聚羧酸系高效减水剂

聚羧酸系高效减水剂（精选8篇）

聚羧酸系高效减水剂 篇1

聚羧酸系高效减水剂掺量低、减水率高、坍落度保持能力强, 对混凝土增强效果显著, 能降低混凝土收缩, 有害物质含量极低, 这些技术性能特点赋予混凝土出色的工作性、良好的强度发展以及优异的耐久性[1,2,3,4], 十分符合现代混凝土工程的需要, 具有综合的技术性能及环保优势。

本文采用自制大单体MPEG-1500MAA, 通过水溶液共聚反应合成聚羧酸系高效减水剂, 着重研究了不同氧化还原引发体系下, 反应温度、反应物掺量等对减水剂性能的影响。

1 试验部分

1.1 试验原料

聚乙二醇单甲醚-1500甲基丙烯酸酯MPEG-1500MAA, 自制;甲基丙烯磺酸钠SMAS工业级;甲基丙烯酸MAA, 分析纯;过硫酸铵PASM, 分析纯;过氧化氢, 分析纯;亚硫酸氢钠;硫酸亚铁;氢氧化钠;蒸馏水。

1.2 合成工艺

将一定量蒸馏水溶解SMAS后加入到四口瓶中, 待温度升至设定值时, 通入氮气并搅拌, 开始滴加MPEG-1500MAA及MAA混合溶液1~2h和PASM溶液2~3h, 恒温反应2~3h, 冷却至室温, 加入40%浓度的NaOH溶液, 将减水剂PH值调至6~7, 得到约40%浓度的红棕色聚羧酸高效减水剂。

在采用氧化还原引发体系时, 需先将过硫酸铵等氧化剂与SMAS溶解后加入四口瓶中, 通入氮气搅拌, 同时滴加MPEG-1500MAA及MAA混合溶液1~2h和还原剂 (如亚硫酸氢钠) 溶液2~3h, 后面操作同上。

1.3 水泥净浆流动度测试方法

采用重庆拉法基水泥有限公司生产的P.O42.5R水泥, 按照《混凝土外加剂匀质性试验方法》 (GB/T8077-2000) 测定水泥净浆流动度。实验条件为:W/C=0.29, 外加剂掺量为水泥用量的0.3%, 测定水泥净浆在玻璃板上30s内流动度作为初始流动度, 并分别测其30min、60min净浆流动度。

2 结果与讨论

2.1 SMAS掺量对水泥净浆流动度的影响

在PASM的用量为MPEG-1500MAA的2wt%, MAA与MPEG-1500MAA的摩尔比为5:1, 反应温度为80℃, 调整SMAS与MPEG-1500MAA的摩尔比为0.3~0.9:1的条件下合成减水剂, 并分别测其0min、30min、60min净浆流动度, 结果见图1。

由图1可以看出, 随着甲基丙烯磺酸钠用量的增加, 制得的聚羧酸高性能减水剂的水泥净浆流动度逐渐增大, 当其摩尔比为0.5时达到最佳;继续增加SMAS用量将使减水剂对水泥的分散性能出现明显的下降, 从图1可以看出, SMAS的用量对减水剂分散保持性能没有显著的影响[5,6]。

2.2 MAA掺量对水泥净浆流动度的影响

在PASM的用量为MPEG-1500MAA的2wt%, SMAS与MPEG-1500MAA的摩尔比为0.5:1, 反应温度为80℃, 调整MAA与MPEG-1500MAA的摩尔比2~7:1的条件下合成减水剂, 并分别测其0min、30min、60min净浆流动度, 结果见图2。

由图2可以看出, 随着MAA用量的增加, 减水剂的分散性能增强, 但保持分散性的能力降低;在MAA摩尔比为4时, 减水剂的初始分散性以及分散保持性都较强, 但MAA摩尔比为5时, 减水剂分散保持性已有所降低, 当摩尔比超过6时, 减水剂分散性及分散保持性均大大降低。

2.3 PASM掺量与浓度对水泥净浆流动度的影响

在保持SMAS与MPEG-1500MAA的摩尔比为0.5:1, MAA与MPEG-1500MAA的摩尔比4:1, 反应温度为80℃, 调整PASM的用量为MPEG-1500MAA的1~4wt%, 配制浓度为5~15%时, 分别对合成减水剂的0min、30min、60min净浆流动度测定结果见图3、图4。

由图3可见, 随着PASM用量的增加, 减水剂的分散效果提高, 当PASM用量增加到单体用量的2%时, 减水剂的分散性及分散保持性均最佳。由图4可知, 随着PASM浓度的增高, 减水剂对水泥净浆分散性增大, 在浓度为10%左右达到最佳, 而PASM浓度对减水剂分散保持性没有显著影响。这可能是因为[7,8,9]:引发剂用量和浓度与聚合物的分子量的大小密切相关, 引发剂用量较少时, 自由基聚合速率大, 聚合物分子量大;相反, 引发剂用量较多时, 自由基聚合速率小, 聚合物分子量小。引发剂浓度越高, 减水剂分子量越小;相反引发剂浓度越低, 减水剂分子量越大, 而减水剂的分子量过大或过小都对其分散性能有显著的影响。分子量过小, 不利于减水剂空间位阻效应的发挥;分子量过大, 则容易产生絮凝现象, 导致水泥净浆粘度增大、流动性降低。

2.4 反应温度对水泥净浆流动度的影响

保持SMAS与MPEG-1500MAA摩尔比为0.5:1, MAA与MPEG-1500MAA的摩尔比4:1, PASM的用量为MPEG-1500MAA的2wt%, 浓度为10%, 调整反应温度在60~90℃, 所合成减水剂的初始净浆流动度测定结果见图5。

由图5可以看出, 在80~85℃时合成的减水剂分散性较好。因为温度越高, 引发剂分解越快, 半衰期越短, 溶剂中自由基浓度较高, 生成聚合物的分子量越小;反之温度越低, 引发剂分解越慢, 半衰期越长, 溶剂中自由基浓度越低, 生成聚合物的分子量越大[10,11]。聚合物分子量对减水剂性能影响的原因如2.3中所述。

2.5 氧化还原引发体系合成减水剂对水泥净浆流动度的影响

氧化还原引发体系[12]可以产生自由基, 引发单体聚合, 该体系的活化能低, 在较低温度下也能获得较快的反应速率。这类体系的组分可以是无机或有机化合物, 性质可以是水溶性或油溶性, 根据聚合方法而定, 水溶性氧化还原引发体系中, 氧化剂组分有过氧化氢, 过硫酸盐, 氢过氧化物等, 还原剂有无机还原剂 (Fe2+, Cu+, NaHSO3, Na SO3, Na2S2O3等) 和有机还原剂 (醇, 胺, 草酸, 葡萄糖等) 。

本试验是水溶性聚合反应体系, 选用过硫酸铵—亚硫酸氢钠、过硫酸铵—亚硫酸氢钠—亚铁盐、过氧化氢—亚硫酸氢钠—亚铁盐三种氧化还原引发体系, 按氧化还原引发体系总体掺量为大单体质量分数的2%, 在氧化剂与还原剂不同摩尔比、不同温度下反应5~6h左右, 对合成减水剂的分散性能进行了对比试验, 从而确定最低反应温度。

2.5.1 过硫酸铵—亚硫酸氢钠体系对水泥净浆流动度的影响

由图6可以看出, 过硫酸铵—亚硫酸氢钠氧化还原引发体系中, 过硫酸铵与亚硫酸氢钠的摩尔比在1:1~1:2之间时, 合成的减水剂分散性能最好, 而随着其过硫酸铵用量的增加, 分散性和分散保持性能均显著降低, 随着亚硫酸氢钠用量的增加, 尽管其分散性能有所提高, 但减水剂极不稳定, 并产生恶臭气味, 因此本体系确定过硫酸铵与亚硫酸氢钠的最佳摩尔比为1.5:1。由图7可以看出, 在确定过硫酸铵与亚硫酸氢钠的摩尔比为1.5:1情况下, 降低反应温度, 在60℃时减水剂仍然有较好的分散性与分散保持性能, 当温度降低为50℃时, 合成减水剂初始流动度为0mm, 表明其没有发生共聚反应。

2.5.2 过硫酸铵—亚硫酸氢钠—亚铁盐体系对水泥净浆流动度的影响

在过硫酸铵—亚硫酸氢钠—亚铁盐氧化还原引发体系中, 确定反应温度为60℃, 在亚硫酸氢钠与过硫酸铵摩尔比为0.5, 亚铁盐与过硫酸铵摩尔比在0.01:1~0.07:1时, 以及在亚铁盐与过硫酸铵摩尔比为0.05, 亚硫酸氢钠与过硫酸铵摩尔比在0.2:1~1.5:1时, 合成减水剂的分散性及分散保持性分别见图8、图9;并在确定亚硫酸氢钠:亚铁盐:过硫酸铵为0.5:0.05:1时, 调整反应温度为40~70℃, 合成减水剂分散性及分散保持性见图10。

由图8可以看出, 随着亚铁盐用量的增加, 减水剂分散性能与分散保持性能均增大, 在其与过硫酸铵摩尔比为0.05时, 达到最佳。由图9可以看出, 亚硫酸氢钠与过硫酸铵摩尔比在0.5~1.2时, 分散性与分散保持性能相差不大, 而在0.5时达到最佳。由图10可以看出, 固定体系摩尔比情况下, 随着反应温度的升高, 其分散性与分散保持性能均有大幅提高, 而温度在60℃时, 净浆流动度达到250mm, 30min几乎无损失, 与PASM为引发剂、反应温度为80℃时相比, 分散性与分散保持性效果相差不大, 表明在此引发体系下, 合成减水剂时温度可以降低到60℃.

此反应体系可能的反应机理是[13,14,15,16]:过硫酸铵在反应体系中发生反应 (NH4) 2S2O8+2H2O=2NH4HSO4+H2O2, 生成双氧水, 而在亚硫酸氢钠、七水硫酸亚铁和双氧水三组份构成的氧化还原体系中, 七水硫酸亚铁和双氧水组成氧化剂体系和反应单体混合在一起, 双氧水将两价铁氧化成三价铁, 同时释放出氧自由基, 氧自由基有很高的反应活性, 能够在低温下进行反应, 并不断的被消耗;同时亚硫酸氢钠作为还原剂将三价铁还原成二价铁, 重新生成的二价铁再次参与和双氧水的反应, 不断的循环反应释放出氧自由基, 直到双氧水耗尽, 从而在低温的条件下合成聚羧酸高效减水剂。

2.5.3 过氧化氢—亚硫酸氢钠—亚铁盐体系对水泥净浆流动度的影响

基于2.5.2中所述反应机理, 用H2O2直接代替过硫酸铵, 掺量为单体质量分数的2%, 亚硫酸氢钠:亚铁盐:过氧化氢的摩尔比为0.5:0.05:1, 得到试验结果见图11。

由图11可以看出, 用双氧水代替过硫酸铵与亚硫酸氢钠、亚铁盐组成氧化还原引发体系时, 其试验结果与过硫酸铵—亚硫酸氢钠—亚铁盐氧化还原引发体系相差无几, 而其分散保持性能却得到一定程度的改善。

3 结论

(1) 以MPEG-1500MAA、SMAS、MAA、PASM为主要原料合成聚羧酸减水剂, 在最优摩尔比SMAS:MAA:MPEG-1500MAA为0.5:4.5:1, PASM的掺量为MPEG-1500MAA质量的2%, 配制浓度为10%, 反应温度为80℃时, 其水泥净浆初始流动度达到275mm, 1h流动度保持率为95%。

(2) 分别对过硫酸铵—亚硫酸氢钠、过硫酸铵—亚硫酸氢钠—亚铁盐、过氧化氢—亚硫酸氢钠—亚铁盐三种氧化还原引发体系合成减水剂及其分散性和分散保持性能的研究结果表明, 在控制氧化、还原剂适当摩尔比, 反应温度为60℃时, 合成减水剂的水泥净浆初始流动度为250mm, 30min流动度保持率达95%以上。

(3) 在过硫酸铵—亚硫酸氢钠—亚铁盐与过氧化氢—亚硫酸氢钠—亚铁盐两种氧化还原引发体系下, 其合成减水剂的性能相差不大, 表明这两种氧化还原引发体系的反应机理具有相似性。

聚羧酸系高效减水剂 篇2

---青岛鼎昌新材料 引言近年来，混凝土外加剂的生产已经朝着高性能、无污染方向发展。以聚羧酸系为代表的第三代高性能减水剂大量应用于大型建设工程。该类减水剂的主要优点是掺量低、减水率高、高分散性、高保坍性、引言

近年来，混凝土外加剂的生产已经朝着高性能、无污染方向发展。以聚羧酸系为代表的第三代高性能减水剂大量应用于大型建设工程。该类减水剂的主要优点是掺量低、减水率高、高分散性、高保坍性、引气量小、不泌水等，是配制高强度、高耐久性、大流态等高性能混凝土的首选减水剂，并被国内外公认为环保型高性能减水剂，对此类减水剂的合成研究是当前混凝土外加剂研究领域的最热门课题之一。

目前，聚羧酸合成技术已经比较成熟、稳定，但仍存在着合成温度比较高(60 ～80 ℃)，整个反应时间比较长(5 ～7 h)，生产效率低的问题对于在低温条件下、高效合成减水剂的工艺罕见报道，因此开发出一种合成温度低、反应时间短的合成方法显得尤为重要。本研究从降低聚合反应的温度(20 ～25 ℃)入手，以异戊烯醇聚氧乙烯醚、甲基丙烯磺酸钠、丙烯酸、复合引发剂 E 等为原料，在较短反应时间内(2 h)，通过自由基共聚合反应合成聚羧酸高效减水剂，实现一种聚羧酸减水剂的低温合成技术。试验

2． 1 主要原料和设备

异戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG2400)，工业品;甲基丙烯磺酸钠(SAMS)，化学纯;丙烯酸(AA)，工业品;去离子水，工业品;氢氧化钠，分析纯;引发剂 E。

DF-101S 集热式磁力搅拌(河南智诚仪器有限公司);DW-1 型电动搅拌器(江苏省金坛市医疗仪器厂);分析天平(上海精密仪器有限公司);NJ-160A 水泥净浆搅拌机(无锡市建鼎建工仪器厂);蠕动泵(保定创锐泵业有限公司)。2． 2 聚羧酸减水剂的制备

一定量的 TPEG2400 单体和 SAMS 置入四口烧瓶中，加入适量的去离子水，开启蠕动泵，于2 h 内匀速滴加引发溶剂 E 及 AA 水溶液，反应过程中温度保持在 20 ～25 ℃，滴加完成后，用 w(NaOH)=40% 的水溶液调节体系 pH 值至中性，即得聚羧酸产品。2． 3 产品性能测试

水泥净浆流动度与 1 h 经时流动度的测量，按照 GB/T 8077-2012《混凝土外加剂匀质性试验方法》，水灰比 0． 29，减水剂掺量 0． 18%，分别测定水泥净浆流动度和水泥砂浆减水率。结果与讨论

3． 1 酸醚比对减水剂分散性能的影响

在 25 ℃条件下，固定甲基丙烯磺酸钠(SAMS)的配比，引发剂 E 用量为 0． 18%((相对于所有单体总摩尔量的百分比，下同)，保持其他操作条件的相同情况下，考查不同酸醚比 n(AA)∶ n(TPEG2400)对减水剂分散性和分散保持性能的影响，试验结果见图 1。

由图 1 可知，随着 n(AA)∶ n(TPEG2400)的增大，净浆流动度逐渐增大。当 n(AA)∶ n(TPEG2400)= 4时水泥净浆流动度达到280 mm，1 h 后保持在270 mm。主要是由于减水剂吸附到水泥颗粒表面，TPEG 中的PEO 侧链在水泥颗粒间产生良好的空间阻碍作用，使水泥颗粒不能彼此靠近，有效阻碍水泥的絮凝，且-COOH 与 PEO 侧链的比例适当，主链上带电荷基团的静电斥力和侧链上的空间位阻效应的协同作用充分发挥，分子结构合理，各官能团协调作用，使减水剂的分散性及分散保持性最好。当 n(AA)∶ n(TPEG2400)﹥4 时水泥净浆流动度开始明显下降，可能是因为丙烯酸浓度增大，丙烯酸的自聚倾向增强，很容易形成均聚物，导致水泥的分散性能及分散保持性能下降。

3． 2 SAMS 用量对减水剂分散性能的影响

在 25 ℃条件下，固定 n(AA)∶ n(TPEG2400)为 4∶ 1，引发剂 E 用量为 0． 18%，保持其他操作条件的不变情况下，考查不同甲基丙烯磺酸钠对减水剂分散性和分散保持性能的影响，试验结果见图 2。

由图 2 可知，随着 SAMS 用量的增加，水泥的净浆流动度先增大后减小。当 SAMS 用量0． 3 mol 时，减水剂的初始净浆流动度达到 280 mm，1 h 后保持在 270 mm。这是因为 SAMS 具有亲水基团-SO 3 H，具有较好的减水性和缓凝效果，随着 SAMS 用量的增加，聚合产物的分散性显著提高，但其用量过大时，SAMS 具有一定的链转移作用，会影响减水剂相对分子质量的大小，易生成不易溶于水的聚合物。

3． 3 引发剂 E 对减水剂分散性能的影响

在 25 ℃条件下，固定 n(AA)∶ n(TPEG2400)为4∶ 1，SAMS 0． 3 mol，保持其他操作条件的不变情况下，考查不同引发剂 E 用量(相对于所有单体总摩尔量的百分比)对减水剂分散性和分散保持性能的影响，试验结果见图 3。

由图 3 可知，随着引发剂用量的增加，水泥的净浆流动度先增大后减小，当引发剂用量为 0． 18% 时，水泥净浆初始流动度达到 280 mm，1 h 后仍保持在 270 mm。当用量继续增加时，水泥的净浆流动度反而下降。

这是因为，在聚合反应中，引发剂不仅能起到引发聚合反应的作用，且具备一定的调节分子量作用。引发剂用量较少时，所得聚合物的主链聚合度相对较高，分子量较大，容易产生絮凝，当引发剂用量过高时，所得聚合物的主链聚合度过低，分子量较小，所带的负电基团较少，静电斥力小，减水剂的分散性能降低。1

3． 4 反应温度对减水剂分散性能的影响 固定 n(AA)∶ n(TPEG2400)为 4∶ 1，SAMS 的用量 0． 3 mol，引发剂 E 用量 0． 18%，在室温下，采用恒温水浴锅控制反应温度 10 ℃、15 ℃、20 ℃、25 ℃、30 ℃、35 ℃进行实验，考查不同反应温度对减水剂分散性和分散保持性能的影响，试验结果见图 4。

由图 4 可知，减水剂的分散性随着反应温度的升高呈现曲线变化。反应温度在 25 ℃时，所得减水剂性能最佳，可使水泥初始静净浆流动度达到 280 mm，1 h 后保持在 270 mm。当温度高于 25 ℃时，引发剂 E 分解速率较快，聚合速度太快，支链太多，残余单体数量较多，聚合反应不完全。当温度低于 20 ℃时，引发剂 E分解速率降低，聚合速度变慢，单体转化率降低。

3． 5 投料方式对减水剂分散性能的影响 根据自由基聚合原理，投料方式的不同会影响大单体和丙烯酸的共聚倾向及大单体的转化率。在25 ℃条件下，固定 n(AA)∶ n(TPEG2400)为4∶ 1，SAMS 的用量0． 3 mol，引发剂 E 用量0． 18%，反应时间2 h，此处主要考查了不同投料方式对减水剂分散性能的影响:(1)全混法:将 TPEG、SAMS、AA、引发剂 E 一次性投入三口烧瓶中，控制温度进行反应 2 h。(2)半混法:将一定配比的 TPEG、SAMS、AA 投入三口烧瓶中，引发剂 E 混合均匀后连续滴加 2 h 进行反应。(3)分别滴加法:将一定配比的 TPEG、SAMS 投入三口烧瓶中，AA 及引发剂 E 分别同时以滴加加入。试验结果见图 5。

由图 5 可知，相同条件下，采用分别滴加法所得减水剂流动度较大，初始净浆流动度达到 280 mm。主要原因是全混法和半混法反应体系中，活性较大的单体先行聚合，剩余活性较小的单体聚合速率较低，使得产品中有效成分较少，且分子量不均匀。而分别滴加法有效的控制了活性较高的单体的加入速率，所得产品结构合适、分子量均匀，其净浆的流动度及保留性比较理想。因此，试验中采用分别滴加法。

3． 6 反应时间对减水剂分散性能的影响

在 25 ℃条件下，固定 n(AA)∶ n(TPEG2400)为 4∶ 1，SAMS 的用量 0． 3 mol，引发剂 E 用量 0． 18%，保持其他操作条件的相同情况下，考查不同反应时间对减水剂分散性和分散保持性能的影响，试验结果见图 6。

在聚合反应中，自由基聚合反应，一般不存在中间产物，反应体系除了生成一定分子量的聚合物，就是未反应的单体。随着反应时间的增长，减水剂大分子链上接枝的不同官能团的数目随之增加，反应程度也随之增加，所得减水剂的流动度也随之增大。由图 6 可知，反应时间 2 h 时，所得减水剂性能最佳，可使净浆度达到 280 mm。当反应时间超过 2 h，净浆流动度基本保持不变，因此最佳反应时间为 2 h。

3． 7 采用最佳工艺制得的减水剂性能测定

在25 ℃条件下，n(SAMS)∶ n(AA)∶ n(TPEG2400)=0． 3∶ 4． 0∶ 1． 0，2 h 内匀速滴加引发剂 E 及共聚单体AA 于 SAMS、TPEG 混合溶液中，共聚单体 AA 溶液先于引发剂 E 溶液滴加完毕，再用 w(NaOH)=40% 的水溶液中和，制得聚羧酸系减水剂。对此减水剂进行了水泥净浆性能测试，在水灰比为 0． 29，掺量为 0． 18%条件下，水泥净浆初始流动度为 280 mm，1 h 经时流动度为 270 mm，减水率达到 29%。合成的聚羧酸减水剂在低掺量下表现出很好的分散性与分散保持性能，且减水效果较好。结论

(1)本文研究一种聚羧酸减水剂的低温生产工艺，通过单因素实验分析，得到最佳工艺条件:反应温度25 ℃，n(SAMS)∶ n(AA)∶ n(TPEG)=0． 3∶ 4． 0∶ 1． 0，引发剂 E 用量为 0． 18%，反应时间 2 h;(2)采用最佳工艺条件合成得到的减水剂，在水灰比为 0． 29，掺量为 0． 18% 条件下水泥净浆初始流动度为 280 mm，1 h 经时流动度为 270 mm，具有较好的分散性与分散保持性能;(3)在混凝土中掺加采用最佳工艺制得的聚羧类减水剂，其减水率可达 27%，且强度越发稳定。与国内目前广泛应用的聚羧酸类减水剂相比，该减水剂减水率高，保坍性好，合成工艺简单，且聚合反应过程在室温下即可完成，耗能更低，成本较低，具有良好的性价比和市场竞争力。

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聚羧酸系高效减水剂 篇3

一、聚羧酸系高效减水剂的性能特点

聚羧酸系高效减水剂的性能特点主要包括自身的分子结构性能和掺加此减水剂的混凝土的性能特点两部分。

(一) 分子结构性能特点。

聚羧酸减水剂其分子大多呈梳形结构, 主要特点是主链上带有多个极性较强的活性基团;侧链上带有分子链较短、数量少的疏水基以及数量占多数的亲水性活性基团, 它们必须以合适的比例出现在高分子主链上。聚羧酸系高效减水剂的合成分两步进行, 首先合成有一定侧链长度的聚合物单体, 并用这些单体与含羧酸、磺酸等接枝共聚以接上活性基团。

(二) 掺聚羧酸系减水剂混凝土的性能特点。

一是减水率高, 掺量低。聚羧酸系高效减水剂虽然在水泥颗粒表面的吸附量较少, 但由于其带有许多支链, 可以产生空间位阻效应, 因而掺量少时可以实现较好的塑化效果。二是坍落度损失低, 保塑性强。聚羧酸高效减水剂能有效控制混凝土拌合物的坍落度, 减少损失, 而且对硬化时间影响不大。在同样原材料条件下, 掺聚羧酸系高性能减水剂混凝土拌合物的流动性和流动保持性明显好于萘系, 并且混凝土拌合物的整体状态也明显好于萘系, 很少存在泌水、分层、缓凝等现象。三是低收缩。掺聚羧酸系高效减水剂混凝土的体积稳定性与萘系等第二代减水剂混凝土相比有较大提高。按GB8076-1997测定, 掺聚羧酸系高效减水剂混凝土28天收缩率比平均为102%, 最低的收缩率比仅为91%, 而萘系高效减水剂的28天收缩率比一般在110%以上。四是环境友好。在聚羧酸系高效减水剂合成生产过程中不使用甲醛和其他任何有害原料, 对环境不造成任何污染, 对人体无健康危害。而萘系等第二代减水剂是一类对环境污染较大的化工合成材料, 并且其污染是结构性的, 在生产和使用过程中均存在, 无法克服;在配制成混凝土后减水剂中残留的甲醛和萘等有害物质会从混凝土中缓慢逸出, 对环境和人体健康造成危害。

(三) 聚羧酸系减水剂的分散稳定机理。

聚羧酸系减水剂的分子结构多变, 体现在聚合物单体的种类变化、官能团的位置变化及其分子量、分子量分布等因素的变化。根据主链上大单体结构单元的不同, 一般将聚羧酸系高效减水剂分为聚丙烯酸盐 (或酯) 类、聚马来酸 (酐) 类、聚 (甲基) 丙烯酸 (酯) 和马来酸共聚物类等。

Hiroshi等经过研究认为, 萘系减水剂的分散机理主要是静电斥力作用, 而聚羧酸减水剂的分散机理则是立体位阻作用。普遍接受的观点是, 梳形聚羧酸系减水剂主要通过立体位阻效应对水泥粒子起分散与保持分散的作用。这里所提的立体位阻效应是空间效应的一种, 其影响强弱主要依赖于相关基团的大小、形状、位置和空间的伸展方向。如果接支链长度与水泥基体空腔深度相匹配的程度较好, 则可以起到更好的空间填充或调节作用, 因此, 研究人员往往用取代基的大小及支链化程度来定性描述其立体位阻效应, 但是至今尚缺乏一种公认的表征立体位阻效应的参数。

二、研究现状

(一) 国外研究现状。

目前各国对其研究和应用较多, 但得到成功推广应用的主要是日本。1986年日本触媒公司率先研发成功具有一定比例的亲水性官能团的聚羧酸系高效减水剂, 随后逐渐应用在混凝土工程中, 1995年后日本的聚羧酸系高效减水剂的使用量已大大超过了萘系产品, 已达减水剂用量的80%。日本将聚羧酸系高效减水剂命名为高效能AE减水剂, 1995年列入JISA6024国家标准, 1997年列入JASS5日本建筑学会标准。

目前, 关于聚羧酸系减水剂研发的美国专利已有100项以上。这些专利的发明人更关心使用减水剂后新拌混凝土的减水性能和塌落度保持性能以及混凝土的引气、离析泌水、凝结和可泵送的一些综合性能, 聚羧酸系外加剂的专利产品更加突出减水、流动性保持、早强、减缩等多项功能。

(二) 国内研究现状。

我国的聚羧酸减水剂在近一两年内得到了快速的发展, 已有数种自制产品投入市场, 但总的性能不是太好, 而且稳定性较差。因此, 我国目前减水剂品种主要还是以第二代萘系产品为主体, 占总量的80%以上, 到2003年底我国聚羧酸系减水剂产量不到减水剂总产量的2%。从近几年聚羧酸系减水剂的发展和应用特点来看, 目前聚羧酸系减水剂的应用趋势是从过去重大工程重点部位的应用向一般重大工程、普通工程的应用, 由高强度等级、特殊功能混凝土的应用逐步向普通混凝土的应用发展。目前, 几乎所有国家重大、重点工程中, 尤其在水利、水电、水工、海工、桥梁等工程中均广泛使用聚羧酸系减水剂。目前国内研究水平还处于起步发展阶段, 研究主要涉及原材料选择、生产工艺、降低成本及应用等方面, 而在基础理论研究方面, 聚羧酸系减水剂的作用机理、性能优化等方面的研究有待进一步深入, 分子结构设计、结构与性能之间关系的研究仍需进一步加强。

三、发展趋势与应用前景

目前, 聚羧酸减水剂母体品种不多, 性能单一, 不能满足不同领域不同性能混凝土的要求。对缓凝、早强、泵送等不同性能的需求, 无法生产出相应的聚羧酸母体, 这点是制约聚羧酸系高效减水剂广泛应用的主要原因。因此, 目前多数厂家为了节约成本, 普遍采用复配技术, 在引进母体的基础上, 大量复配缓凝剂、早强剂、减缩剂等, 这样虽然能够达到缓凝、早强、减缩的效果, 但是大量复配其他外加剂会引起与水泥相容性不好、后期强度不高的问题, 甚至造成成本高、污染环境等一系列问题, 所以聚羧酸系减水剂的研究开发应从混凝土价格、性能、环保、可持续发展等多方面综合考虑, 进一步向多功能化、高性能化、生态化方向发展。应该考虑分子设计的角度, 从高性能减水剂的合成结构与性能的关系、作用机理等方面进行系统的研究, 开发、合成、生产多元化和不同性能的系列聚羧酸系减水剂母体, 对我国混凝土材料和技术的发展、建设工程技术的进步都具有重要的现实、经济意义。

参考文献

[1] .周志威, 吕生华, 李芳.聚羧酸系高效减水剂的研究进展[J].化学建材, 2006

[2] .宣怀平, 林国英.LEX-9聚羧酸盐高性能减水剂[J].中国混凝土网, 2007

[3] .朱俊林, 石小斌, 戴文杰, 等.对国内外聚羧酸减水剂研究进展的探讨[J].商品混凝土, 2006

聚羧酸系高效减水剂 篇4

当前应用较普遍的高效减水剂主要有如下几类[5,6,7,8,9,10]:木质素磺酸盐减水剂 (ML) 、萘系减水剂 (SNF) 、磺化蜜胺树脂系减水剂 (SMF) 、氨基磺酸盐系减水剂 (ASP) 及聚羧酸系减水剂 (PC) 。聚羧酸系减水剂的具体结构特点和所选聚合单体的种类有关[11,12,13]。由于具有梳形分子结构的聚羧酸系高效减水剂减水率高、保坍性能好、掺量低、无污染、缓凝时间少、成本较低, 适宜配制高强超高强混凝土、高流动性及自密实混凝土, 因而成为国内外混凝土外加剂研究开发的热点[14,15]。

聚羧酸系高效减水剂是一类含羧基 (-COOH) 的高分子表面活性剂, 其分子结构呈梳形, 主链系由含羧基的活性单体聚合而成, 侧链系则通过含功能性官能团的活性单体与主链接枝共聚得到。根据主链上设计的大单体 (在分子结构中摩尔分数大于50%) 结构单元的不同, 一般将聚羧酸系高效减水剂分为聚丙烯酸盐 (或酯) 类、聚马来酸 (酐) 类、聚 (甲基) 丙烯酸 (酯) 和马来酸共聚物类等。

1 聚羧酸系高效减水剂的合成方法及特点

从目前的文献报道来看, 聚丙烯酸系高效减水剂的合成方法大致分为:可聚合单体直接共聚法、聚合后功能化法、原位聚合与酯化法三类。以下分别介绍这几种方法及各自特点。

1.1 可聚合单体直接共聚法及特点

先制备具有聚合活性的大单体, 然后将一定配比的单体混合在一起直接采用溶液聚合而得成品。此工艺虽然简单, 但是先要合成大单体, 分离纯化过程繁琐, 成本较高。株式会社日本触媒公司[16]已经用短链甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯、长链甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯和甲基丙烯酸三种单体直接共聚合成了一种坍落度保持性好的混凝土外加剂。张荣国等[17]先向反应器中加入丙烯酸、聚乙二醇及一定量助剂, 于100~120℃下进行酯化反应, 制得可聚合大分子单体, 再将上述可聚合大分子单体、丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠按比例在水溶液体系中进行自由基共聚反应, 在60~80℃反应3~5 h后冷却至室温, 用Na OH溶液调节p H至7~9, 得到聚丙烯酸高效减水剂产品。性能测试表明该减水剂掺量为0.35%时, 减水率达21.3%, 90min坍落度几乎无损失。

1.2 聚合后功能化法及特点

利用现有聚合物进行改性, 一般采用已知分子量聚羧酸, 在催化剂作用下与聚醚经酯化反应进行接枝, 但是现成的聚羧酸产品的种类和规格有限, 其组成和分子量调整比较困难;聚酸和聚醚的相容性不好, 酯化实际操作困难;同时, 酯化反应过程中, 不断有水生成, 导致相分离。Grace公司[18]用烷氧基氨H2N- (BO) n-R作反应物与聚羧酸接枝 (BO代表氧化乙烯基团, n为整数, R为Cl-C4烷基) , 聚羧酸在烷氧基胺中可溶, 故酰亚胺化彻底。反应时, 胺反应物加入量为-COOH摩尔数的10%~20%, 通过两步反应:反应混合物先高于150℃反应1.5~3h, 降温至100℃~130℃后加入催化剂再反应1.5h~3h即可得所需产品。

1.3 原位聚合与酯化接枝法及特点

以聚醚作为羧酸类不饱和单体的反应介质, 克服了聚合后功能化法的缺点。该反应集聚合与酯化于一体, 这样避免了聚羧酸与聚醚相容性不好的问题, 工艺简单, 生产成本低, 可以控制聚合物的分子量。但是分子设计过程比较困难, 主链一般也只能选择含羧基基团的单体, 而且这种接枝反应是个可逆平衡反应, 反应前体系中已有大量的水存在, 造成其接枝度不高, 且过程很难控制。如T shwal[19]等人把丙烯酸单体、链转移剂、引发剂的混合液逐步滴加到装有分子量为200的甲氧基聚乙二醇的水溶液, 在60℃反应45min后, 升温到120℃, 在氮气保护下不断除去水分, 而后加入催化剂升温到165℃, 反应1h, 进一步接枝得到成品。

2. 聚羧酸类减水剂的作用机理

2.1 减水剂分子结构中不同官能团对聚羧酸系减水剂性能的贡献[20]

在减水剂的分子链中, 羧酸基 (-COOH) 、磺酸基 (-SO3H) 和聚氧乙烯基 (-CH2CH2O) 为主导官能团, 其中羧基的主导作用为缓凝、保坍;磺酸基的主导作用为高效分散产生高减水率, 此类减水剂因形成分子间氢键而产生减水作用并易溶于水, 因此分子链中含有磺酸基的减水剂可提高水泥的流动性, 特别是水泥的初始流动性;聚氧化乙烯链节能够起到一定缓凝作用。引入聚氧烷烯基侧链有利于提高混凝土流动性保持能力, 大大降低新拌混凝土坍落度损失, 提高减水剂的相容性。

在减水剂中, 主导官能团之外的官能团都是非主导官能团。非主导官能团有:醛基、酮基、酯基、酸酐基、酰胺基、羟基、醚基等。其中无反应活性的非主导官能团常以醚键、酯键、酰胺键等形式存在, 可以单独一种或任意两种或三种同时与羧基或“羧酸-磺酸”组成高效减水剂。含有反应活性的基团如酸酐基、酯基、酰胺基等不饱和化合物和不饱和羧酸进行共聚可得到既有羧基又有反应活性基的共聚物。反应活性基在混凝土的碱性介质条件下水解, 释放出含羧基的水解产物, 达到分散、缓凝、保坍的目的。

2.2 聚羧酸类减水剂作用机理

减水剂掺入新拌混凝土中, 将破坏水泥颗粒的絮凝结构, 起到分散水泥颗粒及水泥水化颗粒的作用, 而后释放絮凝结构中的自由水, 增大混凝土拌合物的流动性。高效减水剂大都属于阴离子型表面活性剂, 掺入水泥浆体中吸附在水泥粒子表面, 并离解成具有亲水和亲油作用的有机阴离子基团。当前聚羧酸类减水剂的作用机理尚未十分清楚, 概括起来主要包括以下几种观点[1、21]:

(1) 吸附作用与空间位阻作用 聚合物减水剂吸附在水泥颗粒表面, 在水泥颗粒表面形成一层有一定厚度的聚合物分子吸附层。当两个有聚合物分子吸附层的颗粒接近时, 在颗粒表面间的距离小于吸附层厚度的两倍时, 两个吸附层就产生相互作用, 产生熵效应和渗透斥力效应, 从而保持颗粒间的分散稳定性。该类减水剂分子骨架为主链和较多的支链组成, 主链上含有较多的活性基团, 并且极性较强, 依靠这些活性基团, 主链可以“锚固”在水泥颗粒上, 侧链具有亲水性, 可以伸展在液相中, 从而在颗粒表面形成庞大的立体吸附结构, 产生空间位阻效应, 从而使水泥颗粒分散并稳定。郭惠玲[22]为了进一步从微观层次上对聚梭酸系减水剂作用机理进行研究, 采用紫外-可见光谱吸收法测定了自制聚羧酸系高效减水剂PC-3在水泥颗粒表面的吸附量, 结果表明PC-3能与水泥颗粒发生较强的吸附作用。

(2) 表面活性作用 聚羧酸高效减水剂大分子链上一般都接枝不同的活性基团, 如具有一定长度的聚氧乙烯链、羧基、磺酸基、羧基、胺基和聚氧烷基等, 极性基团可通过吸附、分散、润湿、润滑等表面活性作用, 能对水泥颗粒产生分散和流动作用, 并通过减少水泥颗粒间摩擦阻力, 降低水泥颗粒与水界面的自由能来增加新拌混凝土的和易性。研究表明[22], 减水剂是一种较好的表面活性剂, 水泥粒子的分散能力和润湿能力随着聚羧酸系减水剂掺量的增大而增大。当加入水泥浆体中后, 显著降低了体系的表面张力。

(3) 静电斥力作用 羧酸根离子使水泥颗粒带上的负电荷在水泥颗粒之间产生静电排斥作用并使水泥颗粒分散, 增大水泥颗粒与水的接触, 使水泥充分水化。在扩散水泥颗粒的过程中, 放出凝聚体所包围的游离水, 改善了和易性, 减少了拌水量。

(4) 水化膜润湿作用 聚羧酸系减水剂对水泥粒子产生齿形吸附, 结构中的极性基团与水分子缔合形成氢键, 从而形成亲水性立体保护膜, 该保护膜也进一步保证了粒子的分散稳定性, 但这些机理还有待进一步研究和验证。

(5) R-COO-与Ca2+离子作用形成络合物, 降低了溶液中的Ca2+离子浓度, 延缓Ca (OH) 2形成结晶, 减少C-H-S凝胶的形成, 从而延缓水泥水化。特别是含有酸酐的反应性减水剂, 在水泥水化产生的碱性条件下, 酸酐能够持续反应, 逐步释放, 具有较好的徐放性。含羧酸基的减水剂还具有适宜的引气性。

3 聚羧酸系高效水泥减水剂的合成原料

由前述所知, 聚羧酸系减水剂的合成原料主要分为三类:一是能提供羧基的的单体, 如 (甲基) 丙烯酸、马来酸 (酐) 等;二是可提供磺酸基团的单体, 如甲基丙烯磺酸钠、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸等;三是聚链烯基物质 (包括聚链烯基烃或其含有不同官能团的衍生物) 。在聚合过程中可采用的引发剂为:过硫酸盐水溶性引发剂、过氧化苯甲酰、偶氮二异丁氰;链转移剂有:3-疏基丙酸、疏基乙酸、疏基乙醇以及异丙醇等。

4 聚羧酸减水剂分子结构与性能的关系

4.1 聚合单体配比对减水剂性能的影响

在合成中, 选择适宜的单体种类和单体配比对聚羧酸类减水剂的合成至关重要。刘治猛等[23]分别以甲基丙烯磺酸钠 (SMAS) 等5类含磺酸基的不饱和单体, 合成了5种侧链带有磺酸基团的梳形聚羧酸减水剂。用红外光谱 (FT-IR) 对其结构进行了确认。正交试验分析表明, SMAS是最佳的磺酸基单体。徐雪峰等[24]以甲基丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、单官能团醚聚合成聚羧酸系高效减水剂, 随着聚合物中羧基含量的增加, 减水率提高, 当羧基与醚的物质的量比为2.0~3.0时, 减水率和流动度保持性均较好。陈刚[25]以马来酸酐 (MA) 、甲基丙烯磺酸钠 (MAS) 、由聚乙二醇单甲醚 (MPEG) 和丙烯酸 (AA) 酯化反应制备的大单体为原料, 通过三元共聚反应合成了聚马来酸酐高效减水剂, 通过改变单体配比, 合成了具有不同功能基团比例的聚马来酸酐高效减水剂, 分别考察了各基团比例的变化对减水剂性能的影响。结果表明, 磺酸基比例的增加, 增强了链转移作用, 使减水剂的水泥净浆流动度先增大后减小;大单体比例的增加, 增加了聚合产物的空间位阻作用, 也使减水剂的水泥净浆流动度先增大后减小。当MA的摩尔分数为0.5~0.65, MAS的摩尔分数为0.05~0.15, 大单体的摩尔分数为0.3~0.35, MPEG的分子量为1000时, 所得聚合产物的减水性能较好, 在减水剂掺量为0.2%、水灰比为0.29的情况下, 水泥净浆流动度达到307mm, 此时聚合产物的分子量为1.28×104。

4.2 不同侧链长度对减水剂性能的影响

魏瑞平等[26]以甲基丙烯酸 (MMA) 和甲氧基聚乙二醇 (MPEG) 为原料酯化合成大单体甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯 (MPEGMA) , 再与马来酸酐、MMA和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸共聚合成减水剂, 掺有接枝不同侧链长度MPEGMA的聚合物减水剂, 起始水泥净浆流动度随着侧链长度的增加而增加, 但侧链长度对减水剂的经时流动性有较大的影响:侧链长度较小时, 水泥浆体流动性经时损失过快;侧链越长, 流动度保持性能较好。当MPEG相对分子质量为1000、引发剂的质量分数为5%, 合成的减水剂掺量质量分数为0.13%时, 水泥的净浆流动度可达281mm。潭洪波[27]针对聚羧酸系减水剂合成及应用过程中存在的问题, 进行了功能可控型聚羧酸减水剂的研究与应用, 调整聚羧酸减水剂侧链接枝密度及长侧链分子量可实现减水剂分散性及分散保持性、凝结时间、引气量、早期强度、水化热、电阻率、化学收缩的可控制性。陈明凤等[28]采用聚氧乙烯基烯丙酯大单体与丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠通过共聚得到不同侧链长度的聚羧酸减水剂, 其中JH23符合缓凝减水剂的性能要求, 而且研究表明侧链较长的聚羧酸减水剂对水泥净浆的流动度保持有利。

4.3 聚合物分子量对聚羧酸减水剂性能的影响

作为一种分散剂, 聚合物的相对分子量对其分散性有重要的影响。因为聚羧酸类减水剂属于阴离子表面活性剂, 相对分子量过大会使体系粘度增大, 不利于水泥粒子分散, 聚合物分散性能不好。但相对分子量太小, 则聚合物维持坍落度能力不高。胡建华[29]经过试验认为聚合物的减水率随相对分子量的增大先增大, 到一定值后又减小。

不仅减水剂的相对分子量对其性能有影响, 其相对分子质量分布对其分散性能也有一定的影响。Tanaka[30]通过GPC法测定相对分子质量分布, 取曲线最高峰值为Mp, 认为要获得高分散性的减水剂还应使 (Mw-Mp) 大于0且小于7 000为最佳。以上结论与文献报道[31]一致。

4.4 大单体质量对聚羧酸减水剂性能的影响

目前, 聚羧酸类减水剂的合成方法中较为常用的是大单体共聚法。大分子单体质量的好坏是决定减水剂性能的关键因素。徐华等[32]应用甲基丙烯酸 (MAA) 、对苯二酚、对苯二酚单甲醚、促进剂和MPEG合成酯化大单体, 通过酯化反应工艺条件的确定, 得到一种高性能的聚羧酸高效减水剂, 该工艺研究目前已能用于实际生产, 具有良好的经济价值。田金强[33]探索了一种合成聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯 (PEGMEMA) 大分子单体的新途径。即在Al/Mg基无机复合催化剂的作用下, 加入阻聚剂, 采用环氧乙烷 (EO) 对甲基丙烯酸甲酯 (MMA) 的一步法嵌入反应合成PEGMEMA大分子单体。并尝试用该合成的PEGMEMA大分子单体合成聚羧酸系减水剂, 通过测定合成的聚羧酸系减水剂水泥净浆流动性性能评价大分子单体在减水剂中的适用性并反馈调整大分子单体合成工艺。

5 聚羧酸系高效水泥减水剂研究与应用存在的问题及发展方向

5.1 对减水剂分子的表征方法存在局限性, 缺乏微结构方面的研究;

5.2 对聚羧酸系减水剂的结构与性能的关系缺乏深入的研究, 特别是其结构与水泥分散性和分散保持性的关系研究较为缺乏。

5.3原材料产业化程度较低, 成本偏高。我国的高效减水剂的研究和工业化才刚起步, 原材料产业化程度较低, 特别是主要原材料如烯丙基聚氧化乙烯基醚及甲氧基乙二醇不饱和羧酸酯等大单体材料存在国内生产厂家少, 产品质量不稳定的问题;在窄分子量分布及纯度上的控制水平与国外还存在较大的差距, 烯丙醇、甲氧基聚乙醇等原材料还在相当程度上依赖于进口, 造成减水剂成本偏高。

5.4聚羧酸系减水剂与水泥的适应性问题突出。在实际应用中, 我国水泥厂众多, 生产工艺、水泥品种、水泥成分、细度的差异性, 混合材料来源千差万别, 使用减水剂的地方环境具有较大的差异性, 这些问题给减水剂的正确使用和混凝土质量的控制造成了困难。

聚羧酸系高效减水剂 篇5

某工程主厂房为二跨钢结构厂房, 其中AB跨跨度为18 m, BC跨跨度为27 m。钢结构柱设计为钢管混凝土柱, 柱芯混凝土强度等级为C 40。钢管规格有Φ 400 mm、Φ 500 mm、Φ 600 mm和Φ 700 mm等4种, 钢柱高度为8.95 m、31.90 m、34.90 m和65.82 m等4种, 共146根。其中总长为65.82 m的钢管断面有变化, 下部为Φ 600 mm, 上部为Φ 400 mm, 共16根。全部钢管混凝土总量为1 086 m3。

钢管混凝土的质量将影响顶升的顺利进行以及顶升完成后复合结构能否满足设计要求。根据工程泵送顶升高度较高、钢管截面有变化的特点及施工工艺, 要求钢管混凝土应具备高流动性、缓凝性、自密实性, 坍落度应控制在180 mm±20 mm。

1 原材料选择和配合比的设计原则

1.1 原材料选择

(1) 外加剂:

高性能减水剂是配制高性能钢管混凝土的关键技术之一, 它是提高混凝土流动性和密实性不可缺少的技术措施。要求具有减水率高、引气量小、缓凝、增稠、增强、减缩、保塑性好等特性, 适合复杂结构的施工需要。

(2) 水泥:

作为胶凝材料的水泥是否与外加剂相适应, 决定着能否配制出一定强度等级的自密实混凝土。钢管混凝土的水泥用量不宜过大, 应选用适应性好的P·O 42.5或P·O 52.5水泥。

(3) 粉煤灰和矿粉:

超细颗粒的粉煤灰和矿粉具有“活性效应”、“界面效应”、“微填充效应”和“减水效应”, 能填充混凝土中的空隙, 增强混凝土的密实度, 提高粗骨料与砂浆的界面粘接强度, 提高新拌混凝土的工作性, 增强硬化后混凝土的耐久性。

(4) 膨胀剂:

水泥在水化硬化过程中形成大量的C3A·3CaSO4·32H2O (即钙矾石, AFt) 。它能产生一定的膨胀, 在有钢管约束的条件下, 在结构中形成0.2～0.3 MPa的预应力, 可抵消混凝土在硬化过程中产生的收缩应力, 提高混凝土的密实性。

(5) 细骨料:

砂的含泥量和杂质会使水泥浆与骨料的粘结力下降, 增加用水量和水泥用量, 影响抗冻性、抗渗性和耐久性。最好采用细度模数≥2.5的中粗砂。

(6) 粗骨料:

石子主要应控制颗粒级配、针片状含量、压碎值和含泥量。一般采用粒径5～25 mm连续级配的碎石, 要求含泥量<0.5 %, 针片状颗粒含量<5.0 %, 压碎值<10 %。

1.2 配合比设计原则

配合比设计时, 须符合高耐久性、高体积稳定性、高工作性以及强度和经济性的基本要求, 故应遵循以下原则。

(1) 最小胶凝材料原则。

保证足够的水泥用量, 确保混凝土的大流动性和粘聚力。掺加粉煤灰和矿粉可以改善混凝土的和易性, 增加流动性, 延长混凝土的凝结时间, 提高混凝土的后期强度。

(2) 最小用水量原则。

在混凝土中掺加高效减水剂, 降低其单位体积用水量, 即降低水灰比, 可以改善混凝土的和易性, 提高混凝土的流动性和强度。

(3) 最小水胶比原则。

为了保证混凝土的耐久性, 水胶比宜≯0.4。

(4) 绝对体积原则。

为保证混凝土的大流动性, 同时保证混凝土的强度, 混凝土中水泥浆与骨料的体积比宜为35∶65。

2 混凝土试配

2.1 试配所用原材料

混凝土试配所用原材料有:上海新浦化工厂有限公司生产的聚羧酸系UXP型高效减水剂, 含固量为23.2 %;上海海豹水泥 (集团) 有限公司生产的海豹牌P·O 42.5水泥;上海汇能粉煤灰开发有限公司的Ⅱ级粉煤灰;上海河桐微粉建材有限公司生产的S 95矿粉;上海白水泥厂生产的UEA膨胀剂;湖北浠水中砂, 细度模数2.6;湖北云利5～25 mm碎石。原材料的各项指标均符合标准要求。

2.2 聚羧酸减水剂适应性及掺量确定

依据配合比设计原则, 首先进行减水剂与水泥的适应性试验, 以确定减水剂的掺量。

2.2.1 聚羧酸系减水剂对水泥的适应性试验

掺加聚羧酸系减水剂的水泥净浆流动度试验结果见表1。

由表1可以看出, 聚羧酸掺量在0.8 %以上时, 30 min和1 h的净浆流动度均达到较好的效果。聚羧酸对海豹牌P·O 42.5水泥的适应性比较好, 并且30 min和1 h流动度的损失比较小。

2.2.2 聚羧酸系减水剂的砂浆减水率试验

聚羧酸系减水剂的砂浆减水率好, 与水泥适应性强, 试验结果见表2。由于砂石的质量以及掺合料的质量对掺聚羧酸混凝土的性能也有一定影响, 因此, 在混凝土中按掺量1.0 %进行试验。

2.3 混凝土试配情况

根据配合比的设计原则, 在设计的配合比中选定2个配比进行性能对比试验。按照坍落度、30 min坍落度、1 h坍落度、早期及后期强度、粘聚性、保水性等性能指标进行考核。表3是C 40钢管混凝土的设计配合比, 不同减水剂掺量下C 40混凝土的试配结果见表4。

kg/m3

根据表4的试验结果, 选择初始坍落度大、坍落度保留值大、混凝土和易性好、早期和后期强度均比较高的P01作为最终配合比, 减水剂掺量按胶凝材料的1.0 %。

根据P01配比, 采用现场的各种原材料试拌的混凝土流动性好、均匀性高, 混凝土的初凝时间为575 min, 终凝时间为620 min, 满足设计的要求。采用自密实方式成型的3 d、7 d、14 d和28 d龄期的100 mm×100 mm×100 mm试件, 其标准养护条件下的抗压强度见表5。各龄期强度增长效果好, 表明自密实混凝土完全达到预设要求。硬化后的混凝土试件经破碎后, 可观察到其内部结构致密均匀。

3 混凝土生产过程控制

根据现场对混凝土的性能要求, 测定搅拌当天砂石的含水量, 将通过试验得到的配合比转化为施工配合比, 严格按照配比配料、搅拌, 并确保计量准确。因掺合料的量较多, 可适当延长搅拌时间, 搅拌时间宜>60 s。

搅拌站对每车混凝土严格进行混凝土坍落度及和易性试验, 严禁向罐车中的混凝土加水, 以免影响混凝土强度和钢管中混凝土的密实性。

4工程顶升情况

施工时, 根据顶升高度的不同选用不同的泵送压力。浇注65m钢柱时, 将进料短管上提至标高10m处, 采用下部顶升、上部抛落的办法。对高度34.9m和65m的钢管, 用设置应变片的方法来测量混凝土顶升高度和钢管应力关系。经现场随机抽查, 混凝土坍落度为200mm, 扩展度为550mm, 无泌水分层, 粘聚性和保水性良好。顶升到高度后, 从溢流管中溢出的混凝土也无分层、泌水现象。顶升完成1周内, 用小锤逐根敲击检查钢柱内部混凝土的密实情况, 未发现混凝土有空鼓现象, 自密实充填性良好。在1个月后, 用超声波随机抽查了混凝土柱, 也未发现不密实和脱粘现象。工地送检试块22组, 试验结果全部合格。其中7d抗压强度平均为38.7MPa, 28d抗压强度平均为50.4MPa, 达到设计强度等级的126%。

5结语

对材料试验、混凝土试配以及顶升施工的实践表明, 利用聚羧酸系高效减水剂配制C 40高性能自密实混凝土, 通过采取严格的混凝土生产质量控制措施和周密的施工部署, 注重施工中泵送、顶升等各项工序的衔接配合, 完全可以有效地解决复杂结构、特殊结构中混凝土浇注的施工难题。但钢管混凝土的其他性能试验如收缩试验、徐变试验等, 尚有待于在今后的科研和实践中进一步充实、完善。

摘要：结合工程实例, 从原材料选用、混凝土配合比要求及混凝土配合比确定等方面, 介绍了聚羧酸系减水剂在自密实泵送顶升钢管混凝土施工中的应用。提出了保证混凝土质量的措施, 解决了自密实混凝土在复杂结构中的施工问题。

聚羧酸系高效减水剂 篇6

混凝土是土建工程中用量最大、用途最广的建筑材料, 任何一个现代化的建筑工程都离不开混凝土。随着我国混凝土工业的发展, 作为商品混凝土不可或缺的组分——减水剂, 也在近数十年得到了迅猛的发展。

目前, 萘系高效减水剂以减水、增强、应用成熟等特点, 仍然是商品混凝土中用量较大的减水剂品种。与萘系高效减水剂相比, 聚羧酸系高效减水剂具有低掺量高减水率、混凝土拌合物坍落度经时损失小、增强效果显著、低收缩及生产使用过程中环境友好等优势, 在商品混凝土中的应用也日益增长[1]。

随着聚羧酸应用技术的日益成熟, 一些较为谨慎的搅拌站也慢慢尝试转用聚羧酸高性能减水剂或将其使用于高标号混凝土中。在交替使用的过程中, 由于疏忽大意或个别人员对两种减水剂的性能了解不充分, 而使之混合造成使用上的不便和不必要的经济损失之事偶有发生。

已有相关文献表明, 聚羧酸系高性能减水剂和萘系高效减水剂不能复合使用, 但目前尚未系统的研究过其混合后使用对混凝土各方面性能的影响。因此, 本文对聚羧酸系高性能减水剂和萘系高效减水剂混合后使用对混凝土性能的影响进行研究和探讨, 希望对混凝土搅拌站在使用两种减水剂的过程中能起到一定的借鉴和指导意义。

2 试验原材料及主要设备

2.1 试验原材料

⑴水泥:珠江水泥厂生产的粤秀P.Ⅱ42.5R水泥;

⑵砂:中砂, 细度模数为2.6;

⑶石子:粒径5~25mm连续级配碎石;

⑷掺合料:煤灰为某电厂的Ⅱ级灰;矿粉为S95级矿粉;

⑸减水剂:广东瑞安科技实业有限公司生产的LS-JS聚羧酸高性能减水剂和LS-300萘系缓凝高效减水剂, JS和300复合比例分别为90:10、80:20、35:65、65:35、20:80、10:90。

2.2 试验设备

本试验所用设备有混凝土强制搅拌机、混凝土振动台、混凝土坍落度筒、压力试验机、天平、台秤、直尺等。

3 性能测试

3.1 水泥净浆流动度试验

水泥净浆流动度参照GB 8077—2012《混凝土外加剂匀质性试验方法》中的水泥净浆流动度相关标准进行测试, 水灰比为0.29, 减水剂掺量为水泥质量的2.1%。主要考察聚羧酸、萘系单掺及复合对水泥体系的分散性和相容性。

3.2 新拌混凝土性能

根据GB/T 50080—2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》, 测试混凝土拌合物的坍落度和坍落度经时变化。

主要考察聚羧酸、萘系单掺及复合的性能。掺量为胶凝材料质量的2.0%混凝土初始坍落度控制在 (210士10) mm范围内。参照实际工程应用C25混凝土配合比如表1。

3.3 混凝土力学性能

混凝土试块在标准养护室养护至不同龄期, 根据GB/T 50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》测试混凝土的7d、28d立方体抗压强度。

4 结果与讨论

4.1 聚羧酸和萘系不同比例混合对水泥分散性的影响

水泥净浆流动度一定程度上能够反应减水剂对水泥的分散性。本研究主要对粤秀水泥进行水泥净浆流动度测试, 比较聚羧酸系、萘系单掺及按不同比例混合对水泥的分散性的影响。实验结果表明 (图1) , LS-JS减水剂和LS-300减水剂单掺对混凝土均有较好的分散性, 随着JS/300比例的提高, 净浆流动度变小, 当比例达到65/35时, 已基本无流动度;而随着300的比例的提高, 流动度又随之增大。由图中曲线可知, 如果JS/300比例分的足够细, 该曲线就是一条平滑的抛物线。无论是JS还是300, 只要有一方掺量大于35%, 净浆流动度都会大幅减小。

4.2 聚羧酸和萘系减水剂混合后使用对混凝土工作性能的影响

4.2.1 聚羧酸和萘系不同比例混合同掺量使用对混凝土性能的影响

混凝土试验是最直观最能反映混凝土工作性能的试验。故参照实际工程应用的配合比设计试验, 检测混凝土工作性能及坍落度/扩展度经时变化。

取本公司自产的LS-JS聚羧酸高性能减水剂和LS-300萘系缓凝高效减水剂作为试验减水剂, JS和300分别按90:10、80:20、35:65、65:35、20:80、10:90复配为六个样品。试验选用粤秀水泥, 按同一配合比, 掺量均为2.1%。试验结果如表2。

聚羧酸系减水剂和萘系减水剂的对胶凝材料粒子的吸附形态不同, 故减水作用机理也不同。聚羧酸减水剂为梳状高分子, 减水机理为空间位阻作用。其主链上所带的极性阴离子活性基团吸附在强极性的水泥颗粒表面上, 具有亲水性的支链可以延伸进入液相形成较厚的聚合物分子吸附层, 当水泥颗粒靠近时, 吸附层开始重叠, 即在水泥颗粒间产生位阻作用, 使得水泥颗粒之间分散。

而萘系高效减水剂属阴离子表面活性剂, 减水机理为静电斥力作用。减水剂中的-SO3ˉ就会在水泥粒子的正电荷Ca2+的作用下而吸附于水泥粒子上, 形成扩散双电层 (Zeta电位) 的离子分布, 使水泥粒子在静电斥力作用下分散, 把水泥水化过程中形成的空间网架结构中的束缚水释放出来, 使混凝土分散性提高。

表2中数据表明, 在同掺量的情况下, JS和300单一试验时, 减水率和坍损均正常, 而JS和300不管按什么比例复合, 对其单一减水率都有较大影响, 其减水率随着复合比例的提高而下降, 尤其流动性损失明显, 掺入比例达到35%后, 混凝土初始工作性能已无法满足, 但总体看, 容重变化不大。

聚羧酸和萘系复合流动性反而变差, 究其原因, 聚羧酸和萘系减水机理不同, 复合使用时, 阴离子基团-COOˉ和-SO3ˉ存在竞争吸附现象, 先吸附于水泥颗粒表面的基团就会对水泥颗粒的分散性起到主导作用。与聚羧酸系的-COOˉ阴离子基团等相比, 萘系中的-SO3ˉ吸附速度较快, 从而阻止了聚羧酸分子对水泥颗粒的吸附, 使聚羧酸系高性能减水剂的塑化效应无法充分发挥, 因此聚羧酸减水剂与萘系减水剂复合使用时, 减水效果往往会受到影响。

4.2.2 聚羧酸和萘系不同比例复合总掺量对混凝土性能的影响

按以上配合比, 不同掺量试验, 对比达到同样工作性能 (坍落度) 时, 不同比例的JS/300分别需要提高多少掺量, 及检测混凝土坍落度/扩展度经时变化。

试验选用粤秀水泥, 按同一配合比。试验结果如表3。

由表3的数据可知, JS和300混合, 需提高掺量才能达到其单掺的初始效果。JS或300掺入量达到35%后, 掺量需提到4%以上才能达到较好的初始状态, 但流动性损失相对仍较大。且随着掺量的增加, 容重随之下降, 在掺量达到4%以后, 容重降低太厉害, 势必会影响强度。混凝土凝结时间也随着掺量增加而延长, 掺量达到4%后, 凝结时间达到50h以上。在实际工程应用中, 如此长的凝结时间, 严重影响了施工进程, 故JS或300掺入量在35%以内, 可根据实际情况提高掺量或降级使用;掺入量超过35%, 则只能降级使用, 也可使用在强度要求不高或凝结时间要求较长的工程中。

4.3 聚羧酸和萘系混合后使用对混凝土力学性能的影响

如图2图3, 聚羧酸、萘系单掺及不同比例混合后同掺量和不同掺量各龄期强度情况。JS或300单掺及不同比例混合同掺量试验, 强度增长均较好, 28d强度也差别不大。而达到同样初始工作性能, 提高混合样品掺量的试验, 比例为90/10时, 强度与单掺差别不是太大, 但随着JS或300掺入比例的继续提高, 混凝土后期强度都有一定程度的降低。

5 结论

⑴聚羧酸减水剂LS-JS和萘系减水剂LS-300单掺对混凝土均有较好的分散性和相容性, 随着JS或300掺入比例的提高, 净浆流动度变小, 当比例达到35%时, 已基本无流动度。其不同比例混合和对应的净浆流动度值曲线是一条抛物线。

⑵JS和300单一试验时, 减水率和坍损均正常, 但JS和300不管按什么比例混合, 对减水率都有较大影响, 其减水率随着混合比例的提高而下降, 尤其流动性损失明显, 掺入比例达到35%后, 混凝土初始工作性能已无法满足, 但对容重影响不大。

⑶JS和300混合后使用需提高掺量才能达到其单掺的初始效果。JS或300掺入量达到35%后, 掺量需提到4%以上才能达到较好的初始状态, 但流动性损失相对仍较大。随着掺量的增加, 容重随之下降, 凝结时间延长。

⑷JS或300单掺及不同比例混合同掺量试验, 强度增长均较好, 28d强度差别不大。而根据工作性能提高掺量后, 因受含气量影响, 掺入量超过10%后, 混凝土后期强度有不同程度的下降。

参考文献

[1]袁泽洋, 伍勇华, 等.聚羧酸系和萘系高效减水剂复合使用对混凝土蒸养强度的影响[J].混凝土与水泥制品, 2012, 11:18-21.

[2]张燕梅.聚羧酸高效减水剂与其它高效减水剂复合使用对混凝土强度的影响[J].商品混凝土, 2013, 2:32-34.

聚羧酸系高效减水剂 篇7

高钙粉煤灰:通常是指火电厂采用褐煤、次烟煤作为燃料而排放出的一种氧化钙含量较高的粉煤灰, 颜色偏黄, 其用作混凝土掺合料具有减水效果明显, 强度发展快等优点, 但其另一个弊端就是游离氧化钙含量过高影响混凝土胶凝材料的安定性, 造成混凝土体积的膨胀而产生开裂, 故在使用前须按照标准检测游离氧化钙的含量。聚羧酸系高效减水剂 (简称聚羧酸系) :是由含有羟基的不饱和单体和其他单体共聚而成, 使混凝土在减水、保塌、增塑、收缩及环保等方面具有优良性能的系列减水剂, 对混凝土强度的提高有着重要的影响, 这种类型的减水剂近年来在混凝土生产中使用得越来越普遍, 基本已经取代萘磺酸系减水剂 (萘系) 。聚羧酸系虽对混凝土性能有所改善, 但其最重要的一个弊端是与原材料适应性的好与差, 适应性好的话, 混凝土的和易性会得到大大的改善, 适应性差的话反而不如萘系。对于本公司来说, 砂、石都是货船大批次的运载, 砂、石也是从源头控制其质量;水泥、矿粉同样都是货船大批次运载, 每到一批都会试配其与聚羧酸系的适应性。唯独粉煤灰与聚羧酸系的适应性把关比较困难, 因为对商品混凝土厂家来说煤灰的用量都比较大, 煤灰的供应不止一家电厂, 所以基本都是两个或者两个以上电厂供应, (本公司采用台山跟南海电厂两种粉煤灰) 虽都是二级粉煤灰, 但每家电厂的粉煤灰与聚羧酸系的适应性不尽相同, 为了降低聚羧酸对不同煤灰的敏感度, 故试着把高钙灰 (台山灰) 跟普通煤灰 (南海灰) 合理搭配使用, 其适应效果明显好于两种煤灰单独使用。

2 试验原材料 (见表1)

3 试配 (见表2)

4 试验结果分析

从试配不难看出, 两种煤灰是按70%、60%、50%搭配, 当纯粹的使用一种粉煤灰时, 其效果是不理想的。第1、3组流动度没问题, 但其保水性差、泌水严重、板结, 易造成泵车堵管, 给施工带来不便;第2、4组流动度小, 如果按这样的塌落度出厂肯定满足不了工地施工, 工地自然就会私自加水, 这样强度自然也会下降。与聚羧酸系适应性方面第1、2、3、4组明显不理想, 在强度方面我们也不难发现高钙灰掺量多的无论是7d, 还是28d强度都比普通煤灰要高。所以综合这7组试验来看, 第5、6、7组效果是理想的, 也就是说60%, 50%的搭配是合理有效的。究其更深一层来看, 南海灰掺量多其需水量大, 台山灰掺量多其需水量反而小, 从这点来看问题应该在于两种粉煤灰含碳量和玻璃珠体量。南海灰含碳量高吸附自由水的能力强需水量大, 反之台山灰含碳量低吸附自由水的能力弱需水量小;台山灰的玻璃珠体多, 润滑作用明显, 促使其流动度、扩展度大, 相反南海灰玻璃珠体少自然流动度、扩展度就相应的小。含碳量的高低对聚羧酸系液体界面的吸附也不一样, 高者吸附则强, 反之则弱, 吸附强弱也关乎混凝土和易性的好坏, 太强或太弱都不宜改善混凝土和易性。

5 结束语

以上的试验数据都是作者亲自试验得来, 可能有些观点不易被认同, 但确实是作者客观分析得来。高钙粉煤灰只要与普通粉煤灰合理的搭配使用, 对混凝土和易性的改善确实有着重要的作用, 与聚羧酸系高效减水剂的适应性也会有所改善。对于从事硅酸盐行业的人来说, 都有一个共同的感受:一个偌大的水泥厂的水泥质量都比一家混凝土搅拌站的混凝土质量好控制, 原因在于混凝土的原材料波动太大, 水泥厂对于材料的控制无论是从生料还是熟料都采用了预均化处理, 这样就大大降低了材料波动大的风险。而粉煤灰的合理搭配使用正是遵循了预均化的原理, 对于高钙粉煤灰与普通粉煤灰的合理搭配使用并没有依据可循, 无论是两种或者多种煤灰的搭配也只能根据经验, 试验得来, 作者只是抛砖引玉, 根据在这个行业6年的工作经验提出自己的建议, 也是为了更好的服务于这个行业, 当然, 因为作者水平, 经验有限, 本文中难免会出现一些不妥甚至谬误之处, 还望读者给予批评指正。

摘要：高钙粉煤灰 (简称高钙灰) 细度小, 需水量少, 玻璃珠多, 只要跟普通粉煤灰合理搭配使用, 对混凝土的和易性、强度方面的提高都有显著的效果;但如果单独使用, 其与聚羧酸减水剂的适应性会变得不稳定导致混凝土和易性差, 从而出现混凝土离析、板结, 致使工地施工困难或不能施工等现象。

关键词：适应,合理搭配,和易性,强度

参考文献

[1]王子明.聚羧酸系高性能减水剂-制备.性能与应用[M].中国建筑工业出版社, 2009.

[2]王福元.粉煤灰利用手册[M].中国电力出版社 (第2版) , 2004.

[3]管学茂, 杨雷.混凝土材料学[M].化学工业出版社, 2011.

关于聚羧酸系减水剂的性能论述 篇8

1 减水剂性能测试方法

1.1 不饱和单体含量测试

一般情况下, 可依据测定体系反应前后的不饱和双键含量来测定单体转化率, 不饱和侧键则可利用溴化法测试。具体反应原理为:将过量KBr添加至KBr O3溶液中, 在溶液酸化过程中, Br O3对Br进行氧化形成游离溴。使用过量的KBr O3溶液与待测减水剂反应, 在酸性溶液中与KI作用, 形成I2, 然后使用Na S2O3标准溶液滴定析出的碘, 由此测定样品中的不饱和双键含量。

1.2 混凝土拌和物的坍落度测试

混凝土拌和物坍落度的测试过程按照相关标准开展, 将均匀饱和的混凝土试样平分成三份, 分别装入坍落度筒内, 各层使用振捣棒插捣25次左右, 随后将坍落度筒平直地提起, 并测量筒高于坍落后的混凝土试体间的高度差, 测定值便为次混凝土拌和物的坍落度值。

1.3 固体颗粒表面吸附量测试

将经过精确测量的水泥试样放入烧杯内, 掺加一定浓度的减水剂溶液, 采用4︰1的液固质量比, 充分搅拌3 min, 然后等待一定时间, 以确保其完成吸附平衡, 随后提取上层清液, 使用TGL-16C台式离心机分离10 min, 最后稀释分离后的液相, 使其满足比尔定律的浓度范围。使用UV紫外可见分光光度计测定液相浓度。依据吸附前后的浓度差可测得减水剂在水泥颗粒表面的吸附量。

1.4 体系酸值与酯化率的测定

将少量蒸馏水添加至1 g试样中稀释, 然后使用氢氧化钠标准溶液滴定三四滴指示剂溶液, 直至体系开始变绿后停止, 最后计算损耗的氢氧化钠标准溶液体积。使用以下公式计算体系酸值:

式 (1) 中:K表示酸值, mg NAOH/g;N表示氢氧化钠标准溶液, mol/L;V表示损耗的氢氧化钠标准溶液体积, m L;G表示试样质量, g。

酯化率= (1-反应后体系酸值/反应前体系酸值) ×100%.

2 聚羧酸系减水剂性能测试

2.1 减水率

为检测和对比不同种类聚羧酸系高效减水剂的减水率, 可使用试样水泥净浆流动度接近的掺量进行实验, 掺量采用0.5%.依照《混凝土外加剂匀质性试验方法》 (GB/T 8007—2000) 中的试验方法测定混凝土砂浆减水率, 测定采用标准砂。如果根据此种方法对M-聚羧酸系减水剂、A-M-聚羧酸系减水剂与市售减水剂比较, 在同一掺量条件下, M-聚羧酸系减水率减水性能要高于A-M-聚羧酸系减水剂, 掺量为0.5%时, 减水率可提升至35%.

2.2 水泥净浆流动度

为检测和对比不同种类聚羧酸系高效减水剂对水泥的分散性能, 实验可测定不同减水剂在不同掺量条件下对水泥净浆流动度的影响。实验依照《混凝土外加剂匀质性试验方法》 (GB/T8007—2000) 来测定, 水灰比采用0.29.比较M-聚羧酸系减水剂、A-M-聚羧酸系减水剂与市售减水剂在不同掺量条件下对水泥净浆流动度的影响。由试验结果可知, 在掺量较低条件下, 水泥的净浆流动度为中度, 经时流动度损失较大;在增大掺量时, 流动度也会增加, 在掺量至0.45%~0.5%时, 流动度逐渐保持稳定, 经时流动度损失会呈现逐渐减小的趋势, 且三种减水剂流动度大小趋于一致。这表明, 减水剂在较大掺量条件下, 对水泥的分散性能较为一致;在同种掺量条件下, 聚羧酸系减水剂性能与市售减水剂性能接近;在M-聚羧酸系减水剂掺量达到0.35%时, 经时流动度要高于初始流动度, 对水泥的分散性较大。同时, 在实验中发现, 在外加剂掺量达到某设定值时, 泌水问题会逐渐加重。

2.3 抗压强度与抗折强度

实验课采用不同种类聚羧酸系进行水泥试验, 减水剂掺量采用0.35, 检测其放置在水泥养护箱内1 d、3d、7d、28 d后的抗折强度与抗压强度值。对比M-聚羧酸系减水剂、A-M-聚羧酸系减水剂与市售减水剂的抗压强度与抗折强度, 由结果可知, 在同一水灰比与减水剂掺量环境下, 当增大水泥养护周期时, 水泥砂浆的抗折强度与抗压强度会逐渐增加, 表明几种减水剂在养护后期强度较大。掺加M-聚羧酸系减水剂的水泥试件砂浆强度相对较低, 要小于其他两种减水剂。而掺加A-M-聚羧酸系减水剂的水泥试件强度要高于市售减水剂和M-聚羧酸系减水剂。依据水泥抗折与抗压性能标准, A-M-聚羧酸系减水剂性能要好于M-聚羧酸系减水剂和市售减水剂。

2.4 均质性实验

减水剂内的碱含量会直接影响混凝土的性能。当碱含量较高时, 碱可能会与混凝土骨料内的活性成分进行骨料反应, 形成一种硅酸凝胶。此类硅酸凝胶的吸水性能较强, 且会膨胀, 以增加骨料周围水泥拉应力而使其断裂, 进而改变混凝土的力学性能。如何有效控制碱含量, 防止出现骨料反应已成为当前混凝土研究的重要课题。在国内相关工程中, 就将混凝土配置的碱含量调制在3 kg/ms以下。依据相关标准, 对M-聚羧酸系减水剂、A-M-聚羧酸系减水剂进行均质性测验发现, 其含碱量均在0.4%以下, 且无氯离子与甲醛对改善混凝土性能具有良好的作用。

3 结束语

聚羧酸系减水剂的性能直接关系着混凝土的使用质量和安全稳定性, 因此, 相关技术与研究人员应加强有关聚羧酸系减水剂的性能研究, 总结聚羧酸系减水剂测定方法和性能改善手段, 以逐步提升聚羧酸系减水剂的应用水平。

摘要：作为现代建筑施工中的一种重要混凝土外加剂, 聚羧酸系减水剂的应用对于保证混凝土的良好应用具有重要作用。首先介绍了减水剂性能测试方法, 然后具体探讨了聚羧酸系减水剂的性能, 以期为相关技术人员与研究人员提供参考。

关键词：聚羧酸系减水剂,混凝土,性能测试,均质性实验

参考文献

[1]孙浩.聚羧酸系减水剂的合成研究及应用[D].无锡:江南大学, 2011.

[2]潘伟.聚羧酸系减水剂的合成及性能研究[D].武汉:武汉理工大学, 2012.