一种小分子减水剂的制备与应用

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1、一种小分子减水剂的制备与应用左彦峰1，郭京育1，赵鹏2，徐莹11中国建筑科学研究院，北京，100013；2石家庄铁道大学，石家庄；050043摘要：制备了一种小分子减水剂，通过净浆、砂浆和混凝土试验，发现，该剂种可改善聚羧酸系高性能减水剂对含泥量敏感的问题，并能提高混凝土的早期和后期强度。这对聚羧酸系高性能减水剂的进一步发展具有一定的意义。关键词：小分子；减水剂；聚羧酸；高性能减水剂；外加剂；混凝土1前言混凝土外加剂已成为当代混凝土不可缺少的组分。其中，减水剂是混凝土外加剂主要剂种，其发展水平的高低代表了本时代和地

2、域混凝土外加剂及其应用技术的优劣。小分子减水剂在欧洲已有了一定量的应用，我国也正在积极进行该方向的研究。这种减水剂分子结构自由灵活，分子可以呈直链状、环状、锯齿状或发散的网状结构等，分子量一般在1000~8000道尔顿。这类减水剂的分子末端多以极性基团进行修饰，这也是该类分子能在水泥颗粒表面上吸附的动力源头，也即分子的末端吸附在水泥颗粒表面，尾部伸展在液相中，从而提高水泥颗粒之间的位阻和静电斥力，达到分散水泥颗粒的效果。本文合成了一种小分子减水剂(XP)，并进行了与聚羧酸高性能减水剂的复合研究。2试验用原材料与试验

3、方法2.1原材料2.1.1减水剂合成用原材料末端修饰聚乙二醇（SPEG）（工业级）、修饰剂（分析纯）、甲醛（分析纯，浓度37%）2.1.2砂浆和混凝土试验用原材料水泥：拉法基P.O.42.5,标准稠度用水量为27.85%；细骨料：河砂，二区中砂，含泥量13%；——————————————————左彦峰（1979—）：男，副研究员，北京市朝阳区北三环东路30号，邮编：10013，电话：010-64517445。粗骨料：碎石，最大粒径25mm粉煤灰：Ⅱ级；生产厂家：环电粉煤灰矿渣：S95；生产厂家：首钢嘉华减水剂：自制

4、聚羧酸系高性能减水剂(PC)水：洁净自来水泥：采用粘土，在105±5℃的烘箱里烘24h后，再经0.15mm的筛子筛出的泥土葡萄糖酸钠：工业级2.2试验方法2.2.1小分子减水剂的合成将SPEG和修饰剂加入四口反应瓶中，加热至反应温度，滴加甲醛4个小时，而后保温1h即可得到含固量为86.4%的小分子减水剂(XP)。2.2.2净浆、砂浆和混凝土试验净浆流动度试验：按照《混凝土匀质性试验》GB8077方法进行；砂浆扩展度试验：采用工程实际用C30混凝土配合比，但需去掉其中粗骨料以及砂的5mm以上的部分，砂浆配合比见表1。

5、表1砂浆配合比(kg/m3)水泥粉煤灰矿渣砂水18080105810160砂浆坍落扩展度试验装置采用GB8077中规定的跳桌法砂浆流动度试验的截锥试模。按照水泥标准砂浆搅拌机的程序进行搅拌。采用直尺测定砂浆扩展度的最大值为所得数据。混凝土坍落度试验：按照《混凝土外加剂》GB8076-2008方法进行。采用的混凝土配合比见表2。表2混凝土配合比(kg/m3)水泥粉煤灰矿渣砂石子水1808010581010511603试验结果与讨论3.1小分子减水剂的合成掺小分子减水剂的水泥浆体和混凝土的性能见表3。表3新拌水泥浆体和

6、混凝土的性能项目新拌水泥浆体流动度（cm）新拌混凝土坍落度（cm）初始29821.51h27520.0注：XP液体掺量均为0.7%。从表3可以看出，XP减水剂在砂的含泥量高达13%的情况下仍具有较高的保坍效果，可以认为该类减水剂对含泥量不敏感，也可用之于聚羧酸系高性能减水剂进行复合，以解决聚羧酸减水剂对砂中的泥含量敏感的问题。3.2小分子减水剂与聚羧酸系高性能减水剂的复合3.2.1砂的含泥量对XP分散性的影响本试验采用XP和聚羧酸减水剂复合后的复合剂种进行试验，折固复合比例为PC:XP=9:1，记为C91。砂含泥量

7、对C91分散性的影响见图1。图1砂含泥量对C91分散性的影响从图1中可以得知，PC的分散性随含泥量的增加初始分散性和分散性的保持能力呈下降趋势，特别是分散性的保持能力损失更大。这一点在大量的工程实践中得到了证实，特别是在某些细骨料劣化的地区这一点表现的更为突出。在含泥量小于10%时，C91的分散性不仅没有随含泥量的增加而减小，反而呈增加的趋势，直至含泥量达到15%，分散性才下降。这一点对改善PC对含泥量的敏感性问题上具有较大的意义。3.2.2XP与葡萄糖酸钠的性能比较PC分别与XP和葡萄糖酸钠进行复合，分别记为F1

8、和F2。二者的砂浆初始扩展度见图2。图2XP和葡萄糖酸钠对砂浆初始扩展度的影响从图2中可以看出，随着复合掺量的增加，掺葡萄糖酸钠的PC分散性先增加而后逐渐降低，而XP则逐渐增加，并在掺量达到0.3%时达到饱和。也即，从分散性的角度出发，XP基本不存在最高掺量的问题。3.2.3混凝土的配制选取复合有10%XP的PC和复合10%葡萄糖酸钠的PC，记为F11和F2