消泡劑在聚羧酸鹽減水劑復(fù)配中的應(yīng)用研究

[摘要]:許多聚羧酸鹽減水劑表面活性高、保泡性好，直接用于混凝土時(shí)，混凝土含氣量大、強(qiáng)度低，因此必需復(fù)配消泡劑使用，以降低混凝土含氣量，提高混凝土強(qiáng)度。本文述及了四種消泡劑，油型、乳化型、溶解型和固體消泡劑在混凝土中的應(yīng)用，重點(diǎn)研究了能穩(wěn)定存在于聚梭酸鹽中可溶解型消泡劑的性能。

聚羧酸鹽減水劑是上個(gè)世紀(jì)90年代首先在日本、韓國等國家出現(xiàn)的新型減水劑，它具有加量少、減水率高、保坍性好和混凝土工作性能優(yōu)異等其他減水劑無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，因此它剛剛出現(xiàn)就引起了國內(nèi)外混凝土外加劑行業(yè)的密切關(guān)注。近兒年來，國內(nèi)聚梭酸鹽減水劑的發(fā)展異常迅速，其合成技術(shù)日益成熟，超分散性能的聚梭酸鹽減水劑在市場上己經(jīng)呼之欲出?，F(xiàn)今聚梭酸鹽減水劑所面臨的最突出的問題有兩個(gè)：提高聚梭酸鹽減水劑對水泥的適應(yīng)性和降低聚梭酸鹽混凝土的含氣量。前者是研發(fā)的最難點(diǎn)，一般來講只能通過合成來解決。后者相對簡單，可以通過合成，也可以通過復(fù)配來解決。用合成的方法解決聚梭酸鹽混凝土含氣量大的問題，一般是在聚梭酸鹽分子結(jié)構(gòu)中引入基團(tuán)，以調(diào)節(jié)減水劑的HLB值，提高其表面張力，通常情況該基團(tuán)具有消泡分子特征。通過復(fù)配解決，一般是加入消泡劑。優(yōu)選何種消泡劑，并使消泡劑與聚梭酸鹽減水劑相溶是復(fù)配問題的難點(diǎn)。眾所周知，按Rose假說，只有不溶于體系的物質(zhì)才起消泡作用，而溶解的物質(zhì)都起穩(wěn)泡作用，因此該消泡劑必需不溶于聚梭酸鹽減水劑，但是又能在聚梭酸鹽減水劑溶液中穩(wěn)定的存在。本文通過大量的實(shí)驗(yàn)，優(yōu)選了四種消泡劑，油型、乳化型、溶解型和固體消泡劑，并對其在混凝土中的應(yīng)用性能進(jìn)行了研究。

1. 原材料

聚梭酸鹽減水劑：上海A,南呂B,日本C,韓國D,臺灣E. 消泡劑：油型k,乳化型I,溶解型m.固體消泡劑n. 緩凝劑：葡萄糖酸鈉，檸檬酸鈉。水泥：冀東P.0.42.5,琉璃河P 0.42.5,興發(fā)P.0.42.5,北水P.0.42.5

2. 實(shí)驗(yàn)方法

水泥凈漿流動度實(shí)驗(yàn)：按GB/T8077-2000《混凝土外加劑勻質(zhì)性實(shí)驗(yàn)方法》，W/C比0.29,水泥用量為300g. 混凝土坍落度及損失：按GBJ80-85《普通混凝土拌和物性能試驗(yàn)方法》，30L混凝土。

3.結(jié)果討論

3.1消泡劑在聚梭酸鹽減水劑中的穩(wěn)定性

消泡劑與聚梭酸鹽減水劑復(fù)配使用的最難點(diǎn)就是與外加劑的相容性。按Rose假說，只有不溶于體系的物質(zhì)才起消泡作用，而溶解的物質(zhì)都起穩(wěn)泡作用，因此消泡劑在減水劑中的最終狀態(tài)一肯定是不溶解的。但是按北京市目前情況，攪拌站單獨(dú)添加液態(tài)消泡劑的拌和工藝基本不可行的，一般要求消泡劑添加入聚梭酸鹽減水劑中，這就對該體系的穩(wěn)定性提出了更高的要求，該體系首先必需是均一的，以保證混凝土的質(zhì)量穩(wěn)定，其次考慮的貯存時(shí)間，它必須能長期存放而不分層。本文考察了四種消泡劑在聚梭酸鹽減水劑體系中的穩(wěn)定性具體如下表，1%加量。由上表中可以看出，只有溶解型消泡劑m與聚梭酸鹽減水劑有很好的相容性，其次是乳化型消泡劑I,其他兩種消泡劑基本不能與聚梭酸鹽減水劑相容。從使用角度來講，k, n兩種消泡劑只能單獨(dú)添加，如果貯存時(shí)間短，可以使用I消泡劑，如果貯存時(shí)間長那只能使用m型消泡劑。

3.2消泡劑對水泥掙漿的影響

鑒于上述考慮，本文著重研究了溶解型消泡劑m對水泥和混凝土性能的影響。首先是水泥凈漿流動度，W/C比0.29,冀東P.0.42. 5水泥用量為300g,減水劑0.20%xC,消泡劑x減水劑，具體數(shù)值見表2. 由上表可以看出消泡劑對水泥凈漿流動度和流動度的經(jīng)時(shí)損失基本沒有影響，該消泡劑對聚梭配鹽減水機(jī)有很好的適應(yīng)性，它對五種聚梭酸鹽減水劑都適應(yīng)。另外凈漿實(shí)驗(yàn)中的兒個(gè)現(xiàn)象值得注意：

添加消泡劑以后凈漿有泌水趨勢，這從另一個(gè)側(cè)面說明該體系的含氣量變少了。

添加了消泡劑以后凈漿表面氣泡破裂速度明顯加快。

水泥硬化后，內(nèi)部氣孔明顯減少，如下圖。尤其是肉眼可見的氣孔基本不見，不加消泡劑的水泥硬化后，氣孔多且不均勻。

3.3消泡劑對混凝土性能的影響

眾所周知，聚梭酸鹽減水劑有著良好的和易性能和保坍性能。但是真正應(yīng)用到生產(chǎn)中的聚梭酸鹽卻遠(yuǎn)不是文章中報(bào)道的那么簡單，和易性和保坍性與聚梭酸鹽減水劑的摻量關(guān)系密切。然而經(jīng)濟(jì)角度看，使用昂貴的聚梭酸鹽減水劑成本很高，其成本由聚梭酸鹽減水劑的最小摻量決定，一般最小摻量在 0.18-0.22%×C，在這一范圍內(nèi)，其成本是攪拌站可以接受的，但是在這一范圍內(nèi)聚梭酸鹽減水劑的適應(yīng)性很差，很難體現(xiàn)‘良好的’和易性和保坍性能。因此筆者認(rèn)為，聚梭酸鹽的復(fù)配技術(shù)應(yīng)該提到國內(nèi)聚梭酸鹽科研的日程上來，我們不能再一味的以為合成出來的產(chǎn)品就是萬能的鑰匙，有許多混凝土的問題還必須通過復(fù)配解決。就比如說本文所述及的含氣量高的問題，是可以通過復(fù)配消泡劑來解決的。消泡劑對棍凝土性能的影響表現(xiàn)在兩個(gè)方面：混凝土的工作性能和硬化后的性能。本文從坍落度及坍落度損失、含氣量以及混凝土強(qiáng)度兒個(gè)方面來探討消泡劑對混凝土的影響。

3.3.1坍落度及坍落度損失

配合比：W為170kg/m³, C為380 kg/m³, S為859 kg/m³, G為971 kg/m³,減水劑0.20%×C, 消泡劑m摻量、減水劑，水泥為琉璃河P.0.42.5 . 有上表可以看出，消泡劑m對坍落度及坍落度損失基本沒有影響，在混凝土中和上述五種聚梭酸鹽有良好的配伍性能。

3.3.2含氣量

聚梭酸鹽減水劑的含氣量都很高，在加入了消泡劑后能大幅度降低混凝土的含氣量。如下表所示。有上表可以看出，日本的聚梭酸鹽減水劑含氣量較低，這可能是由于它在合成過程中加入了調(diào)節(jié)HLB值的組分，日本聚梭酸鹽減水劑技術(shù)是世界上出現(xiàn)最早，也是目前最先進(jìn)的，所以從合成上解決該問題是可能的。而韓國和國產(chǎn)聚按酸鹽減水劑含氣量較大，消泡劑對混凝土的含氣量影響很大，3.3.3消泡劑對混凝強(qiáng)度的影響混凝土的含氣量對混凝土強(qiáng)度有不良影響，經(jīng)典數(shù)據(jù)為每升高1%含氣量混凝土強(qiáng)度下降5%,因此含氣量過高是我們所不希望的。下表是配合比：W為160 kg/m³, C為483 kg/m³, S為668 kg/m³G為1089 kg/m³,減水劑0.20%×C,消泡劑m摻量、減水劑，水泥為琉璃河P 0.42.5的強(qiáng)度數(shù)據(jù)。它能大幅度的降低混凝土的含氣量，抑制聚狡酸鹽減水劑引氣作用。由上表可以看出，除日本外聚狡酸鹽的強(qiáng)度普遍較低，加入消泡劑后強(qiáng)度提高10%以上，有的甚至提高到20%以上。這是因?yàn)橄輨┑募尤氪蟠蠼档土嘶炷恋暮瑲饬?，從而提高了混凝土的?qiáng)度。

4. 結(jié)論

混凝土中可以使用消泡劑，它不影響混凝土的工作性能，它能降低混凝土的含氣量，提高混凝土強(qiáng)度。

聚梭酸鹽減水劑含氣量高的問題可以通過復(fù)配消泡劑解決，根據(jù)攪拌站的不同工藝可選抒油型、乳化型、溶解型和固體消泡劑。

溶解型消泡劑即能起到消泡作用，又能與聚按酸鹽減水劑很好的相容在一起，因此能與聚梭酸鹽一起配置高流動、高保坍、高強(qiáng)度的泵送劑。