)效益。這些新型的聚羧酸分子結(jié)構(gòu),能為混凝土提供的許多綜合性能特征是前所未有的。舉例來說,現(xiàn)已開發(fā)出一種聚羧酸分子結(jié)構(gòu),它既能保持混凝土坍落度長達(dá)45-60分鐘,又能使混凝土高早強(qiáng)。從前,要保持較長時(shí)間的坍落度,需要一定程度的緩凝,對于要高早強(qiáng)的混凝土拌合物,如果緩凝程度太大,就會(huì)對其早期強(qiáng)度產(chǎn)生負(fù)面影響。有鑒于此,需對緩凝和強(qiáng)度發(fā)展之間進(jìn)行權(quán)衡,在緩凝和強(qiáng)度發(fā)展之間找到平衡點(diǎn)。

      這些高坍落度保持和高早強(qiáng)組合的新性能,給混凝土生產(chǎn)商和承包商提供的價(jià)值,遠(yuǎn)大于從前的分散劑。考慮到混凝土的性能,我們必須進(jìn)一步采取措施,將實(shí)際產(chǎn)生的價(jià)值與混凝土行業(yè)掛鉤,坍落度保持性能特征可提供以下好處:

      消除或減少現(xiàn)場二次攪拌混凝土,使混凝土澆筑作業(yè)更協(xié)調(diào)一致和高效;

      由于工作性始終保持一致,可降低混凝土表面的修補(bǔ),提高混凝土表面的美觀性;

      使混凝土的總體性能更穩(wěn)定,使混凝土的質(zhì)量更佳。

      這些下一代聚羧酸系超塑化劑,已得到深知其性能價(jià)值的北美地區(qū)用戶的廣泛應(yīng)用。它們有助于開發(fā)出各種新型混凝土拌合物,給混凝土承包商提供更多的價(jià)值,同時(shí),也提供了生產(chǎn)效益。舉例來說,這些具有新型分子結(jié)構(gòu)的聚羧酸系超塑化劑已被用于生產(chǎn)高性能混凝土拌合物,諸如:自密實(shí)混凝土(SSC)。

      這些精心設(shè)計(jì)的混凝土拌合物,已被廣泛應(yīng)用于各種混凝土施工場合。新型聚羧酸外加劑已成為混凝土拌合物中的一個(gè)重要的組分材料。此外,若干大型預(yù)制混凝土生產(chǎn)商,也已開始使用高早強(qiáng)和高坍落度保持的聚羧酸外加劑,使高性能自密實(shí)混凝土拌合物的澆筑作業(yè)更為方便,使混凝土的生產(chǎn)更為穩(wěn)定,并進(jìn)一步提高了采用混凝土澆筑的構(gòu)件表面的飾面效果。

      結(jié)語

      這類下一代聚羧酸系超塑化劑已超出了僅僅是高效減水劑的認(rèn)識程度,它們已被公認(rèn)為是一種性能型外加劑,其無與倫比的設(shè)計(jì)和合成技術(shù),已能使混凝土生產(chǎn)商找到了新的生產(chǎn)方式,并創(chuàng)造出性能更佳的混凝土拌合物。目前,混凝土行業(yè)已進(jìn)入到一個(gè)以性能型混凝土為特征的完美時(shí)代,不容置疑的是這個(gè)時(shí)代才剛剛開始。

     
    原作者: CONCRETE CONSTRUCTION 

    (中國混凝土與水泥制品網(wǎng) 轉(zhuǎn)載請注明出處)

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