混凝土添加剂

混凝土添加剂

混凝土添加剂是能明显改善混凝土的物理化学性能，提高混凝土的强度、耐久性、节约水泥用量，缩小构筑物尺寸，从而达到节约能耗、改善环境社会效益的一类物质。随着建筑科学技术的进步和人类社会的发展，对混凝土性能的要求越来越高，混凝土不仅要能作到可调凝、早强、高强、水化热低、大流动度、轻质、低脆性、高密度和高耐久性能以及其它一些特殊性能，而且还要求制备的成本低、成型容易，养护简单。为了达到这些目的，作为混凝土中的第五组分――混凝土添加剂则起到重要的甚至是不可或缺的作用。在欧美发达国家，混凝土工程中，有80％以上的掺入外加剂，近些年来，我国的混凝土添加剂市场蓬勃发展，生产添加剂的厂家越来越多，但大都是单一型的产品，而不论是从成本、便于使用，还是改善混凝土的性能方面，多功能综合型的混凝土添加剂更适应当前高质量的建筑工程要求。

该成果包括复合型高效早强减水剂，缓凝型减水剂，泵送剂、无氯型防水剂，无氯型防冻剂和综合型混凝土添加剂。所研究开发产品的使用性能，均达到和超过国家标准。

技术指标

（1）早强减水剂：减水率18～28％，1d抗压强度提高80～120％，3d提高60～90％，7d提高50％以上，28d提高16～30%, 用量为水泥用量的0.35～0.50％

（2）缓凝减水剂：减水率15～20％，泌水率40～60％，收缩率

泌50～80％，缓凝时间2～6h, 28d抗压强度提高14～22％，用量为水泥用量的0.35～0.65％

（3）泵送剂：塌落度增加值10～12cm,常压泌水率泌55～75％，含气量<3.8, 塌落度保留值30min >13cm , 60min >11cm. 28d 抗压强度提高18～25％，用量为水泥用量的0.35～0.8％。

（4）无氯型防冻剂：减水率15～23％，泌水率55～80％，含气率>3.5％，使用温度范围 -5～ -15℃，28d抗压强度提高16～24％，用量为水泥用量的2～5％

（5）无氯型防水剂：减水率12～16％，泌水率<60% , 48h 吸水量< 55% , 90d 收缩率比<90, 渗透高度比<25%,用量为水泥用量的0.3～0.8％

聚羧酸减水剂合成工艺

混凝土减水剂可以较好地分散水泥颗粒,减少达到规定工作度的用水量,它既可以用来提高混凝土强度,也可以用来提高混凝土的工作性能,是混凝土材料中的关键组分之一。

目前广泛使用的混凝土减水剂主要有4大类,即萘系、密胺系、聚羧酸系和氨基磺酸盐系。其中聚羧酸系高性能混凝土减水剂在1985年由日本研发成功后, 20世纪90年代中期己正式工业化生产,是继木钙和萘系减水剂后发展起来的第三代高性能混凝土减水剂,以高减水率、高保坍、高增强、与水泥适应性强等特点,以及超分散性和超稳定性引起了人们的密切关注,目前在欧美一些发达国家得到了广泛应用。

聚羧酸型减水剂分子链上具有较多的活性基团,主链上连接的侧链较多,分子结构自由度大,高性能化潜力大,因此聚羧酸型减水剂是近年来国内外研究较为活跃的高性能减水剂之一,同时也是未来减水剂发展的主导方向。本文在合成聚醚甲基丙烯酸酯大单体的基础上,采用水溶液共聚的方法合成出了聚羧酸系高效减水剂,通过因素试验确定最佳的合成工艺,并研究了其应用性能。

2 实验

2.1 实验原料及试验设备

聚醚(分子量为1200,上海台界化工有限公司) ;对甲苯磺酸(国药

集团化学试剂厂) ;对苯二酚(天津市大茂化学试剂厂) ;甲基丙烯磺酸钠(余姚市东泰精细化工有限公司) ;甲苯(天津市大茂化学试剂厂) ;甲基丙烯酸(成都科龙化工试剂厂) ;过硫酸铵(天津市大茂化学试剂厂)等。聚羧酸系减水剂:进口聚羧酸(p s1, 60% ) ;国内聚羧酸(p s2, 40% ) ;自制聚羧酸(p s3, 20% ) 。水泥:炼石P·O 42.5 级普通硅酸盐水泥;建福P ·O42.5级普通硅酸盐水泥。500ml三颈烧瓶;集热式恒温磁力搅拌器;温度计; 250ml滴液漏斗;旋转蒸发器等。

2.2 合成方法

2.2.1 大单体的合成

将一定量的聚醚、甲基丙烯酸、阻聚剂对苯二酚和催化剂对甲苯磺酸加到装有温度计的三颈瓶中,以甲苯为带水剂,在130℃下酯化8 h。反应结束后,真空除去其中的带水剂和少量杂质,得到所需的大单体。在130℃下反应即是为减少甲基丙烯酸的挥发,又能提高了酯交换反应的安全度。

2.2.2 聚羧酸盐减水剂的合成

将预定的水和甲基丙烯磺酸钠加入到三颈瓶中, 90℃下分别滴加制备的大单体、甲基丙烯酸混合液和引发剂水溶液,约1.5h滴完并保温搅拌2.5h。反应结束后冷却至70℃用NaOH水溶液(30% )中和pH 值为6～7,得到黄色或棕红色的水溶液(浓度为20% ) 。

2.2.3 水泥净浆及混凝土性能试验

按照GB8077 - 2000和GB8076 - 1997 对聚羧酸型减水剂进行净浆和混凝土性能测试。

3 结果与讨论

3.1 反应温度对聚羧酸性能的影响

本聚合反应是吸热反应,聚合温度影响了反应的进程及产物的性能。如果温度选择过低,则引发剂的半衰期过长,在一般的聚合时间内,引发剂残留分率大,单体的转化率就底;而温度过高,则半衰期过短,早期即有大量分解,聚合后期将无足够的引发剂来保持适当的聚合速率,造成聚合产物的分子结构不均匀。同时温度愈高,聚合速率愈大,同时聚合物分子量愈低[ 2 ]。聚合温度对反应的影响如表1所示。

随着温度的升高,水泥净浆分散性先增大,后随之降低,100℃时所合成的减水剂对水泥净浆分散性最差。这可能是因为一方面温度升高,分子量减小,从而影响它对水泥净浆流动度的保持,另一方面,主链上的侧链因为是酯类化合物,在高温下发生可逆反应,部分侧链发生脱落从而造成分散性保持的降低。

3.2 反应时间对减水剂性能的影响

随着反应的进行,单体浓度逐步降低,聚合物浓度则相应提高,延长反应时间主要是为了提高转化率,对产物性能的影响较小。反应时间