混凝土減水劑是降低水泥用量、提高工業(yè)廢渣利用率、實現(xiàn)混凝土耐久性和高性能的技術(shù)途徑之一，也是混凝土向高科技領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵材料之一。而聚羧酸型減水劑（PC）由于其低毒、環(huán)保特點已成為目前發(fā)展最為迅速、市場潛力最大的一類高效減水劑。與傳統(tǒng)外加劑相比,由于具有優(yōu)異的分散性能、良好的坍落度保持能力已成為了世界性的研究熱點和發(fā)展重點。我國由于核電、水利、橋梁、隧道等大型基礎(chǔ)設(shè)施的興起，尤其是國家鐵路客運專線網(wǎng)工程的規(guī)劃實施，對高性能外加劑的市場需求也持續(xù)增長。雖然聚羧酸外加劑優(yōu)異的減水性能和良好坍落度保持能力已被業(yè)界廣泛認(rèn)可，但由于存在對水泥礦物組成、水泥細(xì)度、石膏形態(tài)和摻量、外加劑添加量、配合比、用水量以及混凝土拌合工藝具有極高的敏感度，嚴(yán)重影響了現(xiàn)有產(chǎn)品在工程中的廣泛應(yīng)用。特別是我國水泥種類繁多，集料質(zhì)量地區(qū)差異很大，往往造成新拌混凝土坍落度損失大，難以保證混凝土的質(zhì)量。那么只有根據(jù)當(dāng)?shù)禺?dāng)時各原材料的具體情況進行適配才能有效降低諸如此類問題的產(chǎn)生，因此就對減水劑的復(fù)配提出了很高的要求，在此本文就復(fù)配技術(shù)做一下淺顯的探討。

一 聚羧酸系減水劑概述

聚羧酸系減水劑是一種分子中含有羧基接枝共聚物的表面活性劑，其分子呈梳形，具有較高的空間位阻效應(yīng)。作為繼木質(zhì)素磺酸鹽類普通減水劑、萘系脂肪族、氨基磺酸鹽類等高效減水劑之后的第三代高性能減水劑，自2000年左右在國內(nèi)混凝土領(lǐng)域開始應(yīng)用以來，以其分子結(jié)構(gòu)設(shè)計性能好、高減水、低摻量、保坍性好、增強性好、含堿量低、對凝結(jié)時間影響小、與大多數(shù)水泥相容性好且無污染等優(yōu)點被視為最有發(fā)展?jié)摿Φ臏p水劑品種，且一直占據(jù)著國內(nèi)的新生市場。因此近10年來關(guān)于聚羧酸系減水劑的合成、研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用也一直是混凝土工程界的研究熱點和重點。

從2000年起我國混凝土工程界逐漸認(rèn)識聚羧酸系減水劑，到現(xiàn)在廣大鐵路系統(tǒng)混凝土工程和越來越多的海工工程、隧道重點工程以及市政重點工程的全面推薦應(yīng)用，聚羧酸系減水劑的用量快速遞增。

我國聚羧酸減水劑年用量的統(tǒng)計（包括進口和國產(chǎn)產(chǎn)品按20%濃度計）

聚羧酸系減水劑作為繼萘系、蜜胺系、脂肪族系和氨基磺酸鹽系減水劑之后研制生產(chǎn)成功的新型高效減水劑，以其在摻量較低時(固體摻量0.15%-0.25%)就能產(chǎn)生理想的減水和增強效果、對混凝土凝結(jié)時間影響較小、坍落度保持性較好、與水泥和摻合料適應(yīng)性相對較好、對混凝土干縮性影響較小(指通常不過分增加干縮)、生產(chǎn)過程中不使用甲醛和不排出廢液、SO₄^2-和Cl^-含量低等突出特點，從一開始就受到研究者和部分應(yīng)用者的推崇。目前，我國制定的《聚羧酸系高性能減水劑》JG/T 223-2007標(biāo)準(zhǔn)已于2007年12月1日起開始實施，而我國鐵道部科學(xué)技術(shù)司早在2006年9月印發(fā)的《客運專線高性能混凝土用外加劑產(chǎn)品檢驗細(xì)則》，主要就是為強制使用聚羧酸系減水劑實施的一次重要舉措。已經(jīng)修定完成的《混凝土外加劑》GB8076-2008標(biāo)準(zhǔn)中，也對聚羧酸系高性能減水劑的性能指標(biāo)和試驗方法做出了明確規(guī)定。

與萘系等高效減水劑相比，雖然聚羧酸減水劑在減水保坍環(huán)保等方面具有明顯優(yōu)勢，但在實際工程應(yīng)用中也存在一些技術(shù)難題，如減水效果對混凝土原材料、配合比、減水劑摻量依賴性很大，新拌混凝土性能對用水量很敏感，配制大流動性混凝土易離析分層，與其他的減水劑和改性組分相容性差，產(chǎn)品穩(wěn)定性不好，這極大的限制了聚羧酸系減水劑的廣泛應(yīng)用和發(fā)展。為克服聚羧酸系減水劑在應(yīng)用時存在的技術(shù)缺陷，或者為改善混凝土的某種或某幾種性能（和易性、保坍性、減少泌水、提高早強、低收縮等），就必須對其進行改性。實際中常用的改性辦法包括合成工藝和復(fù)配技術(shù)兩種，相比于合成工藝，復(fù)配方法具有操作簡單、成本低等優(yōu)點，因此在實際應(yīng)用中被廣泛的使用。聚羧酸系復(fù)配技術(shù)，就是將聚羧酸系減水劑與其他組分（如緩凝、消泡、引氣、早強等組分）按一定比例的組合復(fù)配，以達(dá)到各組分的協(xié)調(diào)疊加作用。

二 聚羧酸系減水劑的復(fù)配應(yīng)用

2.1聚羧酸系減水劑與緩凝組分的復(fù)配

聚羧酸系減水劑自身也對混凝土存在一定的緩凝作用，其遵循“吸附-絡(luò)合”機理。聚羧酸分子被吸附在水泥顆粒表面，阻止了C₃A的早期水化；減水劑分子與鈣離子形成絡(luò)合物，抑制了氫氧化鈣的結(jié)晶過程；減水劑分子中的親水基團與水分子形成氫鍵，生成締合分子束縛了水分子運動，從而降低水化反應(yīng)速度；上述因素共同作用促使水泥水化誘導(dǎo)期延長，形成緩凝作用。

目前常用的緩凝組分有葡萄糖酸鈉、檸檬酸（鈉）、無機磷酸鹽、有機磷酸鹽、糖鈣、木質(zhì)素等。通過幾種常用緩凝組分與聚羧酸減水劑復(fù)配，研究了復(fù)配后對混凝土的工作性、泌水率、含氣量和強度等性能的影響，實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)檸檬酸不適于與聚羧酸減水劑復(fù)合使用，檸檬酸鈉和葡萄糖酸鈉、木鈉與聚羧酸減水劑適應(yīng)性較好。也發(fā)現(xiàn)葡萄糖酸鈉與聚羧酸復(fù)配能夠改善水泥漿體流動性、提高膠砂強度、解決聚羧酸減水劑與水泥的適應(yīng)性問題。通過對常用的幾種緩凝劑與聚羧酸減水劑復(fù)配進行試驗研究發(fā)現(xiàn)：聚羧酸減水劑復(fù)配木鈉、焦磷酸鈉、三聚磷酸鈉、硼砂出現(xiàn)沉淀不適合實際應(yīng)用；復(fù)配葡萄糖酸鈉、檸檬酸鈉、六偏磷酸鈉保塑增強效果較好、對減水有增強、對28d強度均有下降。此外，聚羧酸復(fù)配緩凝劑會降低早期強度、增大泌水和含氣量。

綜上，聚羧酸系減水劑和緩凝組分復(fù)合后，復(fù)合體系的緩凝協(xié)調(diào)作用因組分而異，實際應(yīng)用中因根據(jù)緩凝組分種類和工程需求復(fù)配優(yōu)選。

2.2聚羧酸系減水劑與消泡引氣組分的復(fù)配

聚羧酸系減水劑表面活性高、保泡性好，在混凝土中會導(dǎo)致含氣量過大從而影響強度。因此實際使用時因根據(jù)施工和使用要求選取消泡組分降低含氣量，此外有時還需加入引氣成分保證混凝土內(nèi)部起泡的細(xì)小穩(wěn)定和均勻性，以滿足混凝土的使用性能。

（1）聚羧酸系減水劑—消泡劑

研究油型、乳化型、溶解型和固體消泡劑與聚羧酸系減水劑的復(fù)配效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)溶解型消泡劑能與聚羧酸系相容性好，可以復(fù)配出高流動高保坍高強的泵送劑；如果貯存時間短，乳化型也可以進行復(fù)配使用；而其他類消泡劑不宜復(fù)配，只能單摻使用。

（2）聚羧酸系減水劑—消泡劑—引氣劑

通過研究采用消泡劑、引氣劑和聚羧酸減水劑復(fù)配技術(shù)，優(yōu)選出滿足清水混凝土要求的復(fù)配減水劑體系。復(fù)配技術(shù)關(guān)鍵是消泡劑和引氣劑的摻量問題，通過優(yōu)選消泡劑和引氣劑摻量可以達(dá)到改善工作性、提高強度、增加致密性、減少起泡等性能要求。

（3）聚羧酸系減水劑—消泡劑—引氣劑—緩凝劑

采用聚羧酸系減水劑和消泡劑、引氣劑、緩凝劑的復(fù)配技術(shù)，通過調(diào)節(jié)各組分的摻量，達(dá)到復(fù)合體系對混凝土和易性、保坍性和凝結(jié)時間的協(xié)同疊加作用。試驗發(fā)現(xiàn)消泡劑摻量控制在聚羧酸系減水劑質(zhì)量的0.2%時可有效消除起泡提高強度，引氣劑可控制在聚羧酸系減水劑質(zhì)量的0.3%可顯著改善保坍性，緩凝劑（葡萄糖酸鈉）為聚羧酸系減水劑質(zhì)量的0.4%時效果較好。

2.3聚羧酸系減水劑與早強組分復(fù)配

隨著聚羧酸系減水劑應(yīng)用的廣泛化，實際工程中對混凝土的早強要求越來越突出，因此早強型聚羧酸高效減水劑一直是滿足早強性能混凝土的研究重點。早強型聚羧酸減水劑可有早強劑和聚羧酸減水劑復(fù)配而成，常用早強劑主要包括強電解質(zhì)無機鹽類早強劑（硫酸鹽、硫酸復(fù)鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、氯鹽等）和水溶性有機化合物（三乙醇胺、甲酸鹽、乙酸鹽等）及其復(fù)合物。

通過對MPEG型聚羧酸減水劑和5種早強劑復(fù)配研究發(fā)現(xiàn)：硫酸鈉早強劑與聚羧酸減水劑相容性很差且使水泥早期強度下降；硝酸鈣、亞硝酸鈉、三乙醇胺和三異丙醇胺與聚羧酸復(fù)配使凈漿流動度保持能力顯著下降，但都可以提高水泥早強強度，但是其效果因早強劑種類略有差異，其中三乙醇胺增強作用最明顯。通過聚羧酸減水劑和早強劑復(fù)配研究發(fā)現(xiàn)：NaCl、CaCl₂、NaNO₂、NaNO₃等早強劑與聚羧酸復(fù)配性能良好，摻入一定量早強劑后，復(fù)配體系對新拌混凝土流動性和保塑性能幾乎無不利影響，但都能明顯提高混凝土各齡期強度；而Na₂SO₄、Na₂S₂O₃復(fù)配后會降低流動性和保塑性，但對混凝土則同樣有明顯的增強作用。

結(jié)論

雖然聚羧酸系外加劑具有的優(yōu)異性能已被業(yè)界廣泛認(rèn)可，但由于存在對水泥礦物組成、水泥細(xì)度、石膏形態(tài)和摻量、外加劑添加量、配合比、用水量以及混凝土拌合工藝具有極高的敏感度，嚴(yán)重影響現(xiàn)有產(chǎn)品在工程中的廣泛應(yīng)用。特別是我國水泥種類繁多，集料質(zhì)量地區(qū)差異很大，往往造成新拌混凝土坍落度損失大，難以保證混凝土的質(zhì)量。因此不僅需對聚羧酸系減水劑作用機理和應(yīng)用深入研究，還需從機理和性能上研究其余其他外加劑之間的相容性和作用機理，以便為復(fù)配技術(shù)提供理論和試驗依據(jù)，從而促進符合實際工程應(yīng)用的高性能低成本的新產(chǎn)品研發(fā)，最終實現(xiàn)加快聚羧酸系減水劑應(yīng)用和推廣的目的。