外加劑作用機(jī)理，外加劑的主要功能
外加劑作用機(jī)理
廣義的來(lái)講，外加劑是指所有可以添加到混凝土中，對(duì)混凝土拌合物或硬化混凝土起到一定功能性作用的添加劑。對(duì)大部分混凝土企業(yè)或施工單位來(lái)講，外加劑就是能保障混凝土施工過(guò)程中具有良好的工作性，硬化后能保證設(shè)計(jì)強(qiáng)度及耐久性的一種添加劑，可以認(rèn)為就是比較狹義的減水劑或摻有一定緩凝、引氣組分的泵送劑。
作為目前我國(guó)主流的高效減水劑的作用機(jī)理都是陰離子型表面活性劑，通過(guò)憎水基定向吸附在水泥顆粒的表面，親水基指向溶液，在水泥顆粒表面構(gòu)成單分子或多分子吸附膜，在同性電荷排斥力作用下，釋放出包裹在水泥絮凝結(jié)構(gòu)中的自由水，達(dá)到減水的目的。所以這代減水劑的中的所有類型，都是以離子型靜電排斥為共性的，但因不同母體是用不同的原料和工藝合成的，在性能上是會(huì)有一定差異的，這就導(dǎo)致不同母體的減水劑因?qū)λ嗟挠绊懖煌?/p>
外加劑廠家會(huì)利用大多數(shù)工程技術(shù)人員對(duì)外加劑的認(rèn)識(shí)不足，利用母體性能的差異化，根據(jù)客戶的要求復(fù)配出“符合”技術(shù)檢測(cè)指標(biāo)要求的減水劑。還有以聚羧酸鹽為代表的高性能減水劑作為一種最新型的減水劑，以空間位阻為作用機(jī)理，以分子設(shè)計(jì)理論為合成基礎(chǔ)，從理論上來(lái)講，可以形成數(shù)以萬(wàn)計(jì)的不同分子類型的產(chǎn)品，所以也就導(dǎo)致了聚羧酸的產(chǎn)品千差萬(wàn)別，客戶單位很難通過(guò)簡(jiǎn)單的檢測(cè)輕易的判斷出產(chǎn)品的性能，往往出現(xiàn)錯(cuò)判或誤判產(chǎn)品，把真正具有好的性能的產(chǎn)品給拒絕掉，無(wú)意間選擇了一些檢測(cè)指標(biāo)表現(xiàn)良好，而使用性能表現(xiàn)中庸的產(chǎn)品
外加劑類型及性能大盤點(diǎn)
1高效系
目前在市場(chǎng)上用的高效減水劑因合成所用原材料不同，大至存在著這樣幾個(gè)類型。
1.1 萘系減水劑
萘系減水劑是由日本花王石堿公司的服部健一于1962年研制成功的，也是市場(chǎng)化和技術(shù)應(yīng)用最為充分的高效減水劑。外加劑國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)1997版本，性能指標(biāo)及檢測(cè)方式都是以此種外加劑為核心來(lái)制定的。所以說(shuō)，目前的大部分工程技術(shù)人員對(duì)檢測(cè)上的認(rèn)識(shí)及理解，都是建立在對(duì)萘系減水劑認(rèn)識(shí)程度的基礎(chǔ)上的。
因前上個(gè)版本規(guī)范的制定所用的主體樣品是萘系減水劑，也就表明了現(xiàn)在使用的大多數(shù)檢測(cè)方法都能比較準(zhǔn)確的反應(yīng)萘系減水劑的真實(shí)性能。其他不同母體減水劑的指標(biāo)性能偏差，也是以萘系減水劑為參照物來(lái)對(duì)比的。所以說(shuō)，外加劑驗(yàn)收所常用的如凈漿流動(dòng)度及適應(yīng)性、砂漿減水率等方法，對(duì)純萘系減水劑來(lái)說(shuō)，檢測(cè)出的數(shù)據(jù)，和混凝土的相關(guān)性比較強(qiáng)，根據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系能真實(shí)的反應(yīng)出在混凝土中的應(yīng)用效果。參加試驗(yàn)檢測(cè)考試加微信：13527870418開通微試驗(yàn)題庫(kù)。
1.2 脂肪族系減水劑
脂肪族系減水劑就是就是磺化丙酮甲醛縮聚物類減水劑，在早期因其耐高溫性主要作為油井水泥分散劑來(lái)使用。作為高效減水劑成為市場(chǎng)的主流，是在2010年前后，因工業(yè)萘價(jià)格大幅度攀升，及合成脂肪族減水劑的丙酮價(jià)格下降，性價(jià)比凸顯，逐漸在各廠家合成應(yīng)用，達(dá)到比較大的市場(chǎng)份額。
脂肪族系減水劑與萘系減水劑相比，具有低摻量下即可以達(dá)到較大的減水率，與萘系相比，飽和點(diǎn)摻量降低40%以上。在檢測(cè)結(jié)果上，脂肪族系已經(jīng)表現(xiàn)出與萘系減水劑的差異性。混凝土減水率基本一致的情況下，脂肪族系減水劑的凈漿流動(dòng)度要比萘系的大許多，而砂漿減水率則比萘系的稍差些。從混凝土上來(lái)對(duì)比，脂肪族系減水劑的混凝土和易性要比萘系的差一些，混凝土坍落度損失上，大多數(shù)情況下比萘系的稍快些。
1.3 蒽系及洗油類減水劑
蒽和萘都是芳香烴化合物，洗油是一種以甲基萘化合物為主的混合物。用這兩種原料來(lái)合成外加劑也是因?yàn)檩恋某杀敬蠓忍嵘饧觿S家研發(fā)出的替代類型。
這兩種減水劑的合成工藝類似于萘系，產(chǎn)品性能上也類似于萘系。在檢測(cè)上，凈漿流動(dòng)性上比萘系的持平或稍差，但砂漿減水率要比萘系的稍高些，這是因?yàn)檫@兩種系列的母體混凝土含氣量比萘系的要高一些，尤其是洗油類產(chǎn)品，因在萘的α位上有一個(gè)甲基，合成出的母體的含氣量高一些，有利于砂漿減水率的提高。在混凝土性能上，一般等級(jí)普通混凝土配比上不易比較出與萘系的差別，但對(duì)高強(qiáng)度等級(jí)的混凝土是不宜使用此兩種母體的減水劑的，因?yàn)檫@兩種外加劑對(duì)強(qiáng)度的增長(zhǎng)貢獻(xiàn)度是小于萘系及脂肪族系的。
1.4 氨基磺酸鹽系減水劑
氨基磺酸鹽系高效減水劑是市場(chǎng)上一直存在但使用量不是很大的一種類型。在沒(méi)有聚羧酸減水劑的時(shí)候，氨基磺酸鹽系減水劑的減水率是高效減水劑中最高的一個(gè)產(chǎn)品，所以主要用在高強(qiáng)、超高強(qiáng)、自密實(shí)混凝土中，但因它原料價(jià)格及合成成本較高，在市場(chǎng)上的使用是有限的。參加試驗(yàn)檢測(cè)考試加微信：13527870418開通微試驗(yàn)題庫(kù)。
氨基磺酸鹽系減水劑的摻量比脂肪族系的還要稍低一些，對(duì)凈漿流動(dòng)度及水泥適應(yīng)性檢測(cè)是非常有利的，但砂漿減水率不一定能真實(shí)地反應(yīng)出它的減水率。在混凝土檢測(cè)中，按照規(guī)范規(guī)定來(lái)檢，不一定能真實(shí)的顯現(xiàn)出它的減水率優(yōu)勢(shì)，但在混凝土配比中，尤其是低水膠比高強(qiáng)度配比中，它的減水率效果表現(xiàn)的最為明顯，能明顯的做出其他高效減水劑所不能呈現(xiàn)的流動(dòng)性。這種減水劑也不宜用在有蒸養(yǎng)要求的預(yù)制構(gòu)件中，因其含有羥基的原因，對(duì)混凝土有一定的緩凝作用。
2聚羧酸系
聚羧酸減水劑
聚羧酸減水劑作為最新型的第三代減水劑，減水率及耐久性上都比第二代減水劑要好很多，又因其生產(chǎn)及使用的綠色環(huán)保性，對(duì)混凝土的副作用小，代表了混凝土外加劑今后的發(fā)展方向[3]。
聚羧酸減水劑對(duì)水泥的適應(yīng)性要比第二代減水劑好很多，但因?qū)Σ牧系拿舾行员雀咝p水劑要大的多，容易受到泥粉的吸附，且不同種類的泥土對(duì)聚羧酸的吸附量相差很大，技術(shù)人員對(duì)它的認(rèn)識(shí)還存有一定的不足，使用范圍還比較受限，前些年只在重要工程或混凝土性能要求較高時(shí)使用。隨著建設(shè)對(duì)質(zhì)量要求的提高，國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視，混凝土企業(yè)的綠色化進(jìn)程，聚羧酸外加劑因有在性能和環(huán)保方面的多重優(yōu)勢(shì)，在一些大城市的建設(shè)中及一些管理較好的企業(yè)開始逐步推廣。
目前，市場(chǎng)上的聚羧酸按合成所用的單體不同可以分為甲氧基聚乙二醇（MPEG）、烯丙基聚氧乙烯醚（APEG）、異戊烯基聚氧乙烯醚（IPEG）、甲基烯丙基聚氧乙烯醚（TPEG）、乙烯基聚氧乙烯醚（VPEG）及聚酰胺或乙烯亞胺類單體所合成的兩性系列。
基于分子設(shè)計(jì)理論，按功能需求，聚羧酸合成所用的單體可以做到千變?nèi)f化，與之對(duì)應(yīng)的聚羧酸性能也是千差萬(wàn)別。在這樣一個(gè)可設(shè)計(jì)理論中，僅通過(guò)簡(jiǎn)單的凈漿流動(dòng)度或砂漿減水率來(lái)判斷出聚羧酸產(chǎn)品的真正性能優(yōu)勢(shì)，就顯得不切實(shí)際了，就是基于這樣的一個(gè)原因，國(guó)家規(guī)范GB8076-2008《混凝土外加劑》版本在制定時(shí)，取消了勻質(zhì)性要求中的凈漿流動(dòng)度及砂漿減水率技術(shù)指標(biāo)。也可以說(shuō)聚羧酸的產(chǎn)品的應(yīng)用，打破了原有的檢測(cè)體系及判斷產(chǎn)品性能好壞的思維方式。
在僅有水、水泥及外加劑的凈漿流動(dòng)度及適應(yīng)性檢測(cè)中，大多數(shù)減水型聚羧酸產(chǎn)品對(duì)檢測(cè)指標(biāo)呈現(xiàn)都是非常有利的，且適應(yīng)性結(jié)果也大都比第二代減水劑要好，但那些主要起保坍作用的母體或保坍組分比較多的聚羧酸產(chǎn)品，初始流動(dòng)度往往就不是很理想，甚至?xí)霈F(xiàn)流動(dòng)度打不開的情況，但這并不能否認(rèn)這類產(chǎn)品的優(yōu)異性能，因在混凝土中，此類產(chǎn)品就能展現(xiàn)出性能優(yōu)勢(shì)。同樣，在砂漿減水率檢測(cè)中，也因聚羧酸母體性能的差異化不能準(zhǔn)確的反應(yīng)出產(chǎn)品的真實(shí)性能。
3復(fù)配系
3.1 各種復(fù)配助劑
在現(xiàn)在市場(chǎng)上所用的外加劑中，不管是依什么母體來(lái)復(fù)配的，都要根據(jù)各企業(yè)的材料狀況、使用要求及當(dāng)?shù)氐臍鉁厍闆r，復(fù)合一定量的緩凝劑、引氣劑或消泡劑。如果說(shuō)外加劑在混凝土中能起四兩撥千斤的作用，這些助劑的復(fù)合使用在很多時(shí)候也能對(duì)外加劑起著關(guān)鍵性的調(diào)節(jié)作用，尤其是對(duì)第二代減水劑。
3.2 緩凝劑
預(yù)拌混凝土企業(yè)為了混凝土輸送及配合施工單位施工，是需要混凝土有一定凝結(jié)時(shí)間延遲的，這就要求外加劑企業(yè)在復(fù)配外加劑時(shí)復(fù)合一定量的的緩凝劑。能起緩凝作用的各種有機(jī)或無(wú)機(jī)化合物非常多，結(jié)合它們的市場(chǎng)價(jià)格及在外加劑中的功效，在各個(gè)外加劑企業(yè)主要采用的就不是很多了，常用的有蔗糖、葡萄糖、麥芽糊精、葡萄糖酸鈉、偏磷酸鹽等一些種類。參加試驗(yàn)檢測(cè)考試加微信：13527870418開通微試驗(yàn)題庫(kù)。
各種緩凝劑在復(fù)配時(shí)，起主要的作用就是為了緩凝，但又因這些緩凝劑的作用機(jī)理不完全相同或?qū)λ嗟倪m用性不同，就會(huì)表現(xiàn)出對(duì)檢測(cè)指標(biāo)的影響及混凝土性能的影響。比如常見的葡萄糖酸鈉的使用有利于凈漿流動(dòng)度的提高，而葡萄糖和麥芽糊精對(duì)水泥適應(yīng)性有較好的調(diào)節(jié)作用。
3.3 引氣劑和消泡劑
因萘系及脂肪族系減水劑等二代減水劑母體不具有引氣性能，所以外加劑在復(fù)配時(shí)，考慮到混凝土的和易性和耐久性，要復(fù)合一定量的引氣劑。聚羧酸母體大都具有一定的引氣性能，外加劑復(fù)配時(shí)要使用一定量的消泡劑來(lái)消除母體所產(chǎn)生的不穩(wěn)定氣泡。
外加劑的引氣量能適當(dāng)提高外加劑減水率，有利于混凝土的和易性。在僅有水、水泥、外加劑和標(biāo)準(zhǔn)砂的砂漿減水率檢測(cè)中，引氣量大小對(duì)砂漿減水率的影響是比較大的，通常情況下，提高引氣劑的使用量，就能明顯的提高砂漿減水率，這是因?yàn)樵谶@個(gè)檢測(cè)體系中，各種材料都比較穩(wěn)定，尤其是ISO標(biāo)準(zhǔn)砂，無(wú)任何含泥且級(jí)配良好，有利于引氣劑發(fā)揮它的效能。而通過(guò)檢測(cè)的外加劑在混凝土中應(yīng)用時(shí)，因影響因素比較多，砂石料也不那么理想了，引氣劑的作用弱化，摻有引氣的外加劑就不能像砂漿檢測(cè)那樣顯示出優(yōu)勢(shì)，就表現(xiàn)出在這種材料狀況下的真正減水率，而不是檢測(cè)驗(yàn)收中所呈現(xiàn)的減水率。
