復(fù)合蜜胺脂減水劑在水泥中適應(yīng)性的研究

[摘 要] 文章闡述減水劑在混凝土的使用現(xiàn)狀，介紹復(fù)合蜜胺脂減水劑在水泥中各種適應(yīng)性的實驗研究。

[關(guān)鍵詞] 減水劑；復(fù)合蜜胺脂；適應(yīng)性

[作者簡介] 蔡強(qiáng)慶，廣西北流市海螺水泥有限責(zé)任公司助理工程師，廣西 北流，537400

[中圖分類號] TU528 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1007-7723（2013）06-0022-0003

一、本實驗的目的與意義

（一）外加劑對混凝土的改善作用

1. 能改善施工條件，減輕體力勞動，并有利于機(jī)械化施工，對保證及提高工程質(zhì)量有積極的作用，能使現(xiàn)場條件下完成過去難以完成的高質(zhì)量要求的工程，例如可摻加高效能減水劑配制C80～C100號的超高強(qiáng)混凝土，摻加減水劑可配制泵送混凝土等。

2. 能減少養(yǎng)護(hù)時間，或預(yù)制廠縮短蒸養(yǎng)時間，可以提早拆模加速模板周轉(zhuǎn)，還可以提早以預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土鋼筋放張、剪筋?？傊梢约涌焓┕みM(jìn)度。

3. 能提高或改善混凝土質(zhì)量。提高混凝土的早期強(qiáng)度。

4. 在采取一定措施的條件下，可適量地節(jié)約水泥且不影響混凝土的質(zhì)量。

5. 可以節(jié)約能源。節(jié)約水泥就是節(jié)約了能源。而增加和易性使搗固、抹平工序易于進(jìn)行，自然就使能源消耗減少，減少養(yǎng)護(hù)和蒸養(yǎng)時間也就是節(jié)省了能源。因此，外加劑對能源的節(jié)約可起到相當(dāng)大的作用[1]。

（二）蜜胺脂系高效減水劑的使用現(xiàn)狀

磺化蜜胺脂甲醛樹脂類高效減水劑是世界上普遍應(yīng)用的另一種高效減水劑，蜜胺脂系減水劑是一種水溶性的聚合物樹脂，屬陰離子型、早強(qiáng)、非引氣型高效減水劑。它能夠明顯改善混凝土的多種性能，與一般的混凝土減水劑相比，具有顯著的減水、增強(qiáng)（特別是早強(qiáng)）效果及明顯提高硬化后混凝土的耐久性等特點，無引氣性，不會在混凝土內(nèi)部形成大量的氣泡；對水泥品種的適應(yīng)性強(qiáng)，和其他外加劑的相容性好，可一起使用或復(fù)配成多功能復(fù)合外加劑；生產(chǎn)設(shè)備簡單，生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)過程無“三廢”排放。

（三）本實驗的意義

從減水劑分子的結(jié)構(gòu)來看，蜜胺樹脂系高效減水劑為線型聚合物分子，并且分子中只有一種極性基團(tuán)（磺酸基- SO-3 ）；從作用機(jī)理的五個方面的作用力來看，該高效減水劑主要以靜電斥力為主，其他幾種作用力均較小。具有以上分子結(jié)構(gòu)及減水作用機(jī)理特點的高效減水劑，其缺陷是與水泥的適應(yīng)性不太好，混凝土坍落度損失快，摻量也較大[2]。

為了克服萘系及蜜胺樹脂系高效減水劑的缺陷， 本文總結(jié)了前人所研究的蜜胺脂系列減水劑的基本合成工藝，詳細(xì)考察了各種因素對羥甲基化階段、磺化階段、縮聚階段的影響，從而確定各階段的最佳工藝條件進(jìn)行合成蜜胺脂系列減水劑，通過摻入糖鈣普通減水劑進(jìn)行物理復(fù)配制成復(fù)合蜜胺脂減水劑，在保持原有高減水率、大坍落度等特性的基礎(chǔ)上，可以降低原料成本，提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性，從而提高其推廣應(yīng)用價值。

在原材料中，水泥對外加劑的影響最大，水泥品種不同，將影響減水劑的減水、增強(qiáng)效果，其中對減水效果影響更明顯。高效減水劑對水泥更有選擇性，不同水泥其減水率的相差較大，水泥礦物組成、摻和料、調(diào)凝劑、堿含量、細(xì)度等都將影響減水劑的使用效果。因此，同一種減水劑在相同的摻量下，往往因水泥不同而使用效果明顯不同，或同一種減水劑，在不同水泥中為了達(dá)到相同的減水增強(qiáng)效果，減水劑的摻量明顯不同。在某些水泥中，有的減水劑會引起異常凝結(jié)現(xiàn)象。

因此，本實驗用復(fù)配制成復(fù)合蜜胺脂減水劑摻入不同的水泥，觀察減水劑與不同水泥之間的適應(yīng)性，通過比較分析對這種復(fù)合蜜胺脂減水劑的性能進(jìn)行了解。

二、實驗主要原料和過程

（一）減水劑準(zhǔn)備

復(fù)合蜜胺脂減水劑：用蜜胺脂、碳酰二胺、甲醛、亞硫酸氫鈉按克分子比0.8∶0.2∶3.5∶1.2，并在一定的化學(xué)合成反應(yīng)條件下縮聚而成。蜜胺脂減水劑的合成分為羥甲基化、磺化、縮合及堿重整四個階段。

（二）減水劑對水泥凈漿、砂漿及混凝土適應(yīng)性實驗

1. 減水劑對水泥砂漿適應(yīng)性研究。

2. 減水劑對混凝土適應(yīng)性研究。

三、實驗數(shù)據(jù)及分析

實驗設(shè)計及編號：

A：古廟（立窯）P.O 42.5水泥

A1：減水劑 + 古廟（立窯）P.O 42.5水泥

B：古廟（轉(zhuǎn)窯）P.O 42.5水泥

B1：減水劑 + 古廟（轉(zhuǎn)窯）P.O 42.5水泥

C：華宏P(guān)Ⅱ 42.5 水泥

C1：減水劑 + 華宏P(guān)Ⅱ 42.5 水泥

D：武港（立窯）P.O 32.5水泥

D1：減水劑 + 武港（立窯）P.O 32.5水泥

（一）減水劑對砂漿適應(yīng)性的實驗

從表1可以看出，摻入復(fù)合蜜胺脂減水劑后的砂漿減水率都很高，最高的是A水泥，減水率達(dá)到了19%，而摻入D水泥后的砂漿減水率是四種水泥中最低的。

在砂漿經(jīng)時損失方面，從表3的數(shù)據(jù)得知，對于摻入復(fù)合蜜胺脂減水劑的四種水泥砂漿，A2在120min后的經(jīng)時損失率最小的，經(jīng)時損失率最大的是C2。一般來說，水泥中反應(yīng)較快的C3S 和C3A 含量越高，對高效減水劑的吸附就越多，砂漿流動度就越小。反之，水泥中反應(yīng)較慢的C2S 含量越高，對高效減水劑的吸附就越少，砂漿流動度就越大[3]。因此，摻入復(fù)合蜜胺脂減水劑后，標(biāo)號32.5的水泥砂漿流動度比標(biāo)號42.5水泥砂漿的流動度損失要小。

高效減水劑不僅影響新拌砂漿的流動度，而且還影響水泥砂漿的強(qiáng)度。因此，根據(jù)前面找出的適宜摻量及在跳桌流動度為180±5mm時的水灰比做3天、28天的試樣各三條，測試樣的強(qiáng)度，取平均值，與空白樣在跳桌流動度為180±5mm時的水灰比所做的試樣進(jìn)行比較。實驗數(shù)據(jù)如表4：

根據(jù)表4，復(fù)合蜜胺脂減水劑可以大幅度地提高水泥試塊的抗壓強(qiáng)度，摻入復(fù)合蜜胺脂減水劑后，各水泥與空白樣的3天抗壓強(qiáng)度比高達(dá)136%～191%，28天后的抗壓強(qiáng)度比為118%～131%。而對于D水泥，我們發(fā)現(xiàn)其空白樣的3天、28天強(qiáng)度都不能達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，但是僅從本實驗所需要的強(qiáng)度數(shù)據(jù)看，摻減水劑后D2的3天強(qiáng)度比也達(dá)到了136%，28天強(qiáng)度比為128%。

（二）減水劑對混凝土適應(yīng)性實驗

根據(jù)表5，各混凝土摻入0.6%（按固型物算）的復(fù)合蜜胺脂減水劑時，減水率為24.9%～34.8%，減水率最高的是摻入C水泥中，達(dá)到34.8%。在混凝土經(jīng)時損失方面，減水劑摻入混凝土兩個小時后的坍落度損失率不是很大，比空白樣的小10%左右。根據(jù)商品混凝土的泵送要求，在大氣溫度20～30℃下，混凝土1h后的坍落度損失值應(yīng)為25～35㎜[4]（P123），各混凝土摻入這兩種減水劑后1小時后的坍落度損失值均符合要求。

根據(jù)表6，摻入復(fù)合蜜胺脂減水劑后，混凝土各齡期的強(qiáng)度均有顯著的提高，特別是摻入C混凝土后7天強(qiáng)度高達(dá)空白樣的221%，同時也達(dá)到了空白樣28天的強(qiáng)度，14天強(qiáng)度則是空白樣的189%，28天后強(qiáng)度仍保持了很高的增長率。

四、結(jié) 論

1. 通過實驗得知， 本實驗合成了高磺化度蜜胺脂甲醛樹脂高效減水劑，將這種減水劑與糖鈣進(jìn)行復(fù)配得到一種復(fù)合蜜胺脂高效早強(qiáng)減水劑，將其摻入四種水泥后，水泥凈漿都出現(xiàn)了緩凝現(xiàn)象。

2. 復(fù)合蜜胺脂高效早強(qiáng)減水劑

顯示了其高效減水率和增強(qiáng)性能。當(dāng)混凝土按固形物摻入0.6%的該減水劑時，減水率可接近35%；其7天的抗壓強(qiáng)度與不摻該減水劑的混凝土相比最高可達(dá)221%。

3. 從減水率、流動度及強(qiáng)度等性能進(jìn)行綜合比較，復(fù)合蜜胺脂高效早強(qiáng)減水劑的整體性能達(dá)到實際使用要求。由于該減水劑的原料廉價、合成方法簡單，從施工和經(jīng)濟(jì)方面考慮，這種復(fù)合蜜胺脂高效早強(qiáng)減水劑可以作為市場實際廣泛使用。

[參考文獻(xiàn)]

[1]陳應(yīng)欽.混凝土外加劑技術(shù)及其應(yīng)用[C].全國水泥及混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)文集，2003，10（1）.

[2]何廷樹，詹美洲，宋學(xué)鋒.從混凝土減水劑作用機(jī)理看高效減水劑的合成與復(fù)合方法.混凝土[J].2002，（11）.

[3]吳承禎，水泥及減水劑種類對水泥砂漿性能的影響[J].南京化工大學(xué)學(xué)報，1999，21（6）.

[4]李立權(quán).混凝土配合比設(shè)計手冊[M].廣州：華南理工大學(xué)出版社，2003.