聚羧酸减水剂是一种混凝土高效减水剂,具有和易性好、掺量低、减水率高、分散力强、绿色环保等良好特性,在工程中大量使用。但在实际使用中,聚羧酸减水剂的性能会受到集料中泥的负面影响,并且不同的粘土矿物对聚羧酸减水剂造成不同影响。
1 粘土对聚羧酸减水剂塑化性能的影响
泥的矿物组成及结构是影响聚羧酸减水剂塑化性能的直接因素。砂浆的流动性是反映聚羧酸减水剂塑化效果最重要的指标之一,而水灰比和减水剂掺量是影响砂浆流动性的重要因素。赵爽、沙建芳等学者从固定水灰比和减水剂掺量、固定水灰比和砂浆流动性两个方面进行了研究比较。研究表明,提高粘土在水泥砂浆中的掺量,将弱化砂浆的流动性,造成更大的经时损失;若要保持流动性,需加大聚羧酸减水剂的使用量。马保国等学者认为泥的矿物结构极大地影响了聚羧酸减水剂的减水性能,蒙脱土对聚羧酸减水剂塑化效果影响最大,高岭土次之,伊利土最小。
2泥粉对其他高效减水剂分散性能的影响
粘土矿物不仅对聚羧酸减水剂的分散性能有影响,对其他混凝土减水剂也有不同程度的影响。李国新等研究了泥粉对水泥浆体(掺和各类高效减水剂)流动性的影响,他们选用了三种高效减水剂,分别是萘系高效减水剂(液体,固含量40%)、氨基磺酸盐减水剂(液体,固含量30%)、聚羧酸减水剂(液体,固含量20%)。该研究表明,当没有泥粉掺入三种不同减水剂影响的水泥浆体时,所有浆体的初始流动性都较好。当掺入含沙量为1%~9%的泥粉时,所有浆体的初始流动性都受到了极大的影响,普遍下降,且经时损失增大。在掺泥量为7%时,使用了氨基磺酸盐减水剂的水泥浆体虽然流动性能没有下降,但是经时损失却增大许多;在掺泥量为5%时,使用了萘系高效减水剂的水泥浆体完全失去流动性;而使用了聚羧酸减水剂的水泥浆体在掺泥量为3%时就已经失去流动性。
不同高效减水剂对掺有泥粉的水泥浆体流动性产生的影响有差异,主要是因为泥粉较为容易吸附聚羧酸高效减水剂,而泥粉对萘系高效减水剂、氨基磺酸盐高效减水剂的吸附能力相对不强。程勋等学者进行了泥与聚羧酸减水剂的相容性试验,结论得出,聚酯类聚羧酸减水剂比聚醚类聚羧酸减水剂更加敏感。
3泥含量对掺聚羧酸减水剂的混凝土强度的影响
根据工程实际和文献记载,粘土对掺高效减水剂的混凝土强度有负面影响。学者对此进行了相关研究,他们采用了高强混凝土配合比——水泥∶砂∶石∶水=466∶586∶1089∶205,并分别以0.5%、1.0%、1.5%三种不同的掺量掺加聚羧酸减水剂,分别检测了混凝土7d和28d的强度。试验结果表明,当聚羧酸减水剂掺量一定时,随着含泥量的增加,混凝土7d和28d的强度逐渐降低。当含泥量小于2.0%时,强度保持稳定;当含泥量大于2.0%时,强度快速降低;当含泥量小于3.0%时,混凝土的28d强度受影响较小;而大于3.0%时,含泥量的增加将导致混凝土的28d强度大幅下降。部分或整体的减水剂被粘土吸附,导致了混凝土抗压能力的减弱。被吸附的聚羧酸减水剂由于无法发挥作用,所以降低了水泥浆体的流动性,为了保持流动性,则需加入额外的水,导致了水灰比的增加,从而影响了抗压强度。同时,因为加入的泥变多,被吸附的聚羧酸减水剂的量也增多,也增加了用水的需求,从而导致了抗压强度的下降。粘土矿物对聚羧酸减水剂的吸附作用是这些不良影响的主要原因,而这一点正是由于聚羧酸减水剂的分子结构和粘土矿物的层间结构恰匹配(尤其是侧链封端为梳状的)。因此可以通过研究聚羧酸减水剂的分子结构,来降低与粘土矿物的这种吸附效应,从而提高聚羧酸减水剂的性能和实际工程适用能力。
文章来源:中国混凝土网