【外加剂】早强型聚羧酸系减水剂的性能及应用-双金众创混凝土外加剂
聚羧酸系减水剂作为继萘系、密胺系、脂肪族系和氨基磺酸盐系减水剂之后研制生产成功的新型高效减水剂，以其在掺量较低时（固体掺量0.15%~0.25%）就能产生理想的减水和增强效果、对混凝土凝结时间影响较小、坍落度保持性较好、与水泥和掺合料适应性相对较好、对混凝土干缩性影响较小（指通常不过分增加干缩）、生产过程中不使用甲醛和不排出废液、SO2-和Cl-含量低等突出特点，从一开始就受到研究者和部分应用者的推崇。然而，由于我国在聚羧酸系减水剂开发研究方面起步较晚，所生产供应的该类产品在塑化效果、保塑性等方面，与发达国家的产品尚有很大差距，且长期以来缺乏早强型的聚羧酸系减水剂，这对聚羧酸系减水剂在普通预制混凝土构件和高强管桩混凝土中的推广应用十分不利。
预制混凝土中应用聚羧酸系减水剂具有很广阔的前景。由于聚羧酸系减水剂减水率比萘系减水剂高，可降低胶凝材料用量，从而提高弹性模量和降低收缩开裂的倾向性。然而，预制混凝土又要求混凝土具有较好的早期强度发展速率，以提高模板周转率参谋长说车 ，或满足低温条件下的强度发展，将预制混凝土的生产期延长至深秋甚至冬季。对于预应力高强管桩的生产来说，更是希望能省却蒸压养护甚至蒸养环节，实现所谓的“零能耗”。早强型聚羧酸系减水剂可通过直接合成或与早强组分复配而成，其应用技术尚需进一步完善绿奇楠。
本文采用水溶液聚合法，将自制的酯化大单体MPEGMA 与市售的甲基丙烯酸（MAA）和甲基丙烯磺酸钠(SMAS)等共聚合成了一种早强型聚羧酸系减水剂PC-A，并通过试验就PC-A应用于普通强度等级和高强混凝土中的效果进行了对比研究。
1试验部分
1.1合成试验原材料和仪器
合成试验所用原材料包括：1）甲基丙烯酸（MAA）；2）聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯（MPEGMA），自制；3）甲基丙烯磺酸钠（SMAS）；4）引发剂；5）助剂；6）去离子水翼城政府网。
所用仪器包括：恒温磁力搅拌器；四口烧瓶；温度计；冷凝回流管，氮气瓶等。
1.2净浆和混凝土试验原材料及方法
外加剂性能检验所用水泥为《GB8076-2008 混凝土外加剂》标准规定的基准水泥。混凝土性能试验采用海螺PO42.5水泥海格曼。掺合料为S95矿渣粉和II级粉煤灰。四种胶凝材料的化学组成如表1所示。细集料为细度模数为2.6的河砂；粗集料为5mm~20mm连续级配花岗岩碎石。聚羧酸系减水剂分别来自意大利Bozzetto公司、韩国大东公司和上海固佳化工公司。萘系减水剂为山东莱芜化工厂产品混迹花都。拌合水为自来水。除非特别说明，减水剂掺量为减水剂固体占水泥重量的百分比，水灰比为0.29。水泥净浆流动度测定参照《GB8077-2000混凝土外加剂匀质性试验方法》进行。掺外加剂混凝土性能试验按照《GB8076-2008混凝土外加剂》进行。混凝土应用性能试验参照《GB50081-2002普通混凝土力学性能试验方法》进行。
2试验结果与讨论
2.1PC-A的合成
采用水溶液聚合法，先将MAA和酯化大单体MPEGMA配成一定浓度的水溶液，再将引发剂和其他助剂配成一定浓度的水溶液，然后将SMAS用一定量的蒸馏水溶解后加入四口烧瓶中，贾石头 通入氮气，开动搅拌器。待温度升至85℃后，开始分别滴加单体混合水溶液与引发剂的水溶液，保持一定的滴加速度，2～3小时内滴加完毕。接着保持温度不变，每隔1小时测试体系中的未反应双键含量，直至未反应双键含量变化不大时，结束反应。将反应物冷却至室温尊酷网，用一定浓度的NaOH溶液将其pH值调节至7左右，即得到最终的聚羧酸系减水剂PC-A。PC-A呈淡黄色，含固量20.5%，pH=8.2。
2.2PC-A与常用聚羧酸系减水剂的对比
利用净浆试验，对比了PC-A与常用的几种聚羧酸系减水剂的分散效果和流动性、保持性，结果如表1。

从表1可见，对于每种减水剂而言，随着其掺量增加，浆体的初始流动性逐渐增大，但浆体的流动性、保持性情况差别很大。本文选取的另外三种聚羧酸系减水剂，基本都属于标准型的，但掺量为0.16%时，GJ-80的流动性损失相对较小，Bozszetto-S和RA-95的损失相对较大，但当掺量为0.18%及0.18%以上时，净浆流动性以掺RA-95和Bozzetto-S者为最理想。本文研制的PC-A在净浆初始流动性方面均比其他三者逊色，但当掺量为0.18%和0.20%时，初始流动性的差距较小。另外，掺PC-A的净浆，无论掺量大小，净浆流动性的损失都较快。
根据《GB8076-2008混凝土外加剂标准》，设计混凝土配合比为：水泥∶细集料∶粗集料=360∶800∶980，坍落度控制在（210±20）mm。表2为几种减水剂的减水率、凝结时间差与抗压强度比的对比。

可见，掺PC-A的混凝土初、终凝时间都比基准混凝土有所加快，其减水率比常用的聚羧酸系减水剂低2~3个百分点，但早期强度发展速率很快，1d、3d、7d和28d抗压强度比分别为367%、205%、64%和28.6%，而其他减水剂1d的强度尚赶不上基准混凝土，3d抗压强度比也比PC-A的低。这说明，PC-A虽减水率稍低一些砥兵砺伍，但具有较好的早强作用。

2.3早强型聚羧酸系减水剂PC-A对水泥水化热的影响
测定了早强型减水剂PC-A对水泥水化热的影响，并与其他三种减水剂进行了对比极品邪仙，减水剂掺量均取0.18%，水灰比固定取0.29。从图1可以看出，与不掺外加剂的浆体相比，掺其他减水剂的浆体放热速率均有所减慢，表现为放热峰位置后移，峰高降低，而掺PC-A减水剂的浆体其放热峰升高，峰高的位置有少许前移，说明掺加PC-A减水剂对水泥初期水化有促进作用。
3PC-A的应用
PC-A单独或进一步与早强组分进行复配，曾在普通强度等级混凝土（低温下施工）和高强管桩混凝土中进行试验，取得较理想的效果。
3.1PC-A在南方秋冬季预制混凝土中的应用
南方地区秋冬季节气温经常下降到5~10℃，甚至0℃以下。在这种情况下，混凝土强度发展很慢，预制混凝土构件场地周转十分缓慢。为解决此问题，通常需要掺加早强减水剂。PC-A由于具有突出的早强作用，加之减水率较高，后期增强效果也值得肯定，因而可用来解决此问题。
表4是某预应力混凝土大板（PS拌）企业所做的试验结果。水泥采用42.5P.O，混凝土配合比为：水泥∶II级粉煤灰∶砂∶石=245∶70∶710∶1210，坍落度为10mm~30mm我美网。

从表4可以看出，PC-A与萘系减水剂NSF相比，在常温下的早强效果要好一些，如28℃情况下，掺NSF减水剂的混凝土的1d 强度为8.0MPa，而掺PC-A的为14.9MPa。在低温情况下，PC-A早强效果也比NSF突出，尤其是PC-A的复配产品PC-AC，8℃左右情况下，混凝土的1d抗压强度达到10.1MPa。按照强度达70%的预应力钢筋放张要求和起吊要求，在如此低温情况下，掺PC-AC的混凝土养护5d就可以了，而掺NSF的混凝土则需养护10d左右。由此可见，掺早强型聚羧酸系减水剂可使预制混凝土在低温情况下的生产效率提高1倍。
3.2PC-A在PHC预应力高强管桩混凝土中的应用
PHC管桩即预应力高强混凝土管桩。混凝土坍落度为10~30mm，抗压强度等级要求C80（实际抗压强度通常达90~100MPa才合格）。这种混凝土通常采用蒸汽养护到强度达50~60MPa后，再经水养或蒸压养护，直到强度等级达C80以上才可出厂。众所周知，蒸压养护的能耗相当高，且常常由于降温速度过快而导致管内外壁的微裂纹，而水养则需要很大体积的水池，在当前建筑业飞速发展时期，将严重影响企业的生产效率。为此，尝试采用本文早强型聚羧酸系减水剂进行了应用性试验。
PHC管桩混凝土的配合比为：水泥∶矿渣粉∶砂∶碎石=430∶80∶580∶1130，水泥采用P.O52.5，通常掺加高浓型的NSF减水剂，且减水剂掺量高达1.0%~1.5%。蒸汽养护制度为：成型→静停（1.5h）→升温（1h）→衡温（70℃~90℃，3-4h）→降温（0.5h）。表5是分别采用NSF和PC-A进行的试验结果。
从表5可以看出，采用PC-A的混凝土，当蒸养制度选择80℃保温4h，即可满足C80的强度要求，而若采用NSF减水剂修魂记 ，蒸养后强度达不到C80的要求，尚需压蒸或水浸泡养护。另外，从掺量和单价来分析，在PHC管桩混凝土中掺加PC-A也是比较经济的。所以，PC-A聚羧酸系减水剂用于PHC管桩的生产具有较好的技术、经济、社会和环保价值，完全符合国家节能减排和低碳经济战略要求。
4结论
1. 采用水溶液聚合法，将自制的酯化大单体MPEGMA与市售的MAA和SMAS等共聚合成了一种早强型聚羧酸系减水剂PC-A，其减水率略逊色于标准型聚羧酸系减水剂，但早强效果十分突出。
2. 水化放热速率的测试结果和对比表明，掺PC-A有助于加快水泥早期的水化，使得浆体放热峰提前，峰值增高。
3 .早强型聚羧酸系减水剂PC-A在普通强度等级的预制混凝土（尤其是南方秋冬低温天气情况下）、PHC管桩混凝土中都具有较好的应用效果，且引入的成本相对较低。

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