新型聚醚接枝聚羧酸型高效混凝土減水劑的合成與性能

從經(jīng)濟(jì)與環(huán)保性的角度出發(fā),用聚醚作為羧酸單體聚合反應(yīng)的介質(zhì),采用一步法,用正交設(shè)計(jì)優(yōu)化配方,合成了一種環(huán)保型聚羧酸系高性能混凝土減水劑,并分析了多種因素對(duì)減水劑性能的影響。

用正交實(shí)驗(yàn)法研究了聚乙二醇(peg)和丙烯酸(aa)酯化合成聚乙二醇丙烯酸酯的酯化工藝,以該酯化物合成聚羧酸減水劑,并分析酯化率對(duì)水泥凈漿流動(dòng)度的影響。得到最佳酯化工藝條件:原料最佳摩爾比為:n(aa)︰n(peg)=3︰1,反應(yīng)的最佳溫度為100℃,反應(yīng)的最佳催化劑加入量為總質(zhì)量10%,最佳反應(yīng)時(shí)間為5h。酯化率為50%時(shí),水泥的凈漿流動(dòng)度最大。

紙漿廢液制作高效混凝土減水劑

ｆｄｎ—ｊ高效混凝土減水劑是利用新疆八一鋼鐵公司煤焦油提取的粗萘為原料研制而成。該劑對(duì)混凝土的工作性和物理力學(xué)性能均有顯著的改變和較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。

以蜜胺(三聚氰胺)為母體,經(jīng)羥甲基化、磺化、縮聚得到m—40標(biāo)準(zhǔn)型產(chǎn)品。羥甲基化反應(yīng)溫度90℃,縮聚反應(yīng)溫度80℃,在m—40標(biāo)準(zhǔn)型基礎(chǔ)上,可配制成緩凝型、早強(qiáng)型、抗凍型等多種產(chǎn)品。經(jīng)檢測(cè),各項(xiàng)指標(biāo)均符合gb8076—87、gb8077—87要求。添加1.3%m—40減水劑,可使混凝土的塌落度由未添加時(shí)的6.5cm增大到15cm;可提高混凝土制品的密實(shí)性、強(qiáng)度和抗?jié)B性;增強(qiáng)混凝土的緩凝性、觸變性;摻入1.5%～3.5%m—40減水劑,可用525#普通硅酸鹽水泥配制出78.4～98mpa的高強(qiáng)混凝土。

催化裂爭(zhēng)輕油主要成分是芳烴（約占60%-80%），以其為原料，在實(shí)驗(yàn)室合成高效減水劑，工藝簡(jiǎn)單，原料利用率高，混凝土性能測(cè)試結(jié)果表明，小試樣品達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)一等品水平。

介紹了混凝土減水劑的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀,通過介紹聚羧酸高性能混凝土減水劑的減水機(jī)理,分析了聚羧酸減水劑的分子設(shè)計(jì)原則和合成制備研究方向,并提出了聚羧酸減水劑的復(fù)配研究問題。

以大分子單體甲基丙烯酸聚乙二醇單甲醚酯(maampea)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸鈉(amps)、甲基丙烯酸(maa)共聚合成聚羧酸減水劑,對(duì)其合成工藝、減水劑的水化熱-電性能及水泥混凝土性能進(jìn)行研究。結(jié)果表明,當(dāng)n(maampea400)∶n(maa)=1∶3、amps的摩爾分?jǐn)?shù)為10%、引發(fā)劑用量為單體質(zhì)量的5%～7%、反應(yīng)溫度為80℃時(shí),合成的共聚物減水劑有較好的分散性和分散保持性,能有效抑制水泥水化放熱作用,延緩漿體結(jié)構(gòu)形成,與國外同類產(chǎn)品性能接近。

針對(duì)聚羧酸型混凝土減水劑的生產(chǎn)工藝和原料配比，進(jìn)行了不同配比生產(chǎn)的水泥與聚羧酸型混凝土減水劑的適應(yīng)性試驗(yàn)。結(jié)果表明：熟料c3a含量低于8．0％以下時(shí)，其進(jìn)一步降低對(duì)聚羧酸型混凝土減水劑適應(yīng)性影響較?。辉谏a(chǎn)1．0‰摻量的水泥助磨劑時(shí)，醇胺類有機(jī)物制得的水泥助磨劑，均具有明顯的提高水泥早期強(qiáng)度和后期強(qiáng)度的作用；工業(yè)鹽加入助磨劑后對(duì)水泥與聚羧酸型混凝土減水劑的適應(yīng)性影響不明顯；水泥中立磨粉磨的礦粉摻加量為70．0％時(shí)水泥與聚羧酸型混凝土減水劑的適應(yīng)性急劇變差；摻加石灰石、爐渣、粉煤灰后水泥與聚羧酸型混凝土減水劑的適應(yīng)性會(huì)隨著摻加量的增加逐漸變差。

通過測(cè)定自行合成的pcm-23減水劑的吸附量、ξ電位、凈漿流動(dòng)度、混凝土性能等,結(jié)果表明,該產(chǎn)品具有高分散能力、高保坍性等特點(diǎn),摻量為1.2%時(shí)減水率可達(dá)30%,1小時(shí)坍落度幾乎不損失,產(chǎn)品性能達(dá)到國外同類產(chǎn)品水平。

本文對(duì)聚羧酸系混凝土減水劑大分子單體的合成路線進(jìn)行了討論,分析比較了甲基丙烯酸直接酯化法、甲基丙烯酸甲酯酯交換法、馬來酸酐酯化法、直接醇化法、烯醇與環(huán)氧乙烷聚合法5條路線在合成工藝方面的特點(diǎn)。

討論了聚羧酸類減水劑的中間大分子單體——聚乙二醇單丙烯酸酯(pea)的合成。通過對(duì)聚乙二醇與丙烯酸在不同摩爾比、不同溶劑、不同時(shí)間等試驗(yàn)條件下的研究,確定了酸醇最佳摩爾比為11∶.2;使用有機(jī)溶劑時(shí),反應(yīng)溫度與共沸點(diǎn)有關(guān)。用環(huán)己烷作溶劑相同的反應(yīng)時(shí)間酯化率要高于甲基丙烯酸甲酯和乙酸乙酯。不使用有機(jī)溶劑真空抽吸合成單酯、酯化率略低于環(huán)己烷作溶劑,無溶劑最佳反應(yīng)溫度為115℃,但合成條件清潔環(huán)保。

在總結(jié)現(xiàn)有聚羧酸系減水劑合成方法的基礎(chǔ)上,提出了一種新的合成途徑,該方法以原材料本身作為合成反應(yīng)的介質(zhì),不添加任何有機(jī)溶劑,具有工藝簡(jiǎn)單、無污染的特點(diǎn)。同時(shí),通過試驗(yàn)研究了由此方法合成的減水劑(代號(hào):nky)的性能。

討論聚羧酸類減水劑的中間大分子單體——聚乙二醇單丙烯酸酯(pea)的合成。通過對(duì)聚乙二醇與丙烯酸在不同摩爾比、催化劑、反應(yīng)溫度及反應(yīng)時(shí)間等試驗(yàn)條件的研究,確定了醇酸摩爾比為1∶1.2、反應(yīng)溫度為85～90℃和丙烯酸全連續(xù)滴加的酯化工藝;采用自行合成的chj-1和chj-2催化劑,在用量為1%時(shí),制得酯化率在95%左右的理想酯化產(chǎn)物pea。

針對(duì)萘系減水劑(n)和氨基磺酸鹽減水劑(a)的優(yōu)缺點(diǎn),采用復(fù)配工藝將兩者進(jìn)行復(fù)合。研究了萘系減水劑減水劑和氨基磺酸鹽減水劑在不同復(fù)配比條件下的凈漿流動(dòng)度、流動(dòng)度損失、混凝土坍落度和坍落度損失的變化,獲得了最佳工藝參數(shù)。實(shí)驗(yàn)室及中試試驗(yàn)結(jié)果表明:將萘系減水劑和氨基磺酸鹽減水劑按該工藝進(jìn)行復(fù)配,可克服萘系減水劑保坍性不好和氨基磺酸鹽減水劑易泌水的缺點(diǎn)。

聚羧酸減水劑的研發(fā)和推廣是混凝土材料科學(xué)中的一個(gè)研究熱點(diǎn),推動(dòng)混凝土材料向高強(qiáng)、高性能化不斷發(fā)展。結(jié)合國內(nèi)外資料綜述了聚羧酸系高效減水劑的研究現(xiàn)狀、作用機(jī)理、合成方法,分析了聚羧酸減水劑結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系,總結(jié)了當(dāng)前研究與應(yīng)用中存在的主要問題,展望了今后的發(fā)展趨勢(shì)。

采用在聚羧酸系混凝土減水劑中摻入消泡劑、引氣劑和緩凝劑的復(fù)配技術(shù),對(duì)混凝土的工作性能進(jìn)行調(diào)節(jié),并通過研究不同消泡劑、引氣劑和緩凝劑摻量的聚羧酸減水劑對(duì)混凝土的和易性、保坍性以及凝結(jié)時(shí)間的影響,最終解決聚羧酸減水劑中各種摻合料的摻量問題。

高效減水劑具有高減水、改善混凝土的施工性能等技術(shù)特點(diǎn),新開發(fā)的高性能減水劑還有保塑功能,有利于提高混凝土施工質(zhì)量,目前高效減水劑已成為混凝土中不可缺少的重要組分。文章概述了混凝土減水劑的發(fā)展?fàn)顩r以及減水劑對(duì)混凝土性能的影響,國內(nèi)外廣泛應(yīng)用的新型高效減水劑產(chǎn)品的技術(shù)特點(diǎn)與化工合成制備方法。

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第三代混凝土減水劑_聚羧酸系高性能減水劑

詳細(xì)介紹了聚羧酸系混凝土減水劑的分子結(jié)構(gòu)、作用機(jī)理、制備方法及其性能的影響因素。簡(jiǎn)要概述了國內(nèi)外聚羧酸系混凝土減水劑的研究進(jìn)展,并提出了今后聚羧酸系混凝土減水劑的發(fā)展方向。

從目前我國的混凝土外加劑品種來看，大都屬于萘系減水劑，并以解決混凝上單項(xiàng)指標(biāo)為主的居多，真正適用于大體積混凝土，尤其是適用于摻粉煤灰的水工混凝土的外加劑并不多見。針對(duì)這種情況，筆者與有關(guān)兄弟單位合作，研制成功具有多功能（早強(qiáng)增強(qiáng)、緩凝、提高耐久性）、價(jià)格低廉且使用十分方便的rc型多功能減水劑。