聚羧酸減水劑作為新一代綠色環保減水劑,具有減水率高、保坍性好、流動度大等優點,是一種使用量非常大的水泥分散劑,廣泛應用于鐵路、公路、橋梁、隧道、核電、水電等水泥混凝土工程。
聚羧酸減水劑摻入到水泥漿體中后,主要通過對水泥顆粒表面的吸附發揮以下作用:
(1)延長水泥水化誘導前期的時間;
(2)降低水泥漿體中溶液的表面張力和體系粘度;
(3)在體系中引入空氣形成微氣泡,有利于新拌混凝土的流動;
(4)有效減緩水泥礦物的水化速率和放熱速率,提高混凝土的體積穩定性:
(5)由于顯著的減水作用從而提高混凝土的密實性,進而提高混凝土強度。
另外,減水劑的存在有可能使水化產物的結晶顆粒尺寸更小,有利于混凝土強度的進一步提高。
另外,減水劑分子與溶液中離子的相互作用也有可能對水泥水化進程產生影響。減水劑一方面通過吸附包裹在水泥礦物的表面,從而降低了水泥水化初期的反應速率,另一方面溶液中的減水劑分子還有可能與新生態的鈣釩石或溶液中的Ca2+發生作用,從而對結晶鈣釩石晶體的生長產生不利影響。即減水劑分子在鈣釩石的生長過程中起到模板劑的作用。
聚羧酸減水劑除了可以通過吸附作用阻止水泥礦物的溶出外,還可以通過其羧基的配位作用影響水泥水化的進程。有研究表明,聚羧酸減水劑摻量越高,水泥水化誘導期越長,而AFt轉變為AFm的放熱肩峰卻變化不大。這有可能是聚羧酸減水劑與溶液中的Ca2+形成配合物, Ca2+減少,阻礙了水化產物的成核與生長。
總而言之,聚羧酸減水劑對水泥水化進程的作用機理如下:聚羧酸減水劑分子吸附于水泥顆粒表面后形成吸附層,導致水泥礦物溶出速率降低,使水泥水化迅速進入水化誘導期;通過羧基的配位作用降低溶液中離子濃度和聚羧酸減水劑在水化產物上的選擇性吸附,延緩水化產物的成核與生長,從而推遲水化加速期的形成。
聚羧酸減水劑如何影響水泥水化歷程。在實際應用過程中,由于不同工程對混凝土的具體要求不同,即對水泥的水化特性要求不同,如大體積混凝土與泵送混凝土需要延緩水泥水化進程,而具有早強或防凍要求的混凝土則需要加快水泥水化進程,因此,在應用聚羧酸減水劑時需要對其作出相應調整,可復配功能小料或按照具體要求進行聚羧酸減水劑分子結構設計。