消泡剂在聚羧酸盐减水剂复配中的应用研究

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[摘要]:许多聚羧酸盐减水剂表面活性高、保泡性好，直接用于混凝土时，混凝土含气量大、强度低，因此必需复配消泡剂使用，以降低混凝土含气量，提高混凝土强度。本文述及了四种消泡剂，油型、乳化型、溶解型和固体消泡剂在混凝土中的应用，重点研究了能稳定存在于聚梭酸盐中可溶解型消泡剂的性能。

聚羧酸盐减水剂是上个世纪90年代首先在日本、韩国等国家出现的新型减水剂，它具有加量少、减水率高、保坍性好和混凝土工作性能优异等其他减水剂无法比拟的优点，因此它刚刚出现就引起了国内外混凝土外加剂行业的密切关注。近儿年来，国内聚梭酸盐减水剂的发展异常迅速，其合成技术日益成熟，超分散性能的聚梭酸盐减水剂在市场上己经呼之欲出。现今聚梭酸盐减水剂所面临的最突出的问题有两个：提高聚梭酸盐减水剂对水泥的适应性和降低聚梭酸盐混凝土的含气量。前者是研发的最难点，一般来讲只能通过合成来解决。后者相对简单，可以通过合成，也可以通过复配来解决。 用合成的方法解决聚梭酸盐混凝土含气量大的问题，一般是在聚梭酸盐分子结构中引入基团，以调节减水剂的HLB值，提高其表面张力，通常情况该基团具有消泡分子特征。通过复配解决，一般是加入消泡剂。优选何种消泡剂，并使消泡剂与聚梭酸盐减水剂相溶是复配问题的难点。 众所周知，按Rose假说，只有不溶于体系的物质才起消泡作用，而溶解的物质都起稳泡作用，因此该消泡剂必需不溶于聚梭酸盐减水剂，但是又能在聚梭酸盐减水剂溶液中稳定的存在。本文通过大量的实验，优选了四种消泡剂，油型、乳化型、溶解型和固体消泡剂，并对其在混凝土中的应用性能进行了研究。

1. 原材料

聚梭酸盐减水剂：上海A,南吕B,日本C,韩国D,台湾E. 消泡剂：油型k,乳化型I,溶解型m.固体消泡剂n. 缓凝剂：葡萄糖酸钠，柠檬酸钠。 水泥：冀东P.0.42.5,琉璃河P 0.42.5,兴发P.0.42.5,北水P.0.42.5

2. 实验方法

水泥净浆流动度实验：按GB/T8077-2000《混凝土外加剂匀质性实验方法》，W/C比0.29,水泥用量为300g. 混凝土坍落度及损失：按GBJ80-85《普通混凝土拌和物性能试验方法》，30L混凝土。

3.结果讨论

3.1消泡剂在聚梭酸盐减水剂中的稳定性

消泡剂与聚梭酸盐减水剂复配使用的最难点就是与外加剂的相容性。按Rose假说，只有不溶于体系的物质才起消泡作用，而溶解的物质都起稳泡作用，因此消泡剂在减水剂中的最终状态一肯定是不溶解的。但是按北京市目前情况，搅拌站单独添加液态消泡剂的拌和工艺基本不可行的，一般要求消泡剂添加入聚梭酸盐减水剂中，这就对该体系的稳定性提出了更高的要求，该体系首先必需是均一的，以保证混凝土的质量稳定，其次考虑的贮存时间，它必须能长期存放而不分层。本文考察了四种消泡剂在聚梭酸盐减水剂体系中的稳定性具体如下表，1%加量。 由上表中可以看出，只有溶解型消泡剂m与聚梭酸盐减水剂有很好的相容性，其次是乳化型消泡剂I,其他两种消泡剂基本不能与聚梭酸盐减水剂相容。从使用角度来讲，k, n两种消泡剂只能单独添加，如果贮存时间短，可以使用I消泡剂，如果贮存时间长那只能使用m型消泡剂。

3.2消泡剂对水泥挣浆的影响

鉴于上述考虑，本文着重研究了溶解型消泡剂m对水泥和混凝土性能的影响。首先是水泥净浆流动度，W/C比0.29,冀东P.0.42. 5水泥用量为300g,减水剂0.20%xC,消泡剂x减水剂，具体数值见表2. 由上表可以看出消泡剂对水泥净浆流动度和流动度的经时损失基本没有影响，该消泡剂对聚梭配盐减水机有很好的适应性，它对五种聚梭酸盐减水剂都适应。 另外净浆实验中的儿个现象值得注意：

添加消泡剂以后净浆有泌水趋势，这从另一个侧面说明该体系的含气量变少了。

添加了消泡剂以后净浆表面气泡破裂速度明显加快。

水泥硬化后，内部气孔明显减少，如下图。尤其是肉眼可见的气孔基本不见，不加消泡剂的水泥硬化后，气孔多且不均匀。

3.3消泡剂对混凝土性能的影响

众所周知，聚梭酸盐减水剂有着良好的和易性能和保坍性能。但是真正应用到生产中的聚梭酸盐却远不是文章中报道的那么简单，和易性和保坍性与聚梭酸盐减水剂的掺量关系密切。然而经济角度看，使用昂贵的聚梭酸盐减水剂成本很高，其成本由聚梭酸盐减水剂的最小掺量决定，一般最小掺量在 0.18-0.22%×C，在这一范围内，其成本是搅拌站可以接受的，但是在这一范围内聚梭酸盐减水剂的适应性很差，很难体现‘良好的’和易性和保坍性能。因此笔者认为，聚梭酸盐的复配技术应该提到国内聚梭酸盐科研的日程上来，我们不能再一味的以为合成出来的产品就是万能的钥匙，有许多混凝土的问题还必须通过复配解决。就比如说本文所述及的含气量高的问题，是可以通过复配消泡剂来解决的。消泡剂对棍凝土性能的影响表现在两个方面：混凝土的工作性能和硬化后的性能。本文从坍落度及坍落度损失、含气量以及混凝土强度儿个方面来探讨消泡剂对混凝土的影响。

3.3.1坍落度及坍落度损失

配合比：W为170kg/m³, C为380 kg/m³, S为859 kg/m³, G为971 kg/m³,减水剂0.20%×C, 消泡剂m掺量、减水剂，水泥为琉璃河P.0.42.5 . 有上表可以看出，消泡剂m对坍落度及坍落度损失基本没有影响，在混凝土中和上述五种聚梭酸盐有良好的配伍性能。

3.3.2含气量

聚梭酸盐减水剂的含气量都很高，在加入了消泡剂后能大幅度降低混凝土的含气量。如下表所示。 有上表可以看出，日本的聚梭酸盐减水剂含气量较低，这可能是由于它在合成过程中加入了调节HLB值的组分，日本聚梭酸盐减水剂技术是世界上出现最早，也是目前最先进的，所以从合成上解决该问题是可能的。而韩国和国产聚按酸盐减水剂含气量较大，消泡剂对混凝土的含气量影响很大，3.3.3消泡剂对混凝强度的影响 混凝土的含气量对混凝土强度有不良影响，经典数据为每升高1%含气量混凝土强度下降5%,因此含气量过高是我们所不希望的。下表是配合比：W为160 kg/m³, C为483 kg/m³, S为668 kg/m³G为1089 kg/m³,减水剂0.20%×C,消泡剂m掺量、减水剂，水泥为琉璃河P 0.42.5的强度数据。它能大幅度的降低混凝土的含气量，抑制聚狡酸盐减水剂引气作用。 由上表可以看出，除日本外聚狡酸盐的强度普遍较低，加入消泡剂后强度提高10%以上，有的甚至提高到20%以上。这是因为消泡剂的加入大大降低了混凝土的含气量，从而提高了混凝土的强度。

4. 结论

混凝土中可以使用消泡剂，它不影响混凝土的工作性能，它能降低混凝土的含气量，提高混凝土强度。

聚梭酸盐减水剂含气量高的问题可以通过复配消泡剂解决，根据搅拌站的不同工艺可选抒油型、乳化型、溶解型和固体消泡剂。

溶解型消泡剂即能起到消泡作用，又能与聚按酸盐减水剂很好的相容在一起，因此能与聚梭酸盐一起配置高流动、高保坍、高强度的泵送剂。