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不同滴加方式对聚羧酸高性能减水剂性能的影响

发布时间:2019-07-02 来 源 :武汉华轩高新

摘要:

      聚羧酸减水剂合成通常采用双滴加自由基聚合一步法合成,本文介绍了通过控制丙烯酸水溶液(B液)的滴加方式合成三种聚羧酸减水剂,并对其性能进行了表征;其结果表明,B液滴加先快后慢有利于减水剂的减水率提升,其分子结构有利于水泥的分散。

引言

      传统减水剂(如木质素磺酸盐和萘系减水剂)存在减水率不高、新拌混凝土坍落度损失过快等问题,难以满足高性能混凝土发展的要求。聚羧酸系高性能减水剂具有掺量低、减水率高、混凝土坍落度损失小、分子结构可设计性强等优点,逐渐成为国内外混凝土减水剂领域的研究热点。

      本文采用一步法合成工艺,由甲基烯丙基聚醚单体、丙烯酸等进行自由基聚合,合成醚类聚羧酸系高性能聚羧酸减水剂。通过滴加方式的调节,进行了聚羧酸高性能减水剂的性能对比。

      1、实验部分

      1.1合成实验研究

      1.1.1原材料

      甲基烯丙基聚氧乙烯醚;丙烯酸:工业级;过硫酸铵,工业级;甲基烯丙基磺酸钠,工业级;去离子水;液碱,工业级。

      1.1.2实验方法

      在甲基烯丙基聚氧乙烯醚水溶液中,加入烯丙基磺酸钠,在一定温度下分别滴加过硫酸铵溶液(以下简称A液)和丙烯酸水溶液(以下简称B液)进行聚合,滴加完后保温1.5~3h,再用液碱中和到pH=6~7,即得到40%的聚羧酸减水剂。

      1.2性能检测

      1.2.1原材料

      (1)水泥:南方RO42.5、中材P.O42.5、海螺EO42.5、华新RO42.5;

      (2)砂:湖南湘江,河砂,含泥量小于2%,细度模数2.5;

      (3)石:碎石,连续级配5-20mm;

      (4)粉煤灰:II级;

      (5)水:自来水。

      1.2.2水泥净浆流动度的测定

      按照GB/T8077—2000《混凝土外加剂匀质性试验方法》中测定水泥净浆流动度的方法。

      1.2.3混凝土性能测定

      参照GB/T50081--2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》的相关规定测试混凝土的抗压强度。

      2、结果与讨论

      2.1不同滴加方式合成的聚羧酸减水剂对水泥净浆的影响

      聚羧酸减水剂合成通常采用自由基共聚合成,一般是通过向大单体中滴加丙烯酸类小单体溶液进行共聚,但溶液中丙烯酸类小单体浓度相对于大单体浓度几乎可以忽略,考虑到单体浓度对竞聚速率的影响,通过不同方式滴加丙烯酸类单体溶液,改变丙烯酸类小单体浓度,以此改变体系各单体竞聚速率来控制分子结构。

      本实验采用的材料配比固定,A液、B液采用以下三种不同的滴加方式来控制聚羧酸减水剂合成过程:

      (1)A液匀速滴加,B液匀速滴加;

      (2)A液匀速滴加,B液:前1/2时问滴总量的2/3,后1/2时间滴总量1/3;

      (3)A液匀速滴加,B液:前1/2时间滴总量的1/3,后1/2时间滴总量的2/3。

      在同掺量的条件下,对应的南方水泥净浆流动度结果如表1所示:

      表1 不同滴加方式合成的聚羧酸减水剂对水泥净浆流动度的影响



      图1 不同滴加方式合成的聚羧酸减水剂对水泥净浆流动度的影响

      由图1的水泥净浆流动度结果可以明显看出,三种滴加方式对南方水泥的净浆流动度及其经时损失有较大影响;滴加方式2的初始净浆流动度为270mm,是三种滴加方式中最好的,说明其减水效果更好,在90min后的净浆流动度也是看也是最大的,说明B液先快后慢有利于提升水泥净浆流动度,其分子结构有利于水泥的分散。

      2.2不同滴加方式合成的聚羧酸减水剂对不同水泥的适应性

      考察了不同滴加方式合成的聚羧酸减水剂对不同品种水泥的初始净浆流动度的影响,结果如表2所示:

      表2 不同滴加方式合成的聚羧酸减水剂对不同品种水泥净浆流动度的影响

      由表2中的实验结果可以看出,三种不同的B液滴加方式合成的聚羧酸减水剂在不同品种水泥中的净浆流动度变化趋势呈现出一致性:B液滴加先快后慢有利于聚羧酸减水剂的初始减水性能,通过多种水泥的实验对比,可以看出不同滴加方式合成的减水剂对水泥有较好的适应性。

      2.3不同滴加方式对聚羧酸减水剂粘度的影响

      在20℃,用上海越平科学仪器有限公司产的NDJ.8s型旋转粘度计测量不同滴加方式合成的聚羧酸减水剂,其粘度结果详见表3。

      表3 不同滴加方式合成的聚羧酸减水剂粘度实验结果

      通过表3的数据可以看出,三种不同的滴加方式对聚羧酸减水剂的粘度影响不大,说明其分子量的大小没有很大区别。

      2.4不同滴加方式合成的聚羧酸减水剂对混凝土性能的影响

      不同滴加方式合成的聚羧酸减水剂,混凝土性能实验结果见表4。

      表4不同滴加方式合成聚羧酸减水剂的混凝土实验结果

      注:混凝土配比:南方水泥:粉煤灰:砂:卵石:水:外加剂=280:70:701:1040:800:165

      由表4混凝土实验性能可以看出,三种不同滴加方式对混凝土工作性能的影响分为两个方面:

      (1)与净浆流动度呈现出一致性。滴加方式2中B液先快后慢有利于减水率的提升,且保坍性好;

      (2)在混凝土强度方面,滴加方式对强度的影响几乎可以忽略,因此不同滴加方式合成的聚羧酸减水剂对混凝土强度基本没有影响。由以上的实验数据可以看出来,通过改变丙烯酸单体溶液的滴加速度,对合成的聚羧酸减水剂的减水率、经时损失方面有影响,但是在聚羧酸减水剂粘度、混凝土强度方面的影响甚微。因此,适当加快丙烯酸类单体的滴加速度,可以提升丙烯酸类小单体在反应体系中的浓度,从而提升丙烯酸类单体的竞聚速率,使生成的聚合物分子结构有更好的分散性能,因此有利于减水率的提升。

      3、结论

      (1)B液先快后慢则有利于提升水泥净浆流动度,其分子结构有利于水泥的分散;

      (2)三种不同的B液滴加方式在不同品种水泥中的净浆流动度变化趋势呈现出一致性;

      (3)三中不同的B液滴加方式对合成的聚羧酸减水剂粘度没有太大影响;

      (4)滴加方式2中B液先快后慢有利于减水率的提升,且保坍性好;

      (5)在混凝土强度方面,不同滴加方式合成的聚羧酸减水剂对混凝土强度基本没有影响。

文章作者:彭厦,廖声金,王伟,胡铁刚,周红,如涉及作品内容、版权和其它问题,请及时联系,我们将尽快处理。