一種功能型聚羧酸減水劑的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

竹鵬翔 潘月欠 潘智江 孫 帥

(1.山西黃騰化工有限公司；2.山西眾諾和建材有限公司；3.山西榮誠(chéng)建材檢測(cè)有限公司，山西 運(yùn)城 044200)

針對(duì)上述問(wèn)題，本研究采用不飽和聚醚和不飽和小單體，通過(guò)自由基聚合制備一種功能性單體，再在水溶性體系中使用TPEG2400和功能性單體等制備一種改善混凝土性能的功能型聚羧酸減水劑HT-18,應(yīng)用試驗(yàn)結(jié)果表明，自制的HT-18能顯著改善原材料級(jí)配差時(shí)混凝土的各方面性能，具有很好的市場(chǎng)前景。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 原材料及主要的儀器設(shè)備

原材料包括：甲氧基聚氧乙烯醚、甲基丙烯酸、不飽和聚醚、丙烯酸,雙氧水、丙烯酸羥乙酯、阻聚劑等；設(shè)備包括：電加熱套、電動(dòng)攪拌器、四口燒瓶、蠕動(dòng)泵、溫度計(jì)等。

1.2 合成實(shí)驗(yàn)

第一步，取一定量的A50,阻聚劑,AA等依次加入帶有加熱套的四口燒瓶中，加熱攪拌使之熔化，升溫到90℃～100℃時(shí)，再加入催化劑，升溫到140℃～160℃。反應(yīng)時(shí)間為300min～360min，反應(yīng)完畢后降溫至110℃～120℃再次加入不飽和羧酸繼續(xù)反應(yīng)120min～150min，等待反應(yīng)物冷卻至室溫后既得功能性大單體。

第二步，將一定量的TPEG2400和去離子水加入四口燒瓶中，攪拌使其熔化后加入H2O2，滴加功能單體溶液，滴加時(shí)間為150min～210min，滴加完畢后保溫反應(yīng)1h，保溫完畢后加入補(bǔ)充水，既得淡黃色透明的HT-18功能型聚羧酸減水劑。

2 性能測(cè)試

2.1 試驗(yàn)材料及儀器設(shè)備

水泥，冀東PO42.5。砂，粗砂，細(xì)度模數(shù)3.3，細(xì)砂細(xì)度模數(shù)1.7。石子，碎石 粒徑為5mm～25mm連續(xù)級(jí)配。水，自來(lái)水。減水劑，市售聚羧酸高性能減水劑A,B,C,D含固量40%。聚羧酸功能性減水劑HT-18,含固量20%。水泥砂漿攪拌機(jī),恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)箱,砼壓力試驗(yàn)機(jī)等。

2.2 測(cè)試方法

水泥凈漿流動(dòng)度參照GB8077-2012《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法》進(jìn)行測(cè)試，水膠比為0.29，混凝土坍落度,減水率,抗壓強(qiáng)度參照GB50080-2002《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法》及GB8076-2008《混凝土外加劑》進(jìn)行測(cè)試。

3 結(jié)果與討論

3.1 勻質(zhì)性性能指標(biāo)對(duì)比

由表1可以看出，和市售的減水劑對(duì)比中在同等摻量時(shí)減水率雖然最低，而且其他有害物質(zhì)含量HT-18也都是最低的，尤其是它不含Cl-，可對(duì)混凝土在后期的耐久性有足夠的保證。

表1 參數(shù)(一)

3.2 砂漿試驗(yàn)對(duì)比

由表2可以看出，60min的砂漿分層度減水劑C最高是9.1%，HT-18最低 2.4%。能有效地解決砂漿在使用過(guò)程中的穩(wěn)定性。

表2 參數(shù)(二)

3.3 混凝土對(duì)比試驗(yàn)

其它條件完全相同時(shí)，不摻(圖1)與摻加 HT-18(圖2)的新拌混凝土的表觀狀態(tài)已給出。由圖可以看出，在混凝土材料出現(xiàn)石子級(jí)配差或針片狀含量高,使用機(jī)制砂或粗砂,使用細(xì)砂或超細(xì)砂,砂子級(jí)配欠佳等情況時(shí)，用常規(guī)的聚羧酸減水劑制備流態(tài)混凝土?xí)r會(huì)造成混凝土泌水和板結(jié)，或者混凝土坍落度泵損較大。此時(shí)，用HT-18與常規(guī)的聚羧酸高性能減水劑復(fù)合使用，在一定摻量范圍內(nèi)，可以保證混凝土具有良好的粘聚性,工作性和強(qiáng)度，充分改善流動(dòng)性和可泵性。

圖1 表觀(不摻)

圖2 表觀(摻)

用聚羧酸高性能減水劑制備高強(qiáng)或超高強(qiáng)混凝土制品(如混凝土預(yù)制管片,混凝土預(yù)應(yīng)力軌枕,混凝土管樁等)時(shí)，混凝土出機(jī)后會(huì)嚴(yán)重板結(jié)，混凝土變得“很硬”。使用 HT-18時(shí)，混凝土的工作狀態(tài)與用萘系高效減水制備的混凝土相似，卻可以達(dá)到更高的強(qiáng)度或降低混凝土的材料成本。

除上述作用外，HT-18還能改善下列混凝土經(jīng)常出現(xiàn)的情況。

(1)硬化混凝土表面出現(xiàn)氣泡,水紋或麻面。

(2)新拌混凝土的流變速度慢，感覺(jué)混凝土“很黏”。

其根本原因是混凝土的和易性欠佳。通過(guò)使用HT-18改善混凝土的和易性，可以制備表面平整光滑的混凝土。也可以使用HT-18降低新拌混凝土的“粘度”，增加混凝土的流變速率。

(3)在砂子過(guò)細(xì)或者含泥量較高，用聚羧酸高性能減水劑制備混凝土?xí)r，出現(xiàn)粘度大,流速慢等問(wèn)題，可以用HT-18改善混凝土的和易性，這樣可以盡量減少高含泥量的砂對(duì)新拌混凝土流動(dòng)性及流動(dòng)經(jīng)過(guò)時(shí)損失的影響。同時(shí)會(huì)使所拌制混凝土更加穩(wěn)定，不會(huì)因砂石含泥量波動(dòng)而影響正?；炷潦褂谩８匾氖强梢詼p小砂中含泥量對(duì)混凝土后期強(qiáng)度的影響，提高混凝土耐久性。

(4)當(dāng)混凝土已經(jīng)出現(xiàn)泌水,板結(jié)等離析情況，根據(jù)離析程度，適量加入HT-18 ，可有效抑制混凝土的離析，正常進(jìn)行混凝土的泵送和澆筑施工。

(5)HT-18可以預(yù)拌砂漿，起到減水和保持砂漿穩(wěn)定性的作用。

4 結(jié) 語(yǔ)

(1)HT-18功能型減水劑和市售的聚羧酸減水劑對(duì)比中在同等摻量時(shí)減水率雖然最低，但Cl-含量和堿含量HT-18也都是最低的，可對(duì)混凝土在后期的耐久性有足夠的保證。

(2)HT-18能有效的解決砂漿在使用過(guò)程中的穩(wěn)定性。

(3)HT-18與常規(guī)的聚羧酸高性能減水劑復(fù)合使用，在一定摻量范圍內(nèi)，可以保證混凝土具有良好的粘聚性,工作性和強(qiáng)度，充分改善流動(dòng)性和可泵性。

(4)使用HT-18或HT-18與常規(guī)聚羧酸高性能減水劑復(fù)合使用，可以使混凝土的工作性狀態(tài)與用萘系高效減水制備的混凝土類似，卻可以達(dá)到更高的強(qiáng)度或降低混凝土的材料成本。

(5)HT-18還可以降低新拌混凝土的“粘度”，增加混凝土的流變速率，抑制混凝土離析泌水等問(wèn)題。

更重要的是，HT-18生產(chǎn)過(guò)程和原材料綠色環(huán)保，符合當(dāng)前對(duì)生態(tài)環(huán)境的要求。