淺探某些工藝因素對聚羧酸減水劑性能的影響

李英祥，陳周鵬，蔡文榮

（福建科之杰新材料有限公司，福建　漳州　363000）

淺探某些工藝因素對聚羧酸減水劑性能的影響

李英祥，陳周鵬，蔡文榮

（福建科之杰新材料有限公司，福建漳州363000）

本文從聚羧酸減水劑的靜置時(shí)間、存放方式以及顏色變化等因素對聚羧酸減水劑性能的影響進(jìn)行分析，以探索在存放期間聚羧酸減水劑的穩(wěn)定性。

聚羧酸減水劑；性能；影響因素

0　引言

摻聚羧酸系高性能減水劑的混凝土具有以下性能特點(diǎn)：摻量小，減水率高；混凝土拌合物綜合性能高，坍落度損失小；增強(qiáng)效果好；低收縮；一定的引氣量；總堿含量和氯離子含量極低；環(huán)境友好。

現(xiàn)今聚羧酸系高性能減水劑在我國混凝土生產(chǎn)及工程建設(shè)行業(yè)的應(yīng)用已越發(fā)廣泛而成熟[3]，各種聚羧酸減水劑生產(chǎn)企業(yè)如雨后春筍，層出不窮；相關(guān)的聚羧酸產(chǎn)品也相繼問世，并得到了極大范圍的推廣和使用。針對混凝土生產(chǎn)企業(yè)在使用聚羧酸系高性能減水劑時(shí)出現(xiàn)的問題，外加劑企業(yè)的研發(fā)人員也進(jìn)行了大量研究，相繼推出新工藝的減水劑[4-7]。隨著人們對混凝土外加劑研究的不斷深入，混凝土外加劑的未來發(fā)展將朝著復(fù)合型外加劑的方向發(fā)展[8-10]。為了能更好地解析不同因素對于聚羧酸減水劑的性能產(chǎn)生的影響，本文從生產(chǎn)原料和存放方式等因素入手，研究了它們對于混凝土工作性能和強(qiáng)度的影響，以期能夠?yàn)榫埕人釡p水劑的研究提供一定的試驗(yàn)依據(jù)。

1　試驗(yàn)材料及試驗(yàn)方法

1.1試驗(yàn)材料

（1）水泥：福建永定閩福 P·O42.5普通硅酸鹽水泥，其力學(xué)性能見表1。

表1　水泥主要力學(xué)性能指標(biāo)

（2)細(xì)骨料：采用天然河砂，其主要物理指標(biāo)見表2。

表2　細(xì)骨料主要物理指標(biāo)

（3)粗骨料：采用漳州龍海市產(chǎn)碎石，用大石和小石兩種級配進(jìn)行復(fù)摻，兩種粗骨料的物理性能見表3。

表3　粗骨料主要物理指標(biāo)

（4）減水劑：科之杰新材料集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的醚類聚羧酸減水劑，A：過氧化物反應(yīng)體系聚羧酸母液；B：氧化－還原體系聚羧酸母液。

1.2試驗(yàn)方法

（1）凈漿試驗(yàn)。使用水泥600g、水174g、相同工藝的外加劑母液摻量，進(jìn)行試驗(yàn)測試初始凈漿流動(dòng)度及1h 凈漿流動(dòng)度損失。

（2）混凝土試驗(yàn)。按照等摻量的方法，使用相同的配合比對樣品進(jìn)行測量其初始坍落度及擴(kuò)展度、坍落度損失、容重、強(qiáng)度。試驗(yàn)采用的配合比見表4。

表4　混凝土配合比　kg/m3

2　試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1靜置后攪拌對聚羧酸母液性能的影響

為研究母液長時(shí)間靜置后，母液是否出現(xiàn)上下分層而影響聚羧酸母液的復(fù)配和使用，選擇 A 母液，靜置28天后，取樣再進(jìn)行均化攪拌再取樣進(jìn)行凈漿流動(dòng)度驗(yàn)證，凈漿流動(dòng)度數(shù)據(jù)見表5。

從表5數(shù)據(jù)看，靜置攪拌前后聚羧酸母液的凈漿流動(dòng)度變化不大，說明樣品中各組分均勻穩(wěn)定，即靜置后攪拌對于組分均勻的聚羧酸母液減水劑樣品影響不大。

2.2不同存放環(huán)境下對聚羧酸母液性能的影響

為研究不同的存放環(huán)境對聚羧酸母液性能的影響，從放置環(huán)境、pH 值、放置時(shí)間三個(gè)因素觀察聚羧酸母液性能變化，分別將 A 母液和 B 母液不同 pH 值樣品放置于室內(nèi)和室外環(huán)境中進(jìn)行靜置，并間隔一段時(shí)間進(jìn)行取樣試驗(yàn)，凈漿流動(dòng)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表6，混凝土數(shù)據(jù)見表7。

表5　靜置后攪拌對水泥凈漿流動(dòng)性的影響

從表6數(shù)據(jù)看：

pH 值=3.0條件下放置在室內(nèi)室外 A、B 母液性能相差較大，室外性能較低。這主要是因?yàn)?A、B 母液在酸性條件下，生產(chǎn)反應(yīng)中的引發(fā)劑未中和消除，存放于室外在光照的條件下緩慢繼續(xù)反應(yīng)，加大減水劑的分子結(jié)構(gòu)，降低外加劑的減水作用。其余 pH 值條件下，乃因加入氫氧化鈉溶液進(jìn)行了中和分解。

不同 pH 值的母液，放置在室內(nèi)的 A 母液，凈漿流動(dòng)度數(shù)據(jù)基本不變；放在室外，pH 值越低，母液性能下降幅度較大，并且母液的1h 凈漿流動(dòng)度損失變大。放置在室內(nèi)的 B 母液，pH 值升高，母液凈漿流動(dòng)度略有下降，放置在室外的 B母液，凈漿流動(dòng)度數(shù)據(jù)基本不變，1h 凈漿流動(dòng)度損失相當(dāng)。

表6　不同存放環(huán)境下凈漿流動(dòng)度的影響

表7　不同存放環(huán)境下混凝土數(shù)據(jù)的影響

從表7數(shù)據(jù)看：

A 母液 pH=3.0母液放置在室外，混凝土初始擴(kuò)展度下降，但40min 坍落度與室內(nèi)母液相當(dāng)；B 母液放置在室內(nèi)和室外母液初始坍落度、擴(kuò)展度、40min 坍落度以及混凝土容重基本無變化。

A 母液在 pH=5.6時(shí)，放置在室內(nèi)和室外母液初始坍落度、擴(kuò)展度、40min 坍落度以及混凝土容重基本無變化；B 母液在不同的 pH 值時(shí)母液初始坍落度、擴(kuò)展度、40min 坍落度以及混凝土容重基本無變化。

從生產(chǎn)工藝及生產(chǎn)設(shè)備考慮，并綜合表5、表6的數(shù)據(jù)可以得出：生產(chǎn)廠家及使用方外加劑基本均存放于室外，更接近于試驗(yàn)的室外環(huán)境，并考慮 pH 值越低，母液的酸性越大，在母液抽料及復(fù)配過程中，對生產(chǎn)設(shè)備的腐蝕越大，因此選擇 pH 值越高，并在室外放置性能無變化的 pH 值區(qū)間環(huán)境存放，及 A 母液選擇 pH=5.6進(jìn)行存放，B 母液選擇 pH=5.9進(jìn)行存放，聚羧酸母液的性能穩(wěn)定。

2.3不同用量雙氧水對聚羧酸母液性能的影響

在生產(chǎn)過程中，B 母液在中和后因溫度高在放置貯存過程，母液顏色會(huì)逐漸變黃，為解決母液變黃問題，往母液中加入27.5% 雙氧水，抑制母液顏色加深，靜置30天后觀察母液顏色，并進(jìn)行混凝土試驗(yàn)驗(yàn)證，混凝土試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表8。

從表8數(shù)據(jù)看，聚羧酸減水劑中雙氧水的用量逐步上升時(shí)，對應(yīng)混凝土的初始坍落度和擴(kuò)展度等指標(biāo)保持不變。當(dāng)雙氧水的用量達(dá)到0.130% 時(shí)，聚羧酸母液的顏色保持出釜時(shí)顏色，并且28d 強(qiáng)度較未加雙氧水時(shí)高。這是因?yàn)殡p氧水在溶液中具有氧化性和還原性，同時(shí)還具備漂白性，當(dāng)聚羧酸母液中在放置過程中產(chǎn)生自由基，雙氧水與之結(jié)合，抑制自由基的聚合，并抑制聚羧酸顏色的變化。

表8　混凝土工作性能的影響因素

3　結(jié)論

（1）聚羧酸在靜置攪拌前后聚羧酸母液的凈漿流動(dòng)度變化不大，說明樣品中各組分均勻穩(wěn)定，即靜置后攪拌對于組分均勻的聚羧酸母液減水劑樣品影響不大，靜置后的母液不經(jīng)過攪拌可直接使用。

（2）選擇 pH 值越高，并在室外放置性能無變化的 pH值區(qū)間環(huán)境存放，即 A 母液選擇 pH=5.6進(jìn)行存放，B 母液選擇 pH=5.9進(jìn)行存放，不影響聚羧酸母液的性能變化。

（3）聚羧酸母液中雙氧水的用量逐步上升時(shí)，對應(yīng)下混凝土的初始坍落度和擴(kuò)展度等指標(biāo)保持不變。當(dāng)雙氧水的用量達(dá)到0.130% 時(shí)，聚羧酸母液的顏色保持出釜時(shí)顏色，并且28d 強(qiáng)度未降低。

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［通訊地址］福建省漳州市招商局漳州經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)汀江路3號福建科之杰新材料有限公司技術(shù)室（363000)

李英祥，從事混凝土外加劑開發(fā)。