一種功能型聚羧酸減水劑的開發與應用

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.山西榮誠建材檢測有限公司，山西 運城 044200)

針對上述問題，本研究采用不飽和聚醚和不飽和小單體，通過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,應用試驗結果表明，自制的HT-18能顯著改善原材料級配差時混凝土的各方面性能，具有很好的市場前景。

1 實驗

1.1 原材料及主要的儀器設備

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；設備包括：電加熱套、電動攪拌器、四口燒瓶、蠕動泵、溫度計等。

1.2 合成實驗

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，再加入催化劑，升溫到140℃～160℃。反應時間為300min～360min，反應完畢后降溫至110℃～120℃再次加入不飽和羧酸繼續反應120min～150min，等待反應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，滴加時間為150min～210min，滴加完畢后保溫反應1h，保溫完畢后加入補充水，既得淡黃色透明的HT-18功能型聚羧酸減水劑。

2 性能測試

2.1 試驗材料及儀器設備

水泥，冀東PO42.5。砂，粗砂，細度模數3.3，細砂細度模數1.7。石子，碎石 粒徑為5mm～25mm連續級配。水，自來水。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,恒溫恒濕養護箱,砼壓力試驗機等。

2.2 測試方法

水泥凈漿流動度參照GB8077-2012《混凝土外加劑勻質性試驗方法》進行測試，水膠比為0.29，混凝土坍落度,減水率,抗壓強度參照GB50080-2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法》及GB8076-2008《混凝土外加劑》進行測試。

3 結果與討論

3.1 勻質性性能指標對比

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

表1 參數(一)

3.2 砂漿試驗對比

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程中的穩定性。

表2 參數(二)

3.3 混凝土對比試驗

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

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或超高強混凝土制品(如混凝土預制管片,混凝土預應力軌枕,混凝土管樁等)時，混凝土出機后會嚴重板結，混凝土變得“很硬”。使用 HT-18時，混凝土的工作狀態與用萘系高效減水制備的混凝土相似，卻可以達到更高的強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常出現的情況。

(1)硬化混凝土表面出現氣泡,水紋或麻面。

(2)新拌混凝土的流變速度慢，感覺混凝土“很黏”。

其根本原因是混凝土的和易性欠佳。通過使用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)在砂子過細或者含泥量較高，用聚羧酸高性能減水劑制備混凝土時，出現粘度大,流速慢等問題，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新拌混凝土流動性及流動經過時損失的影響。同時會使所拌制混凝土更加穩定，不會因砂石含泥量波動而影響正常混凝土使用。更重要的是可以減小砂中含泥量對混凝土后期強度的影響，提高混凝土耐久性。

(4)當混凝土已經出現泌水,板結等離析情況，根據離析程度，適量加入HT-18 ，可有效抑制混凝土的離析，正常進行混凝土的泵送和澆筑施工。

(5)HT-18可以預拌砂漿，起到減水和保持砂漿穩定性的作用。

4 結 語

(1)HT-18功能型減水劑和市售的聚羧酸減水劑對比中在同等摻量時減水率雖然最低，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程中的穩定性。

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

(4)使用HT-18或HT-18與常規聚羧酸高性能減水劑復合使用，可以使混凝土的工作性狀態與用萘系高效減水制備的混凝土類似，卻可以達到更高的強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題。

更重要的是，HT-18生產過程和原材料綠色環保，符合當前對生態環境的要求。