聚羧酸高性能減水劑的常溫合成研究及應用

周紅，廖聲金，王偉

（長沙加美樂素化工有限公司，湖南　長沙 410000）

聚羧酸高性能減水劑的常溫合成研究及應用

周紅，廖聲金，王偉

（長沙加美樂素化工有限公司，湖南長沙 410000）

在常溫 20℃～40℃ 條件下，采用過硫酸銨（APS）—抗壞血酸（Vc）氧化還原體系，以異戊烯醇聚氧乙烯醚（TPEG）、丙烯酸（AA）為單體，在鏈轉移劑的作用下，合成了一種聚羧酸高性能減水劑（Kami 313C）。研究結果表明，常溫合成的聚羧酸高性能減水劑（Kami 313C）減水率高達 34.1%。與 60℃ 條件下合成的聚羧酸高性能減水劑（Kami 313）性能相比，本合成工藝無需加熱，無需去離子水，采用普通自來水，節約能源，降低生產成本，性價比更高。

聚羧酸高性能減水劑；常溫；自來水；減水率

0　引言

聚羧酸高性能減水劑作為第三代混凝土外加劑，有摻量低，減水率高，與水泥相容性好，環保，適宜配置高性能混凝土等特點，已成為綜合性能最優，應用前景最廣的混凝土外加劑[1]。

通常情況下，聚羧酸高性能減水劑的合成溫度為50℃～90℃，在此溫度下進行生產，由于升溫、調溫不僅延長生產周期，而且增加了生產能耗，提高了生產成本，甚至還會帶來環境污染等問題[2]；而使用太陽能加熱或天然氣加熱，則前期投資成本過大。在這樣的背景下，迫切需要通過改變合成工藝條件來降低合成成本，常溫合成聚羧酸高性能減水劑已成為減水劑行業發展的一種趨勢[3]，具有十分重要的意義。

本文設計一種在常溫（20℃～40℃）條件下，采用過硫酸銨（APS）—抗壞血酸（Vc）氧化還原體系，以異戊烯醇聚氧乙烯醚（TPEG）、丙烯酸（AA）為單體，在鏈轉移劑的作用下，合成了聚羧酸高性能減水劑（Kami 313C）。具有較高的減水率，其配制的混凝土具有良好的施工性能，且操作簡單，大大降低生產能耗。

1　試驗部分

1.1主要試驗原材料與儀器

試驗原材料及儀器見表 1～3。

表1　制備聚羧酸高性能減水劑主要試驗原材料

表2　混凝土性能測試主要原材料

表3　主要儀器設備

1.2聚羧酸高性能減水劑 (Kami 313C) 的制備方法

聚羧酸高性能減水劑（Kami 313C）的制備方法為：

（1）在帶有增力電動攪拌器的三口瓶中加入一定配比的TPEG 和自來水，將三口瓶置于室內（室溫環境即可，無需任何加熱），在一定的轉速下，使 TPEG 充分溶解，待溶解完全后加入一定量的 Vc，均勻攪拌 2～3min。

（2）現配一定比例的 APS 水溶液為 A 溶液，以及 AA、鏈轉移劑混合水溶液為 B 溶液，用恒流泵采取雙滴加的方式滴入三口瓶中，滴加時長均為 3h，保溫 1h，最終得到無色透明液體，即制得固含量為 40% 的聚羧酸高性能減水劑（Kami 313C）其合成工藝流程圖見圖 1。

2　性能測試及表征

（1）水泥凈漿流動度、砂漿減水率試驗參照GB/T 8077-2012《混凝土外加劑勻質性試驗方法》，及GB 8076-2008《混凝土外加劑》，進行測試。水灰比為0.29，減水劑摻量 0.35%，凈漿試驗均采用中材 P?O42.5 水泥；

（2）混凝土坍落度損失及其保持性參照 JC 473-2001《混凝土泵送劑》進行測試，其中水泥采用中材 P?O42.5 水泥；

（3）不同齡期混凝土抗壓強度參照 GB/T 50081-2001《普通混凝土力學性能試驗方法》進行測試，其中水泥采用中材 P?O42.5 水泥；

（4）不同水泥與聚羧酸高性能減水劑（Kami 313C）的相容性參照 JC 473-2001《混凝土泵送劑》進行測試。

圖1　聚羧酸高性能減水劑(Kami 313C) 的合成工藝流程

3　結果與討論

3.1Kami 313C 摻量對水泥凈漿流動度性能的影響

參照 GB/T 8077-2012《混凝土外加劑勻質性試驗方法》中的水泥凈漿流動度測試方法，取流淌部分相互垂直的兩個方向的最大直徑，作為樣品的水泥凈漿流動度。檢測室溫為 20℃，結果見表 4。

表4　Kami 313C 凈漿流動度試驗結果

從表 4 可以看出，對于不同的摻量情況下，初始凈漿流動度和 1h 后凈漿流動度幾乎沒有差別，說明 Kami 313C 有著良好的保坍性能。

3.2Kami 313C 對減水率的影響

考察了 Kami 313C 與 Kami 313 的減水性能，結果見表5。

表5　減水率測試結果

從表 5 可以看出，Kami 313C 具有優異的減水性能，通過采用過硫酸銨（APS）-抗壞血酸（Vc）氧化還原體系，優化了原有 60℃ 合成工藝的分子結構及分子量，導致對顆粒的分散性能更好。

3.3Kami 313C 對混凝土坍落度和強度性能的影響

研究了聚羧酸高性能減水劑（Kami 313C）的混凝土工作性能，所用混凝土配合比見表 6，性能測試結果見表7。

表6　混凝土配合比　　　　　　　 kg/m3

表7　Kami 313C 對混凝土性能的影響

由表 7 可看出，Kami 313C 減水效果最佳，對砂石的粘聚性好，混凝土不出現泌水和離析現象，同時具有優異的保坍性，對強度無不利影響，相反，還有利于強度的提高；它的減水保坍性能均優于市面上的同類型產品。

3.4聚羧酸高性能減水劑（Kami 313C）與水泥的相容性

采用 4 種不同水泥，研究了聚羧酸高性能減水劑（Kami 313C）與不同水泥的相容性。混凝土配合比為表 6 所示。性能測試結果見表 8。

表8　聚羧酸高性能減水劑(Kami 313C) 與水泥的相容性

由表8 可見，對于不同的水泥，聚羧酸高性能減水劑（Kami 313C）都表現出優異的減水保坍性能，3h 后的坍落度損失小。該聚羧酸高性能減水劑（Kami 313C）與不同水泥的相容性良好。

4　結論

（1）在常溫條件下，采用過硫酸銨—抗壞血酸氧化還原體系，以異戊烯醇聚氧乙烯醚、丙烯酸為單體，在鏈轉移劑的作用下，所得的聚羧酸高性能減水劑具有較高的減水效果，減水率高達 34.1%。

（2）該聚羧酸高性能減水劑同時具有較好的保坍性能，能使混凝土的坍落度保持性能得到極大提高，混凝土 1h 幾乎無坍落度損失，3h 后仍具有較好的保坍性能。

（3）該聚羧酸高性能減水劑對不同水泥具有良好的相容性。

（4）該常溫合成方法工藝簡單，不需熱源，環保并且能夠降低生產成本及能耗。

[1] 肖尾儉．聚羧酸高性能減水劑在常溫條件下的合成研究[J]．福建建材，2013(10)：6-7．

[2] 王浩，張曉春，逢建軍，等．無熱源制備聚羧酸減水劑工藝及性能研究[J]．混凝土世界，2014(04)：69-74．

[3] 趙秋勇，徐永東，陳小平，馬玉剛．常溫合成聚羧酸減水劑的研究現狀及展望[J]．混凝土，2014(05)：80-82．

［通訊地址］湖南省株洲市淥口工業園 B 區 7 號株洲加美樂素建材有限公司（412000）

周紅（1989-），女，籍貫湖南，湖南工學院，主要從事混凝土外加劑開發。