聚羧酸高性能減水劑是(shì)指含有羧基的(de)不(bù)飽和(hé / huò)單體和(hé / huò)其它單體共聚而(ér)成，用于(yú)水泥混凝土中具有較高的(de)減水、增塑、保坍及較低的(de)收縮性能的(de)減水劑。根據我國(guó)最新實施的(de)GB8076-2008《混凝土外加劑》标準高性能減水劑的(de)定義爲(wéi / wèi)“比高效減水劑具有更高的(de)減水率，更好的(de)坍落度保持性能，較小的(de)幹燥收縮且具有一(yī / yì ／yí)定引氣性能的(de)減水劑”。由于(yú)該産品的(de)綜合性能優異，它的(de)作用機理也(yě)有别于(yú)常用高效減水劑，因此被稱爲(wéi / wèi)第三代減水劑。此高性能減水劑又簡稱PCA。據不(bù)完全統計，目前國(guó)内已有六七十個(gè)廠家在(zài)生産此類産品，産量在(zài)逐年增大(dà)，生産品種也(yě)在(zài)逐年增多。

近年來(lái)，我們調查了(le／liǎo)我公司及上(shàng)述三地(dì / de)共六個(gè)品種聚羧酸系列高性能減水劑産品的(de)應用情況，并同時(shí)進行了(le／liǎo)長時(shí)間的(de)應用試驗，試驗發現，聚羧酸高性能減水劑雖然具有極好的(de)減水增強性能，較好的(de)保坍性能及較低的(de)收縮率，但并非隻要(yào / yāo)摻用了(le／liǎo)此類産品就(jiù)能取得好的(de)技術經濟效益，它的(de)應用技術比常用高效減水劑更複雜，使用不(bù)當不(bù)但達不(bù)到(dào)預期的(de)技術效果，甚至會出(chū)現工程事故。現将我們收集到(dào)的(de)聚羧酸高性能減水劑在(zài)應用中的(de)問題綜述如下。

1 聚羧酸高性能減水劑對水泥的(de)适應性

由于(yú)聚羧酸高性能減水劑對水泥漿溶液中的(de)離子(zǐ)類型和(hé / huò)濃度不(bù)敏感，較長的(de)側鏈不(bù)易被水泥水化物覆蓋，因此能較長時(shí)間發揮其分散性，它對多種水泥适應性好于(yú)萘系等高效減水劑。但這(zhè)隻是(shì)相對而(ér)言，我們曾在(zài)江蘇、上(shàng)海收集到(dào)十五種在(zài)該地(dì / de)區使用較多的(de)水泥，用于(yú)做對比聚羧酸高性能減水劑和(hé / huò)萘系高效減水劑的(de)适應性試驗，試驗結果發現萘系不(bù)适應水泥的(de)占20%，而(ér)聚羧酸高性能減水劑也(yě)有13% 對水泥不(bù)适應。這(zhè)就(jiù)說(shuō)明聚羧酸高性能減水劑同樣存在(zài)水泥适應性的(de)問題，并非如一(yī / yì ／yí)些人(rén)所分析的(de)那樣，該産品對任何水泥都能适應。

對常用高效減水劑水泥适應性的(de)影響，主要(yào / yāo)是(shì)水泥礦物成分及含量比例，水泥比表面積，水泥中的(de)堿含量，水泥調凝劑的(de)品種、用量及溶解性，水泥混合材的(de)品種等，即水泥中C3A含量越高，比表面積越大(dà)，堿含量越高、混凝土流動性越差。

而(ér)上(shàng)述影響因素在(zài)使用聚羧酸高性能減水劑時(shí)也(yě)同樣存在(zài)，更重要(yào / yāo)的(de)問題是(shì)水泥中硫酸根離子(zǐ)含量對聚羧酸高性能減水劑的(de)應用效果影響極大(dà)。這(zhè)主要(yào / yāo)是(shì)大(dà)量的(de)硫酸根離子(zǐ)與聚羧酸高性能減水劑分子(zǐ)對水泥粒子(zǐ)争相吸附，減少了(le／liǎo)聚羧酸高性能減水劑的(de)吸附量，因此當水泥中硫酸鹽含量較高時(shí)聚羧酸高性能減水劑減水功能會急劇下降，一(yī / yì ／yí)定時(shí)間後又會出(chū)現大(dà)量泌水。也(yě)有人(rén)認爲(wéi / wèi)當水中硫酸根離子(zǐ)大(dà)量存在(zài)時(shí)會使聚羧酸高性能減水劑中的(de)EO 鏈收縮，進而(ér)會減弱了(le／liǎo)EO 鏈的(de)體積排斥效應。上(shàng)述高硫酸鹽含量的(de)水泥中摻入萘系高效減水劑卻因三氧化硫抑制了(le／liǎo)C3A 的(de)水化，混凝土保坍性會得到(dào)改善。

2 摻合料、骨料對聚羧酸高性能減水劑應用效果的(de)影響

試驗證實，聚羧酸高性能減水劑對粉煤灰的(de)品種選擇十分敏感。使用Ⅰ級灰效果較好，當使用Ⅱ級灰或Ⅲ級灰時(shí)混凝土流動性較差。有時(shí)甚至會失去流動性。這(zhè)主要(yào / yāo)是(shì)燒失量較高的(de)Ⅱ級、Ⅲ級粉煤灰碳含量較大(dà)，碳粒子(zǐ)對外加劑的(de)吸附量大(dà)，從而(ér)降低了(le／liǎo)外加劑對水泥的(de)吸附，影響了(le／liǎo)混凝土流動性。我們曾試驗在(zài)采用Ⅲ級粉煤灰時(shí)，将聚羧酸高性能減水劑的(de)摻量增大(dà)50% 以(yǐ)上(shàng)，才能達到(dào)摻用一(yī / yì ／yí)級粉煤灰時(shí)的(de)減水率，而(ér)在(zài)使用脂肪族類高效減水劑時(shí)雖然含碳量對減水率也(yě)有影響，但隻需增加20% 即可達到(dào)設計減水率，見表1。

試驗也(yě)發現，在(zài)使用火山灰或火山灰水泥時(shí)，摻聚羧酸高性能減水劑減水效果較差。骨料對聚羧酸高性能減水劑使用效果的(de)影響除骨料品種級配及用量外，主要(yào / yāo)是(shì)砂石中的(de)含泥量。當含泥量從0.5% 增大(dà)到(dào)4% 時(shí)，摻聚羧酸高性能減水劑混凝土的(de)減水率下降，甚至會完全失去流動性，保坍性能也(yě)差。增大(dà)聚羧酸高性能減水劑摻量時(shí)效果也(yě)不(bù)明顯，而(ér)使用常用高效減水劑時(shí)，含泥率的(de)影響遠沒有摻聚羧酸高性能減水劑嚴重，見表2。

3 水灰比及混凝土配合比對聚羧酸高性能減水劑使用效果的(de)影響

聚羧酸高性能減水劑對混凝土用水量十分敏感。廣州某工程在(zài)配制C50 混凝土時(shí)原設計水灰比爲(wéi / wèi)0.34%，試驗發現流動性不(bù)好，将水灰比調整爲(wéi / wèi)0.35%，用水量每m3 隻增加了(le／liǎo)幾公斤。雖然坍落度增大(dà)了(le／liǎo)，卻又出(chū)現大(dà)量泌水甚至有點離析，影響了(le／liǎo)混凝土的(de)整體勻質性。後經增用少量保水劑才解決，這(zhè)就(jiù)給施工單位帶來(lái)了(le／liǎo)不(bù)少麻煩。

混凝土砂率也(yě)會影響聚羧酸高性能減水劑應用效果。在(zài)使用常用高效減水劑時(shí)，适當增大(dà)砂率，混凝土流動性有所改善，而(ér)當摻用聚羧酸高性能減水劑時(shí)砂率越大(dà)混凝土流動性卻越差。

4 聚羧酸高性能減水劑的(de)引氣性

聚羧酸高性能減水劑産品主鏈都含有羧基吸附基因，而(ér)支鏈上(shàng)多接有大(dà)量聚醚側鏈以(yǐ)提供空間位阻作用，而(ér)聚醚多具有引氣性。由于(yú)不(bù)同廠家所采用的(de)生産工藝及原材料分子(zǐ)量差别極大(dà)，引氣量差别也(yě)較大(dà)。從我們所測試的(de)幾種聚羧酸高性能減水劑産品看，引氣量最低的(de)隻有3% 左右，最高爲(wéi / wèi)6%，有些産品甚至達8%。

當然混凝土适量引氣可改善混凝土流動性，可泵性，保水性及耐久性。但過量引氣對混凝土不(bù)但達不(bù)到(dào)上(shàng)述改善目标，混凝土強度反而(ér)會由于(yú)含氣量過高而(ér)降低，主要(yào / yāo)是(shì)這(zhè)些氣泡泡徑過大(dà)，同時(shí)又因摻聚羧酸高性能減水劑的(de)混凝土一(yī / yì ／yí)般較爲(wéi / wèi)粘稠，這(zhè)些氣泡在(zài)施工中很難通過振搗來(lái)排除，使混凝土表面産生較多的(de)蜂窩狀麻面，影響了(le／liǎo)混凝土的(de)外觀。

目前雖然有不(bù)引氣的(de)聚羧酸高性能減水劑産品研制成功的(de)報道(dào)，但筆者一(yī / yì ／yí)直未見到(dào)實物，故目前最好的(de)解決辦法仍是(shì)摻消泡劑。

從表面活性劑的(de)作用機理分析，凡是(shì)有消泡作用的(de)化合物應該是(shì)不(bù)溶于(yú)水的(de)，如常用矽油消泡劑，由于(yú)此類産品與聚羧酸高性能減水劑互相不(bù)能相溶，消泡劑一(yī / yì ／yí)般都隻能飄浮在(zài)液體表面，因此不(bù)能作爲(wéi / wèi)聚羧酸高性能減水劑的(de)消泡劑使用。

研究也(yě)發現聚羧酸高性能減水劑産生氣泡與它大(dà)幅度降低水的(de)表面張力有關。萘系減水劑不(bù)引氣是(shì)由于(yú)它對表面張力影響較小，而(ér)木鈉大(dà)量引氣也(yě)是(shì)由于(yú)它顯著的(de)降低了(le／liǎo)液相的(de)表面張力。如果采用一(yī / yì ／yí)種能提高表面張力的(de)化合物應該有一(yī / yì ／yí)定的(de)抑泡效果。目前日本、德國(guó)都研制了(le／liǎo)多種能明顯提高液相表面張力的(de)消泡劑，用于(yú)聚羧酸高性能減水劑中抑泡效果較好。

從應用實際效果考慮，聚羧酸高性能減水劑摻用消泡劑也(yě)無需一(yī / yì ／yí)定要(yào / yāo)使聚羧酸高性能減水劑一(yī / yì ／yí)點不(bù)引氣。減少消泡劑摻用量并能達到(dào)抑制大(dà)氣泡産生并留下适量細密氣泡爲(wéi / wèi)最佳效果，特别是(shì)用于(yú)有一(yī / yì ／yí)定引氣要(yào / yāo)求的(de)混凝土。目前也(yě)有一(yī / yì ／yí)些廠家增大(dà)消泡劑的(de)用量，使聚羧酸高性能減水劑一(yī / yì ／yí)點不(bù)引氣，如有引氣需要(yào / yāo)再摻入引氣劑，此法當然可行，但消泡劑對引氣劑也(yě)有抑制作用，這(zhè)就(jiù)增加了(le／liǎo)引氣劑的(de)用量，增大(dà)了(le／liǎo)使用成本。

5 聚羧酸高性能減水劑與其它外加劑的(de)相容性

爲(wéi / wèi)進一(yī / yì ／yí)步改善聚羧酸高性能減水劑的(de)性能，降低使用成本，最好将聚羧酸高性能減水劑與其它外加劑複配使用，目前的(de)問題是(shì)多數外加劑與聚羧酸高性能減水劑不(bù)能相容，表現爲(wéi / wèi)産品不(bù)能互溶或互溶後無疊加效應，有時(shí)會使聚羧酸高性能減水劑的(de)流動性或保坍性降低，還有的(de)會增大(dà)混凝土的(de)泌水離析。

聚羧酸高性能減水劑與萘系高效減水劑，蒽系高效減水劑及氨基磺酸鹽高效減水劑完全不(bù)能相溶，與三聚氰胺高效減水劑按一(yī / yì ／yí)定比例尚可相溶。隻有與脂肪族高效減水劑相溶性較好。

脂肪族高效減水劑是(shì)目前國(guó)産高效減水劑中性價比最高的(de)産品，試驗發現當脂肪族高效減水劑中摻入少量聚羧酸高性能減水劑後，混凝土減水率增大(dà)，保坍性能提高，含氣量也(yě)不(bù)高，還改善了(le／liǎo)脂肪族高效減水劑易泌水的(de)缺陷，聚羧酸高性能減水劑與脂肪族高效減水劑的(de)複配比例應通過實驗确定。

木鈉減水劑與聚羧酸高性能減水劑可以(yǐ)相溶。我們試驗的(de)國(guó)産木鈉及俄羅斯進口木鈉與聚羧酸高性能減水劑複配使用後減水率增大(dà)，保坍性能較好，更可喜的(de)是(shì)雖然木鈉引氣量也(yě)較大(dà)，但與聚羧酸高性能減水劑複合使用後未見含氣量比單一(yī / yì ／yí)使用聚羧酸高性能減水劑增加，形成了(le／liǎo)1+1<2 的(de)效果。複配産品保水性好于(yú)摻保水劑者，至今未見有摻用該産品混凝土出(chū)現過泌水現象。

聚羧酸高性能減水劑與葡萄糖酸鈉及糖類緩凝劑能相容，與多種磷酸鹽及檸檬酸緩凝劑不(bù)能相容。常用減水劑與緩凝劑複配後混凝土減水率會随着緩凝劑用量的(de)增加而(ér)增大(dà)，而(ér)在(zài)聚羧酸高性能減水劑中摻入緩凝劑後混凝土坍落度卻随着緩凝劑的(de)摻量增加而(ér)降低，表3 爲(wéi / wèi)萘系高效減水劑與聚羧酸高性能減水劑在(zài)調整葡萄糖酸鈉摻量後混凝土坍落度變化情況。

從表3 可以(yǐ)看出(chū)，萘系高效減水劑加入葡萄糖酸鈉後減水率增加并随着葡萄糖酸鈉摻用量的(de)增加而(ér)增大(dà)，但聚羧酸高性能減水劑摻入葡萄糖酸鈉後減水率先增加，後随着葡萄糖酸鈉用量的(de)增加減水率卻直線下降。這(zhè)就(jiù)給需要(yào / yāo)較長緩凝時(shí)間的(de)混凝土工程帶來(lái)了(le／liǎo)困難。

當配制有一(yī / yì ／yí)定早強要(yào / yāo)求的(de)混凝土時(shí)，使用聚羧酸高性能減水劑很困難，隻有同摻有一(yī / yì ／yí)定促凝性的(de)早強劑（如硫氰酸鈉）才有效果。但此類産品摻用量較大(dà)，使用成本也(yě)高，而(ér)改用硫酸鹽類早強劑會大(dà)幅度降低混凝土早期流動性，一(yī / yì ／yí)定時(shí)間後更會出(chū)現大(dà)量泌水。試驗發現，三乙醇胺與聚羧酸高性能減水劑相溶性較好，并能有效提高混凝土早期強度。采用硫氰酸鈉與三乙醇胺同摻效果最佳。

當混凝土需要(yào / yāo)一(yī / yì ／yí)定含氣量時(shí)，在(zài)聚羧酸高性能減水劑中，可以(yǐ)摻入少量消泡（抑泡）劑後再同摻引氣劑，目前國(guó)内使用較多的(de)松香熱聚物引氣劑及三萜皂苷與聚羧酸高性能減水劑不(bù)能相溶，而(ér)使用脂肪醇硫酸酯或聚醚複合型引氣劑應用效果較好。

6 聚羧酸高性能減水劑的(de)應用範圍

聚羧酸高性能減水劑的(de)特點是(shì)低摻量、高減水、高增強。因此它更适用于(yú)配制減水要(yào / yāo)求更高的(de)中高強混凝土，大(dà)流動性混凝土。加之(zhī)該産品較好的(de)保坍性能，因此在(zài)高強大(dà)流動性商品混凝土及泵送混凝土中應用效果更好。

低強度等級混凝土由于(yú)所用膠凝材料較少，聚羧酸高性能減水劑很難發揮其優勢。更由于(yú)低強度等級混凝土用水量偏大(dà)，少量聚羧酸高性能減水劑不(bù)能抑制混凝土産生泌水，混凝土質量很難保證。試驗發現在(zài)C30 混凝土中摻用聚羧酸高性能減水劑的(de)技術效果甚至不(bù)如常用的(de)萘系高效減水劑。特别是(shì)早期強度，摻聚羧酸高性能減水劑混凝土特别低，因此目前國(guó)産聚羧酸高性能減水劑很少用于(yú)C30 以(yǐ)下混凝土中。聚羧酸高性能減水劑的(de)引氣性應該有利于(yú)泵送施工，但施工中摻用聚羧酸高性能減水劑的(de)混凝土非常粘稠，在(zài)泵送施工中易産生堵管問題。隻有加大(dà)泵送壓力方能解決。混凝土過粘雖能減少泌水，但過于(yú)粘的(de)混凝土也(yě)會造成混凝土較大(dà)氣泡很難排出(chū)，使混凝土表面出(chū)現問題。

7 摻聚羧酸高性能減水劑的(de)減縮抗裂性能

摻聚羧酸高性能減水劑的(de)混凝土由于(yú)液相表面張力的(de)降低，混凝土收縮率也(yě)遠遠低于(yú)摻入常用減水劑的(de)混凝土，有時(shí)甚至低于(yú)不(bù)摻外加劑的(de)空白混凝土。這(zhè)十分有利于(yú)混凝土抗裂性能的(de)提高。大(dà)量工程報道(dào)也(yě)證實，摻聚羧酸高性能減水劑的(de)确能減少混凝土收縮裂縫的(de)産生。

必須指出(chū)的(de)是(shì)如聚羧酸高性能減水劑應用不(bù)當也(yě)會加大(dà)混凝土早期泌水沉降收縮。高強混凝土本來(lái)用水量就(jiù)較少，如再大(dà)量減水，如遇氣溫高或風速大(dà)，混凝土會加速失水，這(zhè)就(jiù)會加大(dà)混凝土早期幹燥收縮，調查發現，多起摻用聚羧酸高性能減水劑的(de)混凝土早期産生裂縫都是(shì)應用不(bù)當造成的(de)（如大(dà)量泌水，過分緩凝及過量減水）。當然未能提前進行保濕養護也(yě)是(shì)重要(yào / yāo)的(de)影響因素。

必須指出(chū)的(de)是(shì)，種種聚羧酸高性能減水劑使用中的(de)問題并非在(zài)所有國(guó)産聚羧酸高性能減水劑産品中都存在(zài)，有些品種在(zài)調整工藝後已有效改進，有些則是(shì)在(zài)其原有産品中摻入一(yī / yì ／yí)定數量的(de)改性化合物，其産品性能都有一(yī / yì ／yí)定變化。如前述與聚羧酸高性能減水劑不(bù)能相溶的(de)萘系減水劑，有些廠通過對聚羧酸高性能減水劑進行改性目前已可以(yǐ)與萘系産品相溶，而(ér)新的(de)早強型，非引氣型聚羧酸高性能減水劑也(yě)在(zài)國(guó)内研制成功。将原有高效減水劑進行改性也(yě)能達到(dào)與聚羧酸高性能減水劑相同性能的(de)高性能産品。筆者最近見到(dào)江蘇某公司将氨基磺酸鹽高效減水劑與聚醚減縮保水劑及緩凝劑複配，所配制的(de)産品完全與聚羧酸高性能減水劑性能相同，混凝土收縮率還低于(yú)聚羧酸高性能減水劑産品。筆者相信，随着對聚羧酸高性能減水劑産品研究的(de)不(bù)斷深入，聚羧酸高性能減水劑的(de)應用技術逐步被掌握，在(zài)不(bù)長時(shí)間内一(yī / yì ／yí)定會取得更好的(de)技術經濟效果，以(yǐ)利于(yú)混凝土技術更高更快地(dì / de)發展。（來(lái)源：《商品混凝土》）

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