常见的对聚羧酸减水剂性能的描述是:减水率高、与水泥适应性非常好、混凝土和易性好、一小时坍落度无损失等。事实上,胶凝材料成分复杂多变,从吸附一分散机理看,任何外加剂都不可能适应所有情况,聚羧酸外加剂与水泥适应性好也是与萘系减水剂相对比较而言的。
混凝土工作性,总体上可分为流动性指标和稳定性指标。掺加聚羧酸减水剂的混凝土和易性比较好,在较高的掺量或较高用水量时也不会发生明显的离析、泌水,混凝土在模板中的沉降也较小,也就是说从稳定性指标来说,聚羧酸减水剂与水泥的适应性要明显好于萘系减水剂。但从流动性指标来说,并不尽然。
( 1 )聚羧酸减水剂的适应性与其掺量直接相关
我们都知道,萘系减水剂掺量较高的高标号混凝土流动性较好,坍落度损失较小;但中低标号混凝土往往流动性差,坍损也较大,而适当增加掺量是改善适应性的最有效措施。聚羧酸外加剂同样如此,笔者用北京地区常用的胶凝材料和骨料配制 C30 混凝土,外加剂用聚羧酸减水剂,结果发现:减水剂掺量 ( 折固 ) 在 0.13 % ~0.15 %间时,混凝土都能获得较好的流动性,但坍落度损失普遍较大,不管复配哪种常用缓凝剂,加多大剂量,当减水剂掺量达到 0.16 %后,大部分混凝土 1 小时后都能保持较好的流动性。
(2) 与萘系减水剂适应性差的水泥一般与聚羧酸减水剂适应性也较差
一般说来,碱含量高、铝酸盐含量高或细度高的水泥需水量大。萘系减水剂的掺量较高,坍落度损失较大,同样,用聚羧酸减水剂也有相同的规律。某些掺加萘系减水剂有滞后泌水现象的水泥,改用聚羧酸减水剂同样会泌水,但程度稍轻。若水泥由于石膏原因存在非正常坍落度损失 ( 混凝土在出机几分钟后即失去流动性 ) ,用聚羧酸减水剂也不会有改观,只能同时补充硫酸根离子才能从根本上解决,这跟萘系减水剂是一致的。
(3) 某一具体的聚羧酸产品的"适应面"不及萘系产品
萘系产品是由相同原材料在相同工艺条件下合成的结构性能相同的产品,聚羧酸减水剂是由不同种原材料在不同工艺条件下合成的具有相类似分子结构的一类产品。萘系产品的不同主要体现在原材料的品质和工艺条件的稳定性上,而聚羧酸产品的不同基于化学分子结构的不同。具体到应用上,萘系产品对不同情况的适应性更多表现在最佳掺量在一定范围内的波动或坍落度损失值的相对大小。对于某一具体聚羧酸产品,情况截然不同:如果该产品能适应混凝土材料,混凝土状态会很好,坍损也小;若不能适应混凝土材料,则结果就不是程度的不同了,而可能是完全失效,这时必须换用另一种类型的产品才能解决。事实上这样的情况经常发生,特别是用北方原材料,可能原因是水泥矿物、微量元素或助磨剂等。也就是说从"适应面"上说,某一特定的聚羧酸产品的适应性不及萘系产品。
一般而言,减水剂减水率越高,则在其有效掺量区间内拌和物流动度对掺量越敏感。因此,许多工程技术工作者凭直觉认为聚羧酸减水剂应用时太敏感,并以此强调计量、混凝土生产与控制的困难性。这样理解的前提是将减水剂折算成纯固体,看纯固体掺量的增加对混凝土流动性能的改善。举例来说:对普通标号的泵送混凝土,萘系减水剂掺量在 0.65 %~ 0.85 %的区间内能使混凝土的工作性能达到最佳,而聚羧酸减水剂的掺量区间是 0.14 % ~0.18 %。萘系减水剂的掺量变化范围是 0.2 %左右,聚羧酸减水剂的掺量范围是 0.04 %左右,从这个意义上说,羧酸减水剂确实比萘系减水剂敏感的多。