预应力高强混凝土管桩用聚羧酸减水剂的合成与应用
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ｐｏｌｙｅａｒｂｏｘｙｌａｔｅ
ｗａｓ
ｂａｌａｎｃｅ
ｇａｓ
ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ，ｍｅｔｈａｃｒｙｌｉｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ
ａｃｉｄ
ｓｅｔｔｉｎｇ ｗｈｅｎ ｉｎ
ｔｉｍｅ．Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ
ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ，ａｎｄ
ｃａｒｒｉｅｄ ｌ：１
ｔｒｉａｌ
ｒａｔｉｏ
ｔｈｅ ｐｉｌｅ．Ｔｈｅ
ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ
ｂａｌａｎｃｅ
ｖａｌｕｅ ５２．５－５４．３，ｓｏｄｉｕｍ ｏｆ ｌｏｗ ａｉｒ－
ｓｕｌｆｏｎａｔｅ
０．７％，ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ
ｐｏｌｙｃａｒｂｏｘｙｌａｔｅ
ａｐｐｌｉｅｄ
ｃｏｎｃｒｅｔｅ，ｗｈｉｃｈ ｈａｄ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ
ｌｉｎｋｅｄ
ｔｏ
ｅｎｔｒａｉｎｉｎｇ，ｓｈｏｒｔ ｓｅｔｔｉｎｇ ｔｉｍｅ，ｈｉｇｈ
ｗｈｉｃｈ ｔｈｅ
ＷａＳ
ｗａｓ
ｗｉｔｈ
ａｌｃｏｈｏｌ
ｐｏｌｙｏｘｙｅｔｈｙｌｅｎｅ
ｅｔｈｅ
２４００（ＴＰＥＧ２４００），Ｎ－ｍｅｔｈｙｌｄ
ｐｉｌｅ．Ｓｔｕｄｉｅｄ：ＨＰＥＧ／ＴＰＥＧ ｄｏｓａｇｅ ｏｆ
ａｃｒｙｌａｍｉｄｅ，ａｎｄ
ｓｅｄｉｕｍ
ｓｕｌｆｏｎａｔｅ， ｒａｔｉｏ ｏｆ ｔｈｅ
ｏｕｔ
ｕｓｅｄ ｉｎｔｏ
２．３不同用量Ｎ一羟甲基丙烯酰胺合成的减水剂对
管桩混凝土性能的影响 Ｎ一羟甲基丙烯酰胺含有２个官能团，一个是羟甲基，另
一个是酰胺基。羟甲基可形成交联，对提高混凝土黏聚性有 利。酰胺基可以与水泥浆体中的氢氧化钙反应，加速ｃ３ｓ的水 化，抑制Ｃ３Ｓ水化初期形成松散结构的趋势，加速了Ｃ—Ｓ—Ｈ 凝胶和钙矾石晶体的形成，提高早期水泥块中针状钙矾石的 数量，使得钙矾石结构更加致密，从而提高早期强度［４１。不同
ｐｒｅ－ｓｔｒｅｓｓｅｄ
ｈｉ曲ｓｔｒｅｎｇｔｈ
ｃｏｎｃｒｅｔｅ
ａｎｄ
ａｃｒｙｌｉｃ ａｃｉｄ／ｍａｌｅｉｃ
ａｎｈｙｄｒｉｄｅ ｍａＳｓ
ｖａｌｕｅ
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ｒｅｄｕｃｉｎｇ，ａｎｄ
ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ，Ｎ－ｍｅｔｈｙｌ＆ａｃｒｙｌａｍｉｄｅ ｓｅｄｉｕｍ
ｄｏｓａｇｅ
ｏｎ
ｃｏｈｅｓｉｖｅ，ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃ—ｌ讪ｐｈｉｌｉｃ
丙烯酸、马来酸酐作为主要的小单体，常用于醚类减水剂 合成中，两者各有优缺点。丙烯酸对减水剂的初始减水率贡献 大，而马来酸酐对减水剂的分散保持性作用较大。研究了两者 不同质量比合成减水剂对管桩性能的影响，结果见表２。
表２丙烯酸与马来酸酐不同质量比合成减水剂对 管桩混凝土性能的影响
ｍ（丙烯酸）：ｍ（马来酸酐）
ｓｔｒｅｎｇｔｈ・ｃｏｈｅｓｉｖｅｎｅｓｓ，ａｎｄ ｅａｓｙ
ｌｉｐｏｐｈｉｌｉｅ
ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ ｄｅｈｙｄｒａｔｉｏｎ・ｎｏｔ ｖａｌｕｅ；ｓｏｄｉｕｍ ｍｅｔｈｙｌａｌｌｙｌ
ｐｕｌｐ
ａｎｄ
ＳＯ
ｏｎ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｏｌｙｃａｒｂｏｘｙｌａｔｅ；ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃ
ｓｔｒｅｓｓｅｄ ｈ Ｊｉｇｈ ｓｔｒｅｎｇｔｈ
表１ ＨＰＥＧ与ＴＰＥＧ不同质量比合成的减水剂对 管桩混凝土性能的影响
１．２．１聚羧酸减水剂的制备
在装有温度计、调速搅拌器、回流冷凝管和滴加装置的四 口烧瓶中，加入按配方量的软水、双氧水、ＨＰＥＧ、ＴＰＥＧ，然后 搅拌并加热至一定温度，在此温度下，滴加按配方量的丙烯 酸、马来酸酐等小分子组成的水溶液，（１８０，＇１０）ｒａｉｎ滴完，同 时滴加维生素Ｃ水溶液，（２１０＿＋１０）ｍｉｎ滴完，保温９０ ｒａｉｎ，然 从表１可以看出，当ｒｎ（ＨＰＥＧ２４００）：ｍ∞ＰＥＧ２４００）＝１：１ 时，管桩混凝土的综合性能最佳。其原因是，ＨＰＥＧ２４００、
Ｊｉａｎｇｓｕ Ｎｉｇａｏ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．ｈｄ．，Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ ２１３０１５，Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ）
ａｃｒｙｌｉｃ ａｃｉｄ，ｍａｌｅｉｃ ａｎｈｙｄｒｉｄｅ，ｍｅｔｈａｌｌｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ ｐｏｌｙｏｘｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｍｅｔｈｙｌａｌｌｙｌ ｅｔｈｅ ２４００
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｘｙｌａｔｅ （ＨＰＥＧ２４００），ｉｓｏａｍｙｌ
ＴＰＥＧ２４００合成的减水剂在混凝土减水率和分散保持性方面 有差异。ＨＰＥＧ２４００合成的减水剂混凝土减水率高，但分散保
持性相比ＴＰＥＧ２４００较差。所以，当比例适当时，可以将两者
的优点完美结合起来，使管桩混凝土的状态达到最佳，使成品 管桩达到使用要求。 ２．２丙烯酸与马来酸酐不同质量比合成减水剂 对管桩混凝土性能的影响
ｓｔｒｅｓｓｅｄ ｈｉｇｈ－ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｐｉｌｅ
ＷＡＮＧ Ｘｉａｏｂｉｎｇ，ＷＡＮＧ Ｔａｏ。ＷＵ Ｙｉ。ＬＩ Ｂａｏｃｈｕａｎ，ＤＯＮＧ Ｚｈａｏｂｉｎ，ＣＨＥＮ Ｎａｎ，ＹＡＮＧ Ｈａｉｒｏｎｇ
（Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ
Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ
后降温至一定温度，用氢氧化钠溶液调节ｐＨ值至７，即得固
含量４０％的聚羧酸减水剂。 １．２．２性能测试与表征 采用凝胶渗透色谱（ＧＰｃ）对聚羧酸减水剂进行表征；表 面张力按ＧＢ厂Ｉ．８０７７－－２０００（混凝土外加剂均质性试验方法》 进行测试；管桩性能按ＧＢ １３４７６－－２００９（先张法预应力混凝 土管桩》进行测试；含气量按ＧＢ厂ｒ ５００８０－－２００２｛普通混凝土 拌合物性能实验方法标准》进行测试；水泥净浆凝结时间按 ＧＢ厂Ｉ＇１３４６—２０１１《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检 验方法》进行测试。
养混凝土强度先提高后降低，而凝结时问、泌水情况都往不利
方向发展。这是由于马来酸酐在碱性环境下慢慢水解成羧基
２结果与讨论
２．１
［３１，使减水剂的分散保持性良好，从而使得蒸养混凝土强度先
提高后降低，凝结时间延长、泌水性变差，都往不利方向发展。
ＮＥＷ ＢＵＩＬＤＩＮＧ
ＨＰＥＧ与ＴＰＥＧ不同质量比合成的减水剂对
动成型的时间为ｌ ｒａｉｎ。由于预养时间、升温速度、恒温时间和 温度、降温速度对胶凝材料水化和混凝土性能的影响比较复 杂，试验均采用统一的蒸养制度，具体为：成型后，静停２ｈ，进 行带模常压蒸汽养护（升温速度１。Ｃ／ｒａｉｎ，温度为９０℃，时间 为４ｈ），３ ｈ降至室温，测试其抗压强度。
从表２可以看出：（１）随着马来酸酐用量的增加，常压蒸
关键词：聚羧酸减水剂：亲水亲油平衡值：甲基丙烯磺酸钠；Ｎ一羟甲基丙烯酰胺；预应力高强混凝土管桩 中图分类号：ＴＵ５２８．０４２．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—７０２Ｘ（２０１４）１２—００７０—０４
Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｐｐＨｃａｆｉｏｎ ｏｆ ｐｏｌｙｃａｒｂｏｘｙｌａｔｅ ｆｏｒ ｐｒｅ
度等级高、承载力大、抗冲击性能好、施工方便等优点，使其在
高层建筑、大跨度桥梁、高速公路、港口码头等工业和民用建 筑中得到广泛应用｛”。由于其具有优越的性能和较高的技术
混凝土管桩所用的减水剂主要是萘系减水剂，而非聚羧酸减
基金项目：江苏省建设系统科技项目（２０１３ＪＨ０６） 收稿日期：２０１４－０５—１０；修订日期：２０１４－０６—１２ 作者简介：王小兵，男，１９７５年生，江西吉安人，硕士，主要从事外墙 涂料乳液、胶粘剂及混凝土外加剂研究。地址：江苏省常州市武迸区 ｈ弋工业集中区尼高路１号，Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｘｂｉｎ９２００７＠ｓｉｎａ．ｃｏｒｎ。
用量Ｎ一羟甲基丙烯酰胺合成的聚羧酸减水剂对管桩混凝土 性能的影响见表３。
表３不同用量Ｎ一羟甲基丙烯酰胺合成的减水剂对 管桩混凝土性能的影响
Ｍ羟甲基丙烯酰胺用量％Ｏ．１５
Ｏ．２５ Ｏ．３５ Ｏ．４５ ０．５５
ＨＰＥＧ２４００ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ
１：ｌⅡｍ∞ｒａｔｉｏ
ｗｉｔｌｌ ｔｈｅ ＴＰＥＧ２４００，ａｃｒｙｌｉｃ
ａｃｉｄ
ｍａｓｓ
ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｍａｌｅｉｃ
ｍｅｔｈｙｌａｌｌｙｌ
ａｎｈｙｄｒｉｄｅ，Ｎ－ｍｅｔｈｙｌｏｌ ａｅｒｙｌａｍｉｄｅ
ｉｎ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ
０．３５％。ｔｈｅ Ｗａｓ
ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃ ｌｉｐｏｐｈｉｌｉｃ ｐｉｌｅ
ｃｏｎｃｒｅｔｅ
ｂａｌａｎｃｅ
ｓｕｌｆｏｎａｔｅ；Ｎ——ｍｅｔｈｙｌｏｌ
ａｅｒｙｌａｍｉｄｅ：ｐｒｅ—・
ｐｉｌｅ
Ｏ引言
预应力高强混凝土管桩是一种高强混凝土制品，具有强
指标，这就对其使用的原材料、配合比和生产提出了很高的技 术要求。而作为混凝土中不可缺的重要组分，减水剂的性能更 是对其品质有着重要的影响。聚羧酸减水剂在坍损控制、减水 率可调、提升强度、节省水泥、管桩表面光洁度、提高劳动生产 率、降低劳动强度、环保安全、功能可调、混凝土黏聚性等方面 比萘系减水剂有着很好的优势［２１，但国内目前生产预应力高强
高，但分散保持性较差。管桩生产过程中，要求高减水率的减
水剂，且对混凝土分散保持性也有一定要求。单独用～种单体 合成的减水剂，或将其与其它小料复配，在管桩生产中总有不 足的地方。基于此，使用２种不同结构的大单体合成聚羧酸减
２４００）、异戊二烯醇聚氧乙烯醚２４００（．Ｉ盹Ｇ２４００）、巯基丙酸、
双氧水、３０％氢氧化钠溶液、Ｎ一羟甲基丙烯酰胺、维生素Ｃ、甲
烯酰胺、甲基丙烯磺酸钠，合成了预应力高强混凝土管桩用聚羧酸减水剂。研究了ＨＰＥＧ／ＴＰＥＧ质量比与丙烯酸，马来酸酐质量比对 减水剂的减水性，Ｎ一羟甲基丙烯酰胺用量对减水剂黏聚性，亲水亲油平衡值对混凝土含气量，甲基丙烯磺酸钠用量对混凝土凝结时 间的影响。对合成的聚羧酸减水剂进行了表征和管桩试生产。结果表明：当ｍ（ＨＰＥＧ２４００）－＇ｍ（ＴＰＥＧ２４００）＝１：１，ｍ（丙烯酸）：ｍ（马来酸 酐）＝１：１，Ｎ一羟甲基丙烯酰胺用量为０．３５％，亲水亲油平衡值控制在５２．５。５４．３，甲基丙烯磺酸钠用量为Ｏ．７％时，合成的聚羧酸减水 剂应用于管桩混凝土，具有低引气、凝结时间短、强度高、黏聚性好、容易离心脱水、不易挂浆等优点。
１：０ ２：１ １：１ １：２ ０：１
１．２．３预应力高强混凝土管桩的混凝土配合比
预应力高强混凝土管桩混凝土配合比（ｋｇ／ｍ３）为：ｍ（水 泥）：ｍ（砂）：ｍ（碎石）：ｍ（磨细砂）：ｍ（外加剂）：ｍ（水）＝２７８：８３２：
１１１９：１５１：４．２８：９１。
１．２．４试件的制备及养护 混凝土由强制式搅拌机拌合，搅拌时间为２ ｍｉｎ，试件振
水剂。主要是因为聚羧酸减水剂具有缓凝性，导致生产管桩时 静停时间长、离心后挂浆严重、内壁不光滑、混凝土离心脱水 困难等缺陷。江苏尼高科技有限公司联合常州永联管桩，研制 开发了一种可满足其混凝土性能要求的聚羧酸减水剂。该聚 羧酸减水剂用于生产管桩混凝土时，具有低引气、凝结时问
・７０・
新型建筑材料
２０１４．１２
基丙烯磺酸钠，均为工业级。
水泥，亚东Ｐ・０５２．５水泥，密度３．１０ ｇ／ｅｍ３；砂，河砂，表观 密度２．６５ ｔＣｃｍ３，细度模数２．８；磨细砂，比表面积约２００ 碎石：５～２０ ｉｎｔｏ连续级配。 １．２试验方法
ｍＺ／ｋｇ；
水剂，然后应用于管桩生产中。在其它工艺参数相同的条件
下，两者不同质量比合成的减水剂对管桩混凝土性能的影响 见表１。
万方数据
王小兵，等：预应力高强混凝土管桩用聚羧酸减水剂的合成与应用 短、强度高、黏聚性好、容易离心脱水、不易挂浆等优点。
管桩混凝土性能的影响
常用合成醚类减水剂的大单体是ＨＰＥＧ２４００与ＴＰＥＧ２４００。 ＨＰＥＧ２４００合成的醚类减水剂减水率要比ＴＰＥＧ２４００合成的
１试验
１．１主要原材料 丙烯酸、马来酸酐、甲基烯丙基聚氧乙烯醚２４００（Ⅷ）ＥＧ
ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ
・７ｌ・
万方数据
王小兵，等：预应力高强混凝土管桩用聚羧酸减水剂的合成与应用
（２）当ｍ（丙烯酸）：ｍ（马来酸酐）＝ｌ：ｌ时，管桩混凝土的综合性
能最佳。
２．５不同用量甲基丙烯磺酸钠合成的减水剂对’ 管桩混凝土性能的影响 甲基丙烯磺酸钠含有磺酸基团，磺酸基团具有高分散性、
高减水性，是强电解质阴离子，因其受ｐＨ值Байду номын сангаас响较小，所以 含其的减水剂性能稳定［６１。基于这些，研究了不同用量的甲基
中国科技核心期刊
新癯建蟓粉柳
圃
预应力高强混凝土管桩用聚菝酸 减水剂的合成与应用
王小兵，王涛，吴益，李宝川，董兆彬，陈囡，杨海荣
（常州建筑科学研究院江苏尼高科技有限公司，江苏常州２１３０１５）
摘要：采用丙烯酸、马来酸酐、甲基烯丙醇聚氧乙烯醚２４００（ＨＰＥＧ２４００）、异戊烯醇聚氧乙烯醚２４００（ＴＰＥＧ２４００）、Ｎ一羟甲基丙
ｗａｓ
ｂａｌａｎｃｅ
ｇａｓ
ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ，ｍｅｔｈａｃｒｙｌｉｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ
ａｃｉｄ
ｓｅｔｔｉｎｇ ｗｈｅｎ ｉｎ
ｔｉｍｅ．Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ
ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ，ａｎｄ
ｃａｒｒｉｅｄ ｌ：１
ｔｒｉａｌ
ｒａｔｉｏ
ｔｈｅ ｐｉｌｅ．Ｔｈｅ
ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ
ｂａｌａｎｃｅ
ｖａｌｕｅ ５２．５－５４．３，ｓｏｄｉｕｍ ｏｆ ｌｏｗ ａｉｒ－
ｓｕｌｆｏｎａｔｅ
０．７％，ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ
ｐｏｌｙｃａｒｂｏｘｙｌａｔｅ
ａｐｐｌｉｅｄ
ｃｏｎｃｒｅｔｅ，ｗｈｉｃｈ ｈａｄ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ
ｌｉｎｋｅｄ
ｔｏ
ｅｎｔｒａｉｎｉｎｇ，ｓｈｏｒｔ ｓｅｔｔｉｎｇ ｔｉｍｅ，ｈｉｇｈ
ｗｈｉｃｈ ｔｈｅ
ＷａＳ
ｗａｓ
ｗｉｔｈ
ａｌｃｏｈｏｌ
ｐｏｌｙｏｘｙｅｔｈｙｌｅｎｅ
ｅｔｈｅ
２４００（ＴＰＥＧ２４００），Ｎ－ｍｅｔｈｙｌｄ
ｐｉｌｅ．Ｓｔｕｄｉｅｄ：ＨＰＥＧ／ＴＰＥＧ ｄｏｓａｇｅ ｏｆ
ａｃｒｙｌａｍｉｄｅ，ａｎｄ
ｓｅｄｉｕｍ
ｓｕｌｆｏｎａｔｅ， ｒａｔｉｏ ｏｆ ｔｈｅ
ｏｕｔ
ｕｓｅｄ ｉｎｔｏ
２．３不同用量Ｎ一羟甲基丙烯酰胺合成的减水剂对
管桩混凝土性能的影响 Ｎ一羟甲基丙烯酰胺含有２个官能团，一个是羟甲基，另
一个是酰胺基。羟甲基可形成交联，对提高混凝土黏聚性有 利。酰胺基可以与水泥浆体中的氢氧化钙反应，加速ｃ３ｓ的水 化，抑制Ｃ３Ｓ水化初期形成松散结构的趋势，加速了Ｃ—Ｓ—Ｈ 凝胶和钙矾石晶体的形成，提高早期水泥块中针状钙矾石的 数量，使得钙矾石结构更加致密，从而提高早期强度［４１。不同
ｐｒｅ－ｓｔｒｅｓｓｅｄ
ｈｉ曲ｓｔｒｅｎｇｔｈ
ｃｏｎｃｒｅｔｅ
ａｎｄ
ａｃｒｙｌｉｃ ａｃｉｄ／ｍａｌｅｉｃ
ａｎｈｙｄｒｉｄｅ ｍａＳｓ
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ｒｅｄｕｃｉｎｇ，ａｎｄ
ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ，Ｎ－ｍｅｔｈｙｌ＆ａｃｒｙｌａｍｉｄｅ ｓｅｄｉｕｍ
ｄｏｓａｇｅ
ｏｎ
ｃｏｈｅｓｉｖｅ，ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃ—ｌ讪ｐｈｉｌｉｃ
丙烯酸、马来酸酐作为主要的小单体，常用于醚类减水剂 合成中，两者各有优缺点。丙烯酸对减水剂的初始减水率贡献 大，而马来酸酐对减水剂的分散保持性作用较大。研究了两者 不同质量比合成减水剂对管桩性能的影响，结果见表２。
表２丙烯酸与马来酸酐不同质量比合成减水剂对 管桩混凝土性能的影响
ｍ（丙烯酸）：ｍ（马来酸酐）
ｓｔｒｅｎｇｔｈ・ｃｏｈｅｓｉｖｅｎｅｓｓ，ａｎｄ ｅａｓｙ
ｌｉｐｏｐｈｉｌｉｅ
ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ ｄｅｈｙｄｒａｔｉｏｎ・ｎｏｔ ｖａｌｕｅ；ｓｏｄｉｕｍ ｍｅｔｈｙｌａｌｌｙｌ
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Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｏｌｙｃａｒｂｏｘｙｌａｔｅ；ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃ
ｓｔｒｅｓｓｅｄ ｈ Ｊｉｇｈ ｓｔｒｅｎｇｔｈ
表１ ＨＰＥＧ与ＴＰＥＧ不同质量比合成的减水剂对 管桩混凝土性能的影响
１．２．１聚羧酸减水剂的制备
在装有温度计、调速搅拌器、回流冷凝管和滴加装置的四 口烧瓶中，加入按配方量的软水、双氧水、ＨＰＥＧ、ＴＰＥＧ，然后 搅拌并加热至一定温度，在此温度下，滴加按配方量的丙烯 酸、马来酸酐等小分子组成的水溶液，（１８０，＇１０）ｒａｉｎ滴完，同 时滴加维生素Ｃ水溶液，（２１０＿＋１０）ｍｉｎ滴完，保温９０ ｒａｉｎ，然 从表１可以看出，当ｒｎ（ＨＰＥＧ２４００）：ｍ∞ＰＥＧ２４００）＝１：１ 时，管桩混凝土的综合性能最佳。其原因是，ＨＰＥＧ２４００、
Ｊｉａｎｇｓｕ Ｎｉｇａｏ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．ｈｄ．，Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ ２１３０１５，Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ）
ａｃｒｙｌｉｃ ａｃｉｄ，ｍａｌｅｉｃ ａｎｈｙｄｒｉｄｅ，ｍｅｔｈａｌｌｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ ｐｏｌｙｏｘｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｍｅｔｈｙｌａｌｌｙｌ ｅｔｈｅ ２４００
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｘｙｌａｔｅ （ＨＰＥＧ２４００），ｉｓｏａｍｙｌ
ＴＰＥＧ２４００合成的减水剂在混凝土减水率和分散保持性方面 有差异。ＨＰＥＧ２４００合成的减水剂混凝土减水率高，但分散保
持性相比ＴＰＥＧ２４００较差。所以，当比例适当时，可以将两者
的优点完美结合起来，使管桩混凝土的状态达到最佳，使成品 管桩达到使用要求。 ２．２丙烯酸与马来酸酐不同质量比合成减水剂 对管桩混凝土性能的影响
ｓｔｒｅｓｓｅｄ ｈｉｇｈ－ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｐｉｌｅ
ＷＡＮＧ Ｘｉａｏｂｉｎｇ，ＷＡＮＧ Ｔａｏ。ＷＵ Ｙｉ。ＬＩ Ｂａｏｃｈｕａｎ，ＤＯＮＧ Ｚｈａｏｂｉｎ，ＣＨＥＮ Ｎａｎ，ＹＡＮＧ Ｈａｉｒｏｎｇ
（Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ
Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ
后降温至一定温度，用氢氧化钠溶液调节ｐＨ值至７，即得固
含量４０％的聚羧酸减水剂。 １．２．２性能测试与表征 采用凝胶渗透色谱（ＧＰｃ）对聚羧酸减水剂进行表征；表 面张力按ＧＢ厂Ｉ．８０７７－－２０００（混凝土外加剂均质性试验方法》 进行测试；管桩性能按ＧＢ １３４７６－－２００９（先张法预应力混凝 土管桩》进行测试；含气量按ＧＢ厂ｒ ５００８０－－２００２｛普通混凝土 拌合物性能实验方法标准》进行测试；水泥净浆凝结时间按 ＧＢ厂Ｉ＇１３４６—２０１１《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检 验方法》进行测试。
养混凝土强度先提高后降低，而凝结时问、泌水情况都往不利
方向发展。这是由于马来酸酐在碱性环境下慢慢水解成羧基
２结果与讨论
２．１
［３１，使减水剂的分散保持性良好，从而使得蒸养混凝土强度先
提高后降低，凝结时间延长、泌水性变差，都往不利方向发展。
ＮＥＷ ＢＵＩＬＤＩＮＧ
ＨＰＥＧ与ＴＰＥＧ不同质量比合成的减水剂对
动成型的时间为ｌ ｒａｉｎ。由于预养时间、升温速度、恒温时间和 温度、降温速度对胶凝材料水化和混凝土性能的影响比较复 杂，试验均采用统一的蒸养制度，具体为：成型后，静停２ｈ，进 行带模常压蒸汽养护（升温速度１。Ｃ／ｒａｉｎ，温度为９０℃，时间 为４ｈ），３ ｈ降至室温，测试其抗压强度。
从表２可以看出：（１）随着马来酸酐用量的增加，常压蒸
关键词：聚羧酸减水剂：亲水亲油平衡值：甲基丙烯磺酸钠；Ｎ一羟甲基丙烯酰胺；预应力高强混凝土管桩 中图分类号：ＴＵ５２８．０４２．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—７０２Ｘ（２０１４）１２—００７０—０４
Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｐｐＨｃａｆｉｏｎ ｏｆ ｐｏｌｙｃａｒｂｏｘｙｌａｔｅ ｆｏｒ ｐｒｅ
度等级高、承载力大、抗冲击性能好、施工方便等优点，使其在
高层建筑、大跨度桥梁、高速公路、港口码头等工业和民用建 筑中得到广泛应用｛”。由于其具有优越的性能和较高的技术
混凝土管桩所用的减水剂主要是萘系减水剂，而非聚羧酸减
基金项目：江苏省建设系统科技项目（２０１３ＪＨ０６） 收稿日期：２０１４－０５—１０；修订日期：２０１４－０６—１２ 作者简介：王小兵，男，１９７５年生，江西吉安人，硕士，主要从事外墙 涂料乳液、胶粘剂及混凝土外加剂研究。地址：江苏省常州市武迸区 ｈ弋工业集中区尼高路１号，Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｘｂｉｎ９２００７＠ｓｉｎａ．ｃｏｒｎ。
用量Ｎ一羟甲基丙烯酰胺合成的聚羧酸减水剂对管桩混凝土 性能的影响见表３。
表３不同用量Ｎ一羟甲基丙烯酰胺合成的减水剂对 管桩混凝土性能的影响
Ｍ羟甲基丙烯酰胺用量％Ｏ．１５
Ｏ．２５ Ｏ．３５ Ｏ．４５ ０．５５
ＨＰＥＧ２４００ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ
１：ｌⅡｍ∞ｒａｔｉｏ
ｗｉｔｌｌ ｔｈｅ ＴＰＥＧ２４００，ａｃｒｙｌｉｃ
ａｃｉｄ
ｍａｓｓ
ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｍａｌｅｉｃ
ｍｅｔｈｙｌａｌｌｙｌ
ａｎｈｙｄｒｉｄｅ，Ｎ－ｍｅｔｈｙｌｏｌ ａｅｒｙｌａｍｉｄｅ
ｉｎ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ
０．３５％。ｔｈｅ Ｗａｓ
ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃ ｌｉｐｏｐｈｉｌｉｃ ｐｉｌｅ
ｃｏｎｃｒｅｔｅ
ｂａｌａｎｃｅ
ｓｕｌｆｏｎａｔｅ；Ｎ——ｍｅｔｈｙｌｏｌ
ａｅｒｙｌａｍｉｄｅ：ｐｒｅ—・
ｐｉｌｅ
Ｏ引言
预应力高强混凝土管桩是一种高强混凝土制品，具有强
指标，这就对其使用的原材料、配合比和生产提出了很高的技 术要求。而作为混凝土中不可缺的重要组分，减水剂的性能更 是对其品质有着重要的影响。聚羧酸减水剂在坍损控制、减水 率可调、提升强度、节省水泥、管桩表面光洁度、提高劳动生产 率、降低劳动强度、环保安全、功能可调、混凝土黏聚性等方面 比萘系减水剂有着很好的优势［２１，但国内目前生产预应力高强
高，但分散保持性较差。管桩生产过程中，要求高减水率的减
水剂，且对混凝土分散保持性也有一定要求。单独用～种单体 合成的减水剂，或将其与其它小料复配，在管桩生产中总有不 足的地方。基于此，使用２种不同结构的大单体合成聚羧酸减
２４００）、异戊二烯醇聚氧乙烯醚２４００（．Ｉ盹Ｇ２４００）、巯基丙酸、
双氧水、３０％氢氧化钠溶液、Ｎ一羟甲基丙烯酰胺、维生素Ｃ、甲
烯酰胺、甲基丙烯磺酸钠，合成了预应力高强混凝土管桩用聚羧酸减水剂。研究了ＨＰＥＧ／ＴＰＥＧ质量比与丙烯酸，马来酸酐质量比对 减水剂的减水性，Ｎ一羟甲基丙烯酰胺用量对减水剂黏聚性，亲水亲油平衡值对混凝土含气量，甲基丙烯磺酸钠用量对混凝土凝结时 间的影响。对合成的聚羧酸减水剂进行了表征和管桩试生产。结果表明：当ｍ（ＨＰＥＧ２４００）－＇ｍ（ＴＰＥＧ２４００）＝１：１，ｍ（丙烯酸）：ｍ（马来酸 酐）＝１：１，Ｎ一羟甲基丙烯酰胺用量为０．３５％，亲水亲油平衡值控制在５２．５。５４．３，甲基丙烯磺酸钠用量为Ｏ．７％时，合成的聚羧酸减水 剂应用于管桩混凝土，具有低引气、凝结时间短、强度高、黏聚性好、容易离心脱水、不易挂浆等优点。
１：０ ２：１ １：１ １：２ ０：１
１．２．３预应力高强混凝土管桩的混凝土配合比
预应力高强混凝土管桩混凝土配合比（ｋｇ／ｍ３）为：ｍ（水 泥）：ｍ（砂）：ｍ（碎石）：ｍ（磨细砂）：ｍ（外加剂）：ｍ（水）＝２７８：８３２：
１１１９：１５１：４．２８：９１。
１．２．４试件的制备及养护 混凝土由强制式搅拌机拌合，搅拌时间为２ ｍｉｎ，试件振
水剂。主要是因为聚羧酸减水剂具有缓凝性，导致生产管桩时 静停时间长、离心后挂浆严重、内壁不光滑、混凝土离心脱水 困难等缺陷。江苏尼高科技有限公司联合常州永联管桩，研制 开发了一种可满足其混凝土性能要求的聚羧酸减水剂。该聚 羧酸减水剂用于生产管桩混凝土时，具有低引气、凝结时问
・７０・
新型建筑材料
２０１４．１２
基丙烯磺酸钠，均为工业级。
水泥，亚东Ｐ・０５２．５水泥，密度３．１０ ｇ／ｅｍ３；砂，河砂，表观 密度２．６５ ｔＣｃｍ３，细度模数２．８；磨细砂，比表面积约２００ 碎石：５～２０ ｉｎｔｏ连续级配。 １．２试验方法
ｍＺ／ｋｇ；
水剂，然后应用于管桩生产中。在其它工艺参数相同的条件
下，两者不同质量比合成的减水剂对管桩混凝土性能的影响 见表１。
万方数据
王小兵，等：预应力高强混凝土管桩用聚羧酸减水剂的合成与应用 短、强度高、黏聚性好、容易离心脱水、不易挂浆等优点。
管桩混凝土性能的影响
常用合成醚类减水剂的大单体是ＨＰＥＧ２４００与ＴＰＥＧ２４００。 ＨＰＥＧ２４００合成的醚类减水剂减水率要比ＴＰＥＧ２４００合成的
１试验
１．１主要原材料 丙烯酸、马来酸酐、甲基烯丙基聚氧乙烯醚２４００（Ⅷ）ＥＧ
ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ
・７ｌ・
万方数据
王小兵，等：预应力高强混凝土管桩用聚羧酸减水剂的合成与应用
（２）当ｍ（丙烯酸）：ｍ（马来酸酐）＝ｌ：ｌ时，管桩混凝土的综合性
能最佳。
２．５不同用量甲基丙烯磺酸钠合成的减水剂对’ 管桩混凝土性能的影响 甲基丙烯磺酸钠含有磺酸基团，磺酸基团具有高分散性、
高减水性，是强电解质阴离子，因其受ｐＨ值Байду номын сангаас响较小，所以 含其的减水剂性能稳定［６１。基于这些，研究了不同用量的甲基
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圃
预应力高强混凝土管桩用聚菝酸 减水剂的合成与应用
王小兵，王涛，吴益，李宝川，董兆彬，陈囡，杨海荣
（常州建筑科学研究院江苏尼高科技有限公司，江苏常州２１３０１５）
摘要：采用丙烯酸、马来酸酐、甲基烯丙醇聚氧乙烯醚２４００（ＨＰＥＧ２４００）、异戊烯醇聚氧乙烯醚２４００（ＴＰＥＧ２４００）、Ｎ一羟甲基丙