聚羧酸保坍劑的制備及其性能研究

黃小文

（重慶建研科之杰新材料有限公司）

隨著我國混凝土行業的發展以及環保力度的加強，天然砂資源越來越少，機制砂在混凝土中的應用越來越普遍[1]。為了滿足混凝土對和易性的要求，機制砂的含粉量居高不下，同時受限于開采成本，機制砂中的含泥量也比較高，這種機制砂的使用將會造成混凝土工作性能損失較大[2-4]，另一方面混凝土在運輸過程中存在溫度較高、運距增加和堵車等特殊情形，這些都要求混凝土具有較好的保坍性能。

為了滿足施工現場對混凝土工作性能的要求，降低混凝土經時損失，對聚羧酸保坍劑的保坍性能要求變得越來越高。因此，本實驗采用酯類功能材料，在一定的條件下合成了具有較好保坍性能的保坍劑，降低了混凝土的經時損失。

1 原材料

1.1 合成用原材料

大單體：異戊烯醇聚氧乙烯醚（TPEG），相對分子質量2400，工業級；雙氧水：質量分數濃度27.5%，工業級；抗壞血酸（Vc）和巰基乙酸（TGA）均為分析純；丙烯酸（AA）：含量99%，工業級；丙烯酸羥乙酯（HEA），純度≥99%；丙烯酸羥丙酯（HPA），純度≥98.5%，工業級；液堿：含量48%，工業級。

1.2 性能測試用原材料

水泥：冀東P·O42.5R，標準稠度用水量26.5%；粉煤灰：需水量比115%；細骨料：機制砂，連續級配，MB=2.7，Mx=2.8，含粉量10.8%；粗骨料：粒徑5～10mm 的小碎石，粒徑10～20mm 的大碎石；外加劑：用本試驗合成的保坍劑/市售保坍劑與減水母液（50%含固量）、葡萄糖酸鈉復配而成，減水母液和葡萄糖酸鈉為重慶建研科之杰新材料有限公司生產；市售保坍劑：含固量39.75%，pH=5.2。

2 合成試驗

首先將0.3g 抗壞血酸、0.6g 巰基乙酸與35g 水混合制成A 混合樣，19.3g 丙烯酸、17.5g 丙烯酸羥乙酯、9.0g 丙烯酸羥丙酯與35g 水混合制成B 混合樣。完成混合液制備后，將150g 大單體與135g 底水同時加入四口燒瓶中，待大單體完全溶解后將1.0g 雙氧水一次加入四口燒瓶，10min 后同時滴加A 混合液和B 混合樣，滴加時間控制在150min，滴加完成后保溫60min，最后加入液堿和水，調節pH 為5.5，含固量為40%。整個反應在常溫下進行，溫度控制在20～45℃之間。

3 性能測試方法

3.1 凈漿流動度測試

按照GB/T 8077-2012《混凝土外加劑勻質性試驗方法》進行測試，水泥用量300g，用水量87g，保坍母液用量1.5g。

3.2 混凝土拌合物性能測試

試驗用配合比按照JGJ 55《普通混凝土配合比設計規程》進行設計，設計的配合比應使混凝土具有良好的和易性，如表1 所示。混凝土拌合物性能測試按照GB/T 50080《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》的要求進行。

表1 混凝土配合比

4 結果與討論

4.1 水泥凈漿流動度試驗

合成的保坍劑樣品與某市售保坍劑在相同條件下進行水泥凈漿流動度試驗，數據如表2 所示。

表2 水泥凈漿流動度數據

從表2 可以看出，在相同摻量下，本試驗合成保坍劑的凈漿流動度隨時間延長持續增加，從0h 無流動性增加到3h 的229mm，并在4h 后依然保持凈漿流動度的小幅增加，同時在1h 時的凈漿流動度達到180mm，表現出較好的流動性，說明合成保坍劑具有較好的緩釋效果；市售保坍劑的凈漿流動度的增加幅度較小，即從初始無流動性增加到3h 的196mm，此后隨著時間的推移凈漿流動度不斷減小，到4h 時降低到179mm，說明市售保坍劑的緩釋性能明顯差于合成保坍劑。從凈漿流動度的對比可以看出，本試驗合成保坍劑在4h 以內無明顯的凈漿流動度損失，可見其保坍性能較好。

4.2 混凝土性能試驗

合成的保坍劑與某市售保坍劑在相同條件下進行混凝土性能試驗，數據如表3 所示。

表3 混凝土性能試驗數據

從表3 可以看出，在相同條件下，本試驗合成保坍劑具有較好的保坍性能，其混凝土在3h 時擴展度為430mm，具有一定的流動性，而市售保坍劑在3h 時的擴展度僅330mm，基本失去流動性。對比混凝土流動性可知，合成保坍劑的坍落度從0h 的230mm 降低到3h 的200mm，3h 坍落度損失率13%，擴展度從0h 的590mm 降低到3h 的430mm，3h 擴展度損失率27%；市售保坍劑的坍落度從0h 的230mm 降低到3h 的180mm，3h 坍落度損失率22%，擴展度從0h 的590mm 降低到3h 的330mm，3h擴展度損失率44.1%。從混凝土的3h 坍落度及擴展度損失率來看，合成保坍劑明顯低于市售保坍母液，說明其混凝土經時損失較小，保坍性能較好。

5 結論

⑴根據水泥凈漿流動度試驗，相比于市售保坍劑，合成保坍劑的凈漿流動度在4h 內不斷增加，緩釋效果較好。

⑵根據混凝土性能試驗，市售保坍劑的混凝土在3h 時基本失去流動性，本試驗合成保坍劑的3h 擴展度為430mm，具有一定的流動性，說明合成保坍劑具有較好保坍性能。