混凝土減水劑是降低水泥用量、提高工業(yè)廢渣利用率、實(shí)現(xiàn)混凝土耐久性和高性能的技術(shù)途徑之一，也是混凝土向高科技領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵材料之一。而聚羧酸型減水劑（PC）由于其低毒、環(huán)保特點(diǎn)已成為目前發(fā)展最為迅速、市場(chǎng)潛力最大的一類高效減水劑。與傳統(tǒng)外加劑相比,由于具有優(yōu)異的分散性能、良好的坍落度保持能力已成為了世界性的研究熱點(diǎn)和發(fā)展重點(diǎn)。我國(guó)由于核電、水利、橋梁、隧道等大型基礎(chǔ)設(shè)施的興起，尤其是國(guó)家鐵路客運(yùn)專線網(wǎng)工程的規(guī)劃實(shí)施，對(duì)高性能外加劑的市場(chǎng)需求也持續(xù)增長(zhǎng)。雖然聚羧酸外加劑優(yōu)異的減水性能和良好坍落度保持能力已被業(yè)界廣泛認(rèn)可，但由于存在對(duì)水泥礦物組成、水泥細(xì)度、石膏形態(tài)和摻量、外加劑添加量、配合比、用水量以及混凝土拌合工藝具有極高的敏感度，嚴(yán)重影響了現(xiàn)有產(chǎn)品在工程中的廣泛應(yīng)用。特別是我國(guó)水泥種類繁多，集料質(zhì)量地區(qū)差異很大，往往造成新拌混凝土坍落度損失大，難以保證混凝土的質(zhì)量。那么只有根據(jù)當(dāng)?shù)禺?dāng)時(shí)各原材料的具體情況進(jìn)行適配才能有效降低諸如此類問(wèn)題的產(chǎn)生，因此就對(duì)減水劑的復(fù)配提出了很高的要求，在此本文就復(fù)配技術(shù)做一下淺顯的探討。

一 聚羧酸系減水劑概述

聚羧酸系減水劑是一種分子中含有羧基接枝共聚物的表面活性劑，其分子呈梳形，具有較高的空間位阻效應(yīng)。作為繼木質(zhì)素磺酸鹽類普通減水劑、萘系脂肪族、氨基磺酸鹽類等高效減水劑之后的第三代高性能減水劑，自2000年左右在國(guó)內(nèi)混凝土領(lǐng)域開(kāi)始應(yīng)用以來(lái)，以其分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)性能好、高減水、低摻量、保坍性好、增強(qiáng)性好、含堿量低、對(duì)凝結(jié)時(shí)間影響小、與大多數(shù)水泥相容性好且無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)被視為最有發(fā)展?jié)摿Φ臏p水劑品種，且一直占據(jù)著國(guó)內(nèi)的新生市場(chǎng)。因此近10年來(lái)關(guān)于聚羧酸系減水劑的合成、研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用也一直是混凝土工程界的研究熱點(diǎn)和重點(diǎn)。

從2000年起我國(guó)混凝土工程界逐漸認(rèn)識(shí)聚羧酸系減水劑，到現(xiàn)在廣大鐵路系統(tǒng)混凝土工程和越來(lái)越多的海工工程、隧道重點(diǎn)工程以及市政重點(diǎn)工程的全面推薦應(yīng)用，聚羧酸系減水劑的用量快速遞增。

我國(guó)聚羧酸減水劑年用量的統(tǒng)計(jì)（包括進(jìn)口和國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品按20%濃度計(jì)）

聚羧酸系減水劑作為繼萘系、蜜胺系、脂肪族系和氨基磺酸鹽系減水劑之后研制生產(chǎn)成功的新型高效減水劑，以其在摻量較低時(shí)(固體摻量0.15%-0.25%)就能產(chǎn)生理想的減水和增強(qiáng)效果、對(duì)混凝土凝結(jié)時(shí)間影響較小、坍落度保持性較好、與水泥和摻合料適應(yīng)性相對(duì)較好、對(duì)混凝土干縮性影響較小(指通常不過(guò)分增加干縮)、生產(chǎn)過(guò)程中不使用甲醛和不排出廢液、SO₄^2-和Cl^-含量低等突出特點(diǎn)，從一開(kāi)始就受到研究者和部分應(yīng)用者的推崇。目前，我國(guó)制定的《聚羧酸系高性能減水劑》JG/T 223-2007標(biāo)準(zhǔn)已于2007年12月1日起開(kāi)始實(shí)施，而我國(guó)鐵道部科學(xué)技術(shù)司早在2006年9月印發(fā)的《客運(yùn)專線高性能混凝土用外加劑產(chǎn)品檢驗(yàn)細(xì)則》，主要就是為強(qiáng)制使用聚羧酸系減水劑實(shí)施的一次重要舉措。已經(jīng)修定完成的《混凝土外加劑》GB8076-2008標(biāo)準(zhǔn)中，也對(duì)聚羧酸系高性能減水劑的性能指標(biāo)和試驗(yàn)方法做出了明確規(guī)定。

與萘系等高效減水劑相比，雖然聚羧酸減水劑在減水保坍環(huán)保等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，但在實(shí)際工程應(yīng)用中也存在一些技術(shù)難題，如減水效果對(duì)混凝土原材料、配合比、減水劑摻量依賴性很大，新拌混凝土性能對(duì)用水量很敏感，配制大流動(dòng)性混凝土易離析分層，與其他的減水劑和改性組分相容性差，產(chǎn)品穩(wěn)定性不好，這極大的限制了聚羧酸系減水劑的廣泛應(yīng)用和發(fā)展。為克服聚羧酸系減水劑在應(yīng)用時(shí)存在的技術(shù)缺陷，或者為改善混凝土的某種或某幾種性能（和易性、保坍性、減少泌水、提高早強(qiáng)、低收縮等），就必須對(duì)其進(jìn)行改性。實(shí)際中常用的改性辦法包括合成工藝和復(fù)配技術(shù)兩種，相比于合成工藝，復(fù)配方法具有操作簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，因此在實(shí)際應(yīng)用中被廣泛的使用。聚羧酸系復(fù)配技術(shù)，就是將聚羧酸系減水劑與其他組分（如緩凝、消泡、引氣、早強(qiáng)等組分）按一定比例的組合復(fù)配，以達(dá)到各組分的協(xié)調(diào)疊加作用。

二 聚羧酸系減水劑的復(fù)配應(yīng)用

2.1聚羧酸系減水劑與緩凝組分的復(fù)配

聚羧酸系減水劑自身也對(duì)混凝土存在一定的緩凝作用，其遵循“吸附-絡(luò)合”機(jī)理。聚羧酸分子被吸附在水泥顆粒表面，阻止了C₃A的早期水化；減水劑分子與鈣離子形成絡(luò)合物，抑制了氫氧化鈣的結(jié)晶過(guò)程；減水劑分子中的親水基團(tuán)與水分子形成氫鍵，生成締合分子束縛了水分子運(yùn)動(dòng)，從而降低水化反應(yīng)速度；上述因素共同作用促使水泥水化誘導(dǎo)期延長(zhǎng)，形成緩凝作用。

目前常用的緩凝組分有葡萄糖酸鈉、檸檬酸（鈉）、無(wú)機(jī)磷酸鹽、有機(jī)磷酸鹽、糖鈣、木質(zhì)素等。通過(guò)幾種常用緩凝組分與聚羧酸減水劑復(fù)配，研究了復(fù)配后對(duì)混凝土的工作性、泌水率、含氣量和強(qiáng)度等性能的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)檸檬酸不適于與聚羧酸減水劑復(fù)合使用，檸檬酸鈉和葡萄糖酸鈉、木鈉與聚羧酸減水劑適應(yīng)性較好。也發(fā)現(xiàn)葡萄糖酸鈉與聚羧酸復(fù)配能夠改善水泥漿體流動(dòng)性、提高膠砂強(qiáng)度、解決聚羧酸減水劑與水泥的適應(yīng)性問(wèn)題。通過(guò)對(duì)常用的幾種緩凝劑與聚羧酸減水劑復(fù)配進(jìn)行試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)：聚羧酸減水劑復(fù)配木鈉、焦磷酸鈉、三聚磷酸鈉、硼砂出現(xiàn)沉淀不適合實(shí)際應(yīng)用；復(fù)配葡萄糖酸鈉、檸檬酸鈉、六偏磷酸鈉保塑增強(qiáng)效果較好、對(duì)減水有增強(qiáng)、對(duì)28d強(qiáng)度均有下降。此外，聚羧酸復(fù)配緩凝劑會(huì)降低早期強(qiáng)度、增大泌水和含氣量。

綜上，聚羧酸系減水劑和緩凝組分復(fù)合后，復(fù)合體系的緩凝協(xié)調(diào)作用因組分而異，實(shí)際應(yīng)用中因根據(jù)緩凝組分種類和工程需求復(fù)配優(yōu)選。

2.2聚羧酸系減水劑與消泡引氣組分的復(fù)配

聚羧酸系減水劑表面活性高、保泡性好，在混凝土中會(huì)導(dǎo)致含氣量過(guò)大從而影響強(qiáng)度。因此實(shí)際使用時(shí)因根據(jù)施工和使用要求選取消泡組分降低含氣量，此外有時(shí)還需加入引氣成分保證混凝土內(nèi)部起泡的細(xì)小穩(wěn)定和均勻性，以滿足混凝土的使用性能。

（1）聚羧酸系減水劑—消泡劑

研究油型、乳化型、溶解型和固體消泡劑與聚羧酸系減水劑的復(fù)配效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)溶解型消泡劑能與聚羧酸系相容性好，可以復(fù)配出高流動(dòng)高保坍高強(qiáng)的泵送劑；如果貯存時(shí)間短，乳化型也可以進(jìn)行復(fù)配使用；而其他類消泡劑不宜復(fù)配，只能單摻使用。

（2）聚羧酸系減水劑—消泡劑—引氣劑

通過(guò)研究采用消泡劑、引氣劑和聚羧酸減水劑復(fù)配技術(shù)，優(yōu)選出滿足清水混凝土要求的復(fù)配減水劑體系。復(fù)配技術(shù)關(guān)鍵是消泡劑和引氣劑的摻量問(wèn)題，通過(guò)優(yōu)選消泡劑和引氣劑摻量可以達(dá)到改善工作性、提高強(qiáng)度、增加致密性、減少起泡等性能要求。

（3）聚羧酸系減水劑—消泡劑—引氣劑—緩凝劑

采用聚羧酸系減水劑和消泡劑、引氣劑、緩凝劑的復(fù)配技術(shù)，通過(guò)調(diào)節(jié)各組分的摻量，達(dá)到復(fù)合體系對(duì)混凝土和易性、保坍性和凝結(jié)時(shí)間的協(xié)同疊加作用。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)消泡劑摻量控制在聚羧酸系減水劑質(zhì)量的0.2%時(shí)可有效消除起泡提高強(qiáng)度，引氣劑可控制在聚羧酸系減水劑質(zhì)量的0.3%可顯著改善保坍性，緩凝劑（葡萄糖酸鈉）為聚羧酸系減水劑質(zhì)量的0.4%時(shí)效果較好。

2.3聚羧酸系減水劑與早強(qiáng)組分復(fù)配

隨著聚羧酸系減水劑應(yīng)用的廣泛化，實(shí)際工程中對(duì)混凝土的早強(qiáng)要求越來(lái)越突出，因此早強(qiáng)型聚羧酸高效減水劑一直是滿足早強(qiáng)性能混凝土的研究重點(diǎn)。早強(qiáng)型聚羧酸減水劑可有早強(qiáng)劑和聚羧酸減水劑復(fù)配而成，常用早強(qiáng)劑主要包括強(qiáng)電解質(zhì)無(wú)機(jī)鹽類早強(qiáng)劑（硫酸鹽、硫酸復(fù)鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、氯鹽等）和水溶性有機(jī)化合物（三乙醇胺、甲酸鹽、乙酸鹽等）及其復(fù)合物。

通過(guò)對(duì)MPEG型聚羧酸減水劑和5種早強(qiáng)劑復(fù)配研究發(fā)現(xiàn)：硫酸鈉早強(qiáng)劑與聚羧酸減水劑相容性很差且使水泥早期強(qiáng)度下降；硝酸鈣、亞硝酸鈉、三乙醇胺和三異丙醇胺與聚羧酸復(fù)配使凈漿流動(dòng)度保持能力顯著下降，但都可以提高水泥早強(qiáng)強(qiáng)度，但是其效果因早強(qiáng)劑種類略有差異，其中三乙醇胺增強(qiáng)作用最明顯。通過(guò)聚羧酸減水劑和早強(qiáng)劑復(fù)配研究發(fā)現(xiàn)：NaCl、CaCl₂、NaNO₂、NaNO₃等早強(qiáng)劑與聚羧酸復(fù)配性能良好，摻入一定量早強(qiáng)劑后，復(fù)配體系對(duì)新拌混凝土流動(dòng)性和保塑性能幾乎無(wú)不利影響，但都能明顯提高混凝土各齡期強(qiáng)度；而Na₂SO₄、Na₂S₂O₃復(fù)配后會(huì)降低流動(dòng)性和保塑性，但對(duì)混凝土則同樣有明顯的增強(qiáng)作用。

結(jié)論

雖然聚羧酸系外加劑具有的優(yōu)異性能已被業(yè)界廣泛認(rèn)可，但由于存在對(duì)水泥礦物組成、水泥細(xì)度、石膏形態(tài)和摻量、外加劑添加量、配合比、用水量以及混凝土拌合工藝具有極高的敏感度，嚴(yán)重影響現(xiàn)有產(chǎn)品在工程中的廣泛應(yīng)用。特別是我國(guó)水泥種類繁多，集料質(zhì)量地區(qū)差異很大，往往造成新拌混凝土坍落度損失大，難以保證混凝土的質(zhì)量。因此不僅需對(duì)聚羧酸系減水劑作用機(jī)理和應(yīng)用深入研究，還需從機(jī)理和性能上研究其余其他外加劑之間的相容性和作用機(jī)理，以便為復(fù)配技術(shù)提供理論和試驗(yàn)依據(jù)，從而促進(jìn)符合實(shí)際工程應(yīng)用的高性能低成本的新產(chǎn)品研發(fā)，最終實(shí)現(xiàn)加快聚羧酸系減水劑應(yīng)用和推廣的目的。