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聚羧酸減水劑作為一種綠色環(huán)保的新型高性能混凝土外加劑，其研發(fā)和推廣一直是混凝土材料科學(xué)中的研究熱點(diǎn)，并憑借高減水、高保坍、超塑化、低收縮、高增強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)在減水劑市場(chǎng)占據(jù)著舉足輕重的地位，在高鐵、公路、核電、水電、大壩、橋梁等水泥混凝土工程中發(fā)揮了重要作用。作為一種水泥分散劑，聚羧酸減水劑是如何影響水泥水化進(jìn)程的呢？
聚羧酸減水劑主要通過(guò)在水泥顆粒表面的吸附而對(duì)水泥水化產(chǎn)生調(diào)控作用，對(duì)水泥漿體的性質(zhì)產(chǎn)生一系列重要的影響，主要包括：①延長(zhǎng)水泥水化誘導(dǎo)前期時(shí)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(dòng)；④使水泥漿體剪切屈服應(yīng)力與塑性粘度降低；⑤有效減緩水泥礦物的水化速率和放熱速率，提高混凝土體積穩(wěn)定性；⑥良好的減水作用提高了混凝土的密實(shí)性及強(qiáng)度。
有研究表明，不同水化體系中鈣礬石相的生長(zhǎng)速率在很大程度上取決于外加劑，添加減水劑后的水泥水化初期體系中結(jié)晶鈣釩石的量遠(yuǎn)低于空白體系，這說(shuō)明減水劑除了通過(guò)吸附包裹在水泥礦物表面來(lái)降低水泥水化初期的反應(yīng)速率外，溶液中的減水劑分子還有可能與新生態(tài)的鈣釩石或溶液中的Ca2+發(fā)生作用，從而對(duì)結(jié)晶鈣釩石晶體的生長(zhǎng)產(chǎn)生不利影響。
聚羧酸減水劑除了可以通過(guò)吸附作用阻止水泥礦物溶出外，還能通過(guò)羧基配位作用影響水泥水化進(jìn)程。通過(guò)測(cè)量水泥漿體水化熱研究聚羧酸減水劑對(duì)水泥水化的影響，結(jié)果表明，隨聚羧酸減水劑摻量提高，水泥水化誘導(dǎo)期明顯延長(zhǎng)，而AFt轉(zhuǎn)變?yōu)锳Fm的放熱肩峰卻變化不大。聚羧酸減水劑可以與液相中的Ca2+形成配合物從而降低Ca2+濃度，進(jìn)而阻礙水化產(chǎn)物的成核與生長(zhǎng)。
聚羧酸減水劑不僅對(duì)水泥水化進(jìn)程具有調(diào)控作用，對(duì)特定水化產(chǎn)物的形貌也會(huì)產(chǎn)生影響。通過(guò)化學(xué)法合成水化產(chǎn)物時(shí)發(fā)現(xiàn)：Zeta電位為正的水化產(chǎn)物形貌明顯發(fā)生變化，如高硫型硫鋁酸鈣從細(xì)長(zhǎng)棒狀結(jié)構(gòu)變成緊密針狀結(jié)構(gòu)；而Zeta電位為負(fù)或者接近于0的水化產(chǎn)物，如鉀石膏、氫氧鈣石等形貌則沒(méi)有明顯變化。這是因?yàn)?，一方面聚羧酸減水劑加速了水化產(chǎn)物晶核形成的速率；另一方面聚羧酸減水劑在特定晶面上的吸附阻礙了水化產(chǎn)物的正常生長(zhǎng)，而聚羧酸減水劑對(duì)Zeta電位為負(fù)或接近于0的水化產(chǎn)物沒(méi)有明顯吸附。
總而言之，聚羧酸減水劑分子吸附于水泥顆粒表面后形成吸附層，導(dǎo)致水泥礦物溶出速率降低，使水泥水化迅速進(jìn)入水化誘導(dǎo)期；通過(guò)羧基配位作用降低溶液中離子濃度和聚羧酸減水劑在水化產(chǎn)物上的選擇性吸附，延緩水化產(chǎn)物的成核與生長(zhǎng)，從而推遲水化加速期的形成。
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