一種復合型高性能混凝土流變劑的制備

蔣禹，鄧磊，沈建榮，謝大銀，張源資

（貴州科之杰新材料有限公司，貴州 龍里 551206）

0 引言

我國的基建工程投入越來越大，混凝土是建筑工程中使用最多的材料之一[1]。然而，混凝土是很復雜的拌合物，混凝土組分變化過程的不可控制性給生產混凝土帶來很大困難，為了解決混凝土離析泌水、坍落度損失快、強度低、凝結時間過長或過短等問題，人們研制出減水劑、保坍劑、緩凝劑、流變劑等各種外加劑，使生產的混凝土性能具有更好的狀態。各種外加劑對混凝土的作用都不盡相同，使用單一外加劑很難生產出工作性能良好的混凝土。在實際施工過程中，混凝土嚴重的離析泌水使混凝土結構明顯分層，就會大大降低混凝土結構的強度和使用性能[2]，混凝土流變劑能有效解決混凝土離析泌水問題，使混凝土漿體飽滿、流動性能好，并且能提高混凝土強度。單一組分的混凝土流變劑并不能達到這個作用，因此，合成一款復合型高性能的流變劑是必要的。

為了解決混凝土離析泌水的問題，本文利用丙烯酰胺和甲基丙烯酸在過硫酸銨的作用下，通過加熱反應 3 小時左右，然后在低溫條件下加入水溶性聚乙烯醇（1788）進行復合，再將復合得到的復合型流變劑與市場上普遍使用的混凝土流變劑進行混凝土性能評價。

1 原材料與試驗方法

1.1 試驗原材料及配合比

減水劑：Point-S08，固含量為 10%，貴州科之杰新材料有限公司；丙烯酰胺：AM，工業級，白色粉末，鞏義市騰龍水處理；甲基丙烯酸：MMA，工業級，無色透明液體，東莞市卡達爾塑膠原料有限公司；過硫酸銨：APS，工業級，白色晶體，濟南鑫雅化工有限公司；聚乙烯醇（1788）：PVA，工業級，白色粉末，河北晴俊纖維素廠；羥丙基纖維素：HPMC，工業級，白色粉末，河北晴俊纖維素廠；聚丙酰胺：PAM，工業級，白色粉末，鞏義市騰龍水處理；淀粉醚：HPS，工業級，白色粉末，河北晉州廣通纖維素廠；水泥（C）：紅獅 P·O42.5，貴州紅獅水泥有限責任公司；砂子（S）：白砂 S1，青砂 S2，細度模數 2.6～3.2，貴陽市政建設有限公司；石子（G）：6～19mm 連續級配，貴陽市政建設有限公司；拌合水（W）：自來水。

1.2 樣品的制備

A 料：MAA+W=5g+95g，固含量為 5%，B 料：APS+W=0.1g+99.9g，固含量為 0.1%。

向 500mL 四口燒瓶中裝入一定量的去離子水，開動攪拌器，邊攪拌邊加入AM，當溫度升到 70～80℃時，開始滴加 A 料和 B 料，A 料 3h 滴加完全，B 料3h20min 滴加完全。然后降溫到 45℃，添加一定量的PVA（1788）進行復合即得到一種復合型的混凝土流變助劑（Point-B），固含量為 5%。

Point-B 合成完成后，取 Point-B (5%)、 HPMC(5%)、PAM (5%)、HPS (5%) 分別與 Point-S08 (10%) 以1:100 的比例配制成 C、D、E、F 溶液待用。

1.3 試驗用混凝土配合比

參照 GB 8076—2008《混凝土外加劑》進行 C30 混凝土性能試驗，混凝土配比見表 1。

表1 混凝土試驗配合比k g/m3

2 結果與討論

2.1 流變助劑和減水劑相容性對比

分別取 Point-B (5%)、HPMC (5%)、PAM (5%)、HPS (5%) 各 1g 溶于 100g Point-S08 (10%) 的水溶液中，觀察溶解情況，各種流變助劑和減水劑相容性對比見表 2。

表2 流變助劑和減水劑相容性對比

從表 2 可明顯看出，和減水劑復配后，Point-B 易溶于減水劑，溶解后不分層，HPMC 溶解速度很慢，且會形成少量膠體，PAM 和 HPS 溶解速度相對較快，但會出現不同程度的分層情況。

2.2 流變助劑的混凝土性能對比

流變助劑混凝土性能對比見表 3。

從表 3 可知，摻有 C 的混凝土初始和 1 小時的坍落度/擴展度分別為 220mm/600mm 和 220mm/560mm，是摻有幾個樣品的混凝土中最大的，說明摻有 C 的混凝土坍落度和擴展度的初始和保坍能力較其他三個流變劑好；從含氣量來看，摻有 C 和 D 的混凝土中含氣量分別為 2.1% 和 3.2%，說明 C 引入氣泡較少，D 引入氣泡最多；摻有 C 的混凝土初凝時間和終凝時間分別為7h 和 10h，然而摻有其他三個樣品的混凝土初凝時間和終凝時間分別大于等于 8h 和 11h；從 28 天強度來看，摻有 E 的混凝土 28d 強度最高，但是和摻有 C 的混凝土強度相差不大；從倒坍速度來看摻有 C 的混凝土倒坍速度為 1.9s，摻有 D 的混凝土倒坍速度為 4s，說明摻有 C 的混凝土倒坍速度最快，摻有 D 的混凝土倒坍速度最慢；從混凝土表面漿體來看，D 漿體最多，C 稍差，E 和 F 的較少。綜上所述，通過對比 C、D、E、F混凝土的坍落度/擴展度、含氣量、倒坍時間等性能對比，添加 C 的混凝土綜合性能最好，是一種理想的混凝土流變助劑，可以用于實際生產應用。

表3 混凝土測試結果

3 結論

（1）本文采用丙烯酰胺和甲基丙烯酸作為原料，加入引發劑，升溫到 70～80℃，聚合 3 小時，降溫到45℃，加入水溶性聚乙烯醇（1788）進行增粘，即得復合型混凝土流變劑，生產工藝簡單。

（2）通過和減水劑復配發現，Point-B 易溶于減水劑，溶解后不分層，HPMC 溶解速度很慢，且會形成少量膠體，聚丙烯胺和淀粉醚溶解速度相對較快，但會出現不同程度的分層情況。

（3）通過對混凝土坍落度、倒坍時間、抗壓強度等綜合性能進行對比，Point-B 明顯優于 HPMC、聚丙酰胺、淀粉醚等常用的混凝土流變助劑，是一種較為理想的復合型高性能混凝土流變劑，可進行實際生產應用。