一种功能型聚羧酸减水剂的开发与应用

2020-05-14竹鹏翔潘月欠潘智江

居业 2020年3期

竹鹏翔潘月欠潘智江孙帅

(1.山西黄腾化工有限公司；2.山西众诺和建材有限公司；3.山西荣诚建材检测有限公司，山西运城 044200)

针对上述问题，本研究采用不饱和聚醚和不饱和小单体，通过自由基聚合制备一种功能性单体，再在水溶性体系中使用TPEG2400和功能性单体等制备一种改善混凝土性能的功能型聚羧酸减水剂HT-18,应用试验结果表明，自制的HT-18能显著改善原材料级配差时混凝土的各方面性能，具有很好的市场前景。

1 实验

1.1 原材料及主要的仪器设备

原材料包括：甲氧基聚氧乙烯醚、甲基丙烯酸、不饱和聚醚、丙烯酸,双氧水、丙烯酸羟乙酯、阻聚剂等；设备包括：电加热套、电动搅拌器、四口烧瓶、蠕动泵、温度计等。

1.2 合成实验

第一步，取一定量的A50,阻聚剂,AA等依次加入带有加热套的四口烧瓶中，加热搅拌使之熔化，升温到90℃～100℃时，再加入催化剂，升温到140℃～160℃。反应时间为300min～360min，反应完毕后降温至110℃～120℃再次加入不饱和羧酸继续反应120min～150min，等待反应物冷却至室温后既得功能性大单体。

第二步，将一定量的TPEG2400和去离子水加入四口烧瓶中，搅拌使其熔化后加入H2O2，滴加功能单体溶液，滴加时间为150min～210min，滴加完毕后保温反应1h，保温完毕后加入补充水，既得淡黄色透明的HT-18功能型聚羧酸减水剂。

2 性能测试

2.1 试验材料及仪器设备

水泥，冀东PO42.5。砂，粗砂，细度模数3.3，细砂细度模数1.7。石子，碎石粒径为5mm～25mm连续级配。水，自来水。减水剂，市售聚羧酸高性能减水剂A,B,C,D含固量40%。聚羧酸功能性减水剂HT-18,含固量20%。水泥砂浆搅拌机,恒温恒湿养护箱,砼压力试验机等。

2.2 测试方法

水泥净浆流动度参照GB8077-2012《混凝土外加剂匀质性试验方法》进行测试，水胶比为0.29，混凝土坍落度,减水率,抗压强度参照GB50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法》及GB8076-2008《混凝土外加剂》进行测试。

3 结果与讨论

3.1 匀质性性能指标对比

由表1可以看出，和市售的减水剂对比中在同等掺量时减水率虽然最低，而且其他有害物质含量HT-18也都是最低的，尤其是它不含Cl-，可对混凝土在后期的耐久性有足够的保证。

表1 参数(一)

3.2 砂浆试验对比

由表2可以看出，60min的砂浆分层度减水剂C最高是9.1%，HT-18最低 2.4%。能有效地解决砂浆在使用过程中的稳定性。

表2 参数(二)

3.3 混凝土对比试验

其它条件完全相同时，不掺(图1)与掺加 HT-18(图2)的新拌混凝土的表观状态已给出。由图可以看出，在混凝土材料出现石子级配差或针片状含量高,使用机制砂或粗砂,使用细砂或超细砂,砂子级配欠佳等情况时，用常规的聚羧酸减水剂制备流态混凝土时会造成混凝土泌水和板结，或者混凝土坍落度泵损较大。此时，用HT-18与常规的聚羧酸高性能减水剂复合使用，在一定掺量范围内，可以保证混凝土具有良好的粘聚性,工作性和强度，充分改善流动性和可泵性。

图1 表观(不掺)

图2 表观(掺)

用聚羧酸高性能减水剂制备高强或超高强混凝土制品(如混凝土预制管片,混凝土预应力轨枕,混凝土管桩等)时，混凝土出机后会严重板结，混凝土变得“很硬”。使用 HT-18时，混凝土的工作状态与用萘系高效减水制备的混凝土相似，却可以达到更高的强度或降低混凝土的材料成本。

除上述作用外，HT-18还能改善下列混凝土经常出现的情况。

(1)硬化混凝土表面出现气泡,水纹或麻面。

(2)新拌混凝土的流变速度慢，感觉混凝土“很黏”。

其根本原因是混凝土的和易性欠佳。通过使用HT-18改善混凝土的和易性，可以制备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”，增加混凝土的流变速率。

(3)在砂子过细或者含泥量较高，用聚羧酸高性能减水剂制备混凝土时，出现粘度大,流速慢等问题，可以用HT-18改善混凝土的和易性，这样可以尽量减少高含泥量的砂对新拌混凝土流动性及流动经过时损失的影响。同时会使所拌制混凝土更加稳定，不会因砂石含泥量波动而影响正常混凝土使用。更重要的是可以减小砂中含泥量对混凝土后期强度的影响，提高混凝土耐久性。

(4)当混凝土已经出现泌水,板结等离析情况，根据离析程度，适量加入HT-18 ，可有效抑制混凝土的离析，正常进行混凝土的泵送和浇筑施工。

(5)HT-18可以预拌砂浆，起到减水和保持砂浆稳定性的作用。