掺聚羧酸系减水剂的新拌混凝土“冒泡”现象的分析

1、掺聚痰酸系减水剂的新拌混凝土冒泡”现象的分析福州火车站改扩建工程的主体结构多采用耐久性混凝土，混凝土强度等级为C40。混凝土原材料为：水泥：台泥牌P.O42.5普通硅酸盐水泥，福州台泥水泥有限公司 生产；骨料：石子粒径为531.5mm,中砂细度模数为2.7,均为福州 宏华砂石厂生产；粉煤灰：II级粉煤灰，长乐华能电厂生产；矿渣微粉：S95级矿渣微粉，福建益材生产；外加剂：HPCA 600高效减水剂（为聚竣酸系高效减水剂），厦 门宏发先科化工建材有限公司生产。混凝土配合比如表1所示。按表1配合比拌制的混凝土，在出机后出现 冒泡”现象。为此， 笔者分别从原材料和配合比两方面查找原因，并对有关问题进

2、行了研 究。1聚竣酸高效减水剂的作用机理（1）减水作用机理聚竣酸类聚合物对水泥的作用，主要是由竣基（一COOH）、羟基（-OH）、胺基（一NH）和聚氧烷基（-OR） n等与水亲和力 强的极性基团，通过吸附、分散、润湿、润滑等表面活性作用，对水 泥颗粒提供分散和流动性能，并通过减少水泥颗粒间的摩擦阻力， 降 低水泥颗粒与水界面的自由能，来增加新拌混凝土的和易性。同时聚 竣酸类物质吸附在水泥颗粒表面，竣酸根离子使水泥颗粒带上负电荷，致使水泥颗粒之间产生静电排斥作用并使之分散，从而抑制水泥浆体的凝聚倾向，增大水泥颗粒与水的接触面积，使水泥充分水化。在扩散水泥颗粒的过程中，放出凝聚体所包围的游离水，改

3、善了和易 性，减少了拌水量，从而达到减水效果。(2)引气作用机理聚竣酸类引气剂是具有烯丙醇聚乙二醇醍支链的梳形高分子聚 合物。该类引气剂除具有一般引气剂的特性外，在低掺量时引气量高、 引入混凝土中的气泡直径小，且具有空间位阻效应。主链上的阴离子 吸附于水泥颗粒表面，支链的位阻使水泥颗粒分散，同时由于分子结 构中还含有竣酸根离子、磺酸根离子等阴离子，因而工电位小于传统 的阴离子减水剂，具表面活性作用更强，分散和分散保持性能优异， 符合高性能混凝土和自密实混凝土对引气剂的性能要求。2新拌混凝土产生 冒泡”现象的成因分析(1)砂、石级配过程中，空隙中存在一定量的空气，在水泥水 化过程中被水泥浆膜层包

4、裹，产生气泡，这是混凝土拌合物产生气泡 的主要原因。(2)粉煤灰的特点在于其粒子呈现球形，因此被公认为具有改 善混凝土状态的功能、通过火山灰反应提高混凝土长期强度、 降低水 泥掺量从而减少因水化反应产生的热量等实用价值。其缺点在于引气 剂更容易吸附在粉煤灰中的未燃炭等微粒子上， 造成引气剂掺量增加或新拌混凝土含气量的经时损失。(3)外加剂的种类对产生气泡数量的多少有很大影响。现在市 场上使用的外加剂基本上都是引气型的减水泵送剂，这种外加剂加入后，在搅拌混凝土过程中能引入大量均匀分布、 稳定而封闭的微小气 泡。有了这些微小的气泡，混凝土的保水性、和易性、可泵性等性能 将会大大提高，同时对预拌混凝

5、土的坍落度经时损失率将会大幅降 低。但随着引气减水剂的类型和掺量的不同， 所产生的气泡的数量和 大小将会随之改变。(4)水泥用量过大。水泥与水接触会立刻发生水化反应，放出 大量水化热，而有少量分散在水中的水泥颗粒未参加水化反应， 夹杂 着空气依附在水泥未水化内核边缘，随后在水泥颗粒表面形成水化物 膜层，水化热反应减慢，气泡在胶凝体膜层围绕水泥颗粒成长。在膜 层长大并互相凝结过程中，大量气泡排出，水化放热增加，水化物进 一步发展填充毛细孔，气泡被水泥浆膜层包裹着浮在表面。经试验检测，现场水泥、骨料、掺和料各项指标均未发生大的波 动，而每次 冒泡”现象均出现在外加剂掺量不变而其减水率变大的情 况下

6、，此时由于聚竣酸母液本身含气量大， 使新拌的耐久性混凝土表 面形成气泡。有的产品甚至在其掺量过大时，也会出现表面冒泡的现 象。因此，冒泡”现象初步推定为外加剂的原因，其解决方法是将外 加剂的掺量减小0.1%。3试验验证对混凝土配合比做适当调整（见表 2）。现场试拌以混凝土表面 出现浮浆不再逸出气泡为准，证明该解决方法是否有效。试验结果表 明，按表2提供的配合比拌制的混凝土，表面不再出现集中冒泡现象。4结论目前合成聚竣酸高效减水剂多采用不饱和酸及其衍生物与聚乙 二醇或其衍生物共聚的方法，得到聚竣酸单体。聚竣酸系不是单一产 品，而是具有一定共性的系列产品。国际市场上已有近百种不同化学 成分的聚竣酸系列产品，按其化学组成划分，可归纳为 4类：不饱 和酸，如马来酸酊、马来酸和丙烯酸、甲基丙烯酸的共聚物等；聚 链烯基物质，如聚链烯基炫及其含不同官能团的衍生物共聚物；聚苯乙烯磺酸盐或酯的共聚物；（甲基）丙烯酸盐、酯或酰胺等共聚 物。由于聚竣酸高效减水剂具有较高的减水效果， 即使其掺量较低时， 也能使混凝土具有高流动性，因此在合成聚竣酸高效减水剂时，出现 单体细微量的变化，也将会导致其实际作用效果（掺量）的变化。