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引言
減水劑是混凝土外加劑中最主要的一類化學外加劑，其用途廣、用量大，占整個混凝土外加劑的70%～80%。其中小粒徑粉末混凝土在攪拌過程中會吸附大量的減水劑，如水泥、粉煤灰、礦渣、砂石中的超細粉末等。而減水劑在混凝土中的含量高低、坍落度損失主要由這些“微不足道”的粉末引起。溫度與時間是混凝土坍落度損失主要因素之一，尤其是夏季 30～40℃ 高溫天氣與長距離運輸，使得混凝土坍落度損失過快，凝結時間縮短，嚴重情況下會導致混凝土3h 左右就開始初凝。
為了更好地解決混凝土坍落度損失過快、損失過大、凝結時間短、混凝土攪拌困難等問題，在前人研究的基礎上，本研究采用改性聚醚(TPEG)、丙烯酸(AA)、丙烯酸羥丙酯(HPA)、不飽和磷酸酯
(HEMAP)為原材料進行反應，期望空間位阻較大的丙烯酸羥丙酯能改善混凝土的坍落度損失，不飽和磷酸酯的引入能夠改善混凝土的凝結時間和保坍性，以便實際施工。
1
試驗
1.1
試驗原料及儀器
試驗原料：改性聚醚(TPEG)，工業級 ，石家莊市海森化工有限公司;過硫酸銨(AP)，工業級，山東銳晟化工有限公司;丙烯酸(AA)，工業級，上海昊化化工有限公司;丙烯酸羥丙酯(HPA)，工業級，上海昊化化工有限公司;不飽和磷酸酯(2-羥乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯(HEMAP)，工業級，廣州利厚貿易有限公司;巰基乙(ME)，工業級，巴斯夫中國有限公司;還原劑(Vc)，工業級，四川凌德化工有限公司，去離子水(W)，自制。緩釋型聚羧酸母液 P-W，40%，德國某公司。
試驗儀器：數顯恒溫水浴鍋，HH-2 型，常州萬合儀器值周有限公司;電動攪拌機，JJ-1 型，常州隆和儀器制造有限公司;蠕動泵，LabM6 型，保定申辰泵業有限公司;水泥凈漿攪拌機，NJ-160B 型，河北晟興儀器設備有限公司;單臥軸試試驗攪拌機，HJW-60 型， 沈陽巨林檢驗儀器制造有限公司;壓力試驗機，傅里葉變換紅外光譜儀，Spectrum-100 型，美國 PE 公司;GPC 凝膠滲透色譜儀，2414 型，美國 Waters 公司。
1.2
樣品的合成
向帶有攪拌器的四口燒瓶中加入一定量的 TPEG、AP 和水，溫度升高至 40～60℃ 條件下待 TPEG 溶解。然后滴加混合溶液 A：AA+HPA+HEMAP+W，滴加混合溶液 B：Vc+ME+W。A 滴加反應 3h，混合液 B 的滴加時間 3h10min左右，恒溫反應 1h，得到無色透明40% 固含量的超緩釋型聚羧酸減水劑 P-T。
1.3
水泥凈漿的測定
水泥為紅獅 P·O42.5，按照 GB/T 8077—2012《混凝土外加劑勻質性試驗方法》中測定水泥凈漿流動度的方法進行測定。其中水灰比為 0.29，減水劑摻量為0.18%。
1.4
混凝土試驗的測定
水泥選用紅獅 P·O42.5 水泥;砂石材料為貴州本地產機制砂石，砂子主要選用白砂和青砂兩種，細度模數為 2.7～3.1;石子為 5.5～22.5mm;混凝土外加劑摻量1.8%;參照 GB 8076—2008《混凝土外加劑》進行 C30 混凝土性能試驗?；炷僚浔纫姳?1。
2
試驗結果與討論
2.1
超緩釋型聚羧酸減水劑對水泥凈漿流動度的影響
超緩釋型聚羧酸減水劑對水泥凈漿流動度的影響試驗結果見表 2。
從表 2 中可看出，未摻聚羧酸減水劑的空白對照樣，1h 流動度損失 21mm，且隨著時間的延長，流動度逐漸減小;P-W 緩釋型聚羧酸母液凈漿流動度 1h 增大23mm，2h 后凈漿流動度開始減小，3h 后凈漿流動度減小 39mm;P-T 超緩釋型聚羧酸母液凈漿流動度 1～2h 凈漿流動度緩慢增大，3h 流動度達到 236mm。從結果可以看出 P-T 在水泥中減水率釋放緩慢，2h 后凈漿流動度繼續增大;對比樣 P-W 釋放速度較快3h 后凈漿損失幅度減小。
2.2
超緩釋型聚羧酸減水劑的混凝土性能測試
為進一步驗證兩種緩釋型減水劑 P-W 與 P-T 的緩釋效果，將樣品稀釋成 12% 固含量，以 0.18% 摻量進行混凝土試驗驗證。
由表 3、4 可知：加入聚羧酸減水劑的混凝土試樣其抗壓強度、凝結時間、坍落度損失測試結果優于空白試樣。從混凝土試驗結果看，減水劑 P-W 在混凝土中減水率釋放較快，1h 后混凝土擴展度增35mm，2.5h混凝土擴展度減小 135mm，4h 混凝土擴展度繼續減小 35mm，無流動性;摻 P-T 的混凝土初始擴展度略大10mm，1h 后混凝土擴展度 555mm，直至 2.5h 混凝土擴展度增大到 560mm，4h 混凝土擴展度減小 20mm， 但混凝土流動性較好;兩者在混凝土中含氣量均較小， 僅為 1.3%;P-W 凝結時間較空白時間長，7h 初凝，9.5h 終凝，摻 P-T 的混凝土初凝時間較長，為 9h，13h 終凝;兩者 28d 混凝土抗壓強度均在 36MPa 以上。從混凝土損失后狀態可以看出，4h 后摻 P-T 的混凝土流動狀態較好，極易泵送施工，能滿足高層泵送或遠距離運輸的需求。
2.3
超緩釋型聚羧酸減水劑結構表征
2.3.1 GPC 測定
GPC 測定結果見表 5。
由表 5 可知，P-T 數均分子量 Mn 為 23838，較 P-W 數均分子量略高，多分散系數相對較小，分子量分布較窄。但 P-T 轉化率較高，轉化率為 93.08%。
2.3.1 FT-IR測定
FT-IR 測定如圖 1 所示，
3115～3655cm-1 為 -OH 的不對稱伸縮振動吸收峰，說明可能為 P-T 羧基 (-COOH) 與羥基 (-OH) 伸縮振動吸收峰。2876cm-1、1452cm-1， 1356cm-1 出現的尖峰為甲基、亞甲基特征吸收峰，1729cm-1 為酯基中 -C=O- 的伸縮振動吸收峰，也可能為不飽和磷酸酯上面的羰基縮振動峰。在 1107cm-1 處特征吸收峰是 P-T 中聚醚 -C-O-C- 伸縮振動吸收峰。P-T 可能的結構式如圖 2 所示。
3
結論
( 1 ) 本文使用改性聚醚( TPEG )、丙烯酸( AA)、丙烯酸羥丙酯( H PA )、不飽和磷酸酯(HEMAP)等為原材料合成的超緩釋型聚羧酸減水劑P-T，該減水劑在混凝土中減水率釋放慢、保坍性好、緩凝效果明顯，能夠有效減少緩凝助劑的使用。
(2) 由于丙烯酸羥丙酯(HPA)有著較大的空間位阻效應，堿性條件下相對于丙烯酸羥乙酯水解緩慢， 能緩慢釋放出羧基(-COOH)，從而具有良好的混凝土坍落度保持能力。不飽和磷酸酯(HEMAP)的引入，磷酸酯基與磷酸酯基具有協同作用，多元共聚聚羧酸母液酯鍵發生斷裂時，釋放出磷酸根參與水泥水化， 延緩水泥水化，更好的起到緩釋作用;同時釋放出的磷酸根具有明顯的緩凝效果，延緩了混凝土的硬化。
(3) 從 GPC 結果可看出，P-T 母液的分子量分布較窄，分子量相較于 P-W 略高;從紅外光譜結果可看出羥基、羧基、羰基等含氧官能團，說明聚合物中存在可能存在丙烯酸羥丙酯(HPA)基與不飽和磷酸酯(HEMAP)基，由于缺乏直接的證據，其具體結構仍有待探討。
超緩釋型聚羧酸減水劑的制備及性能研究 最新評論:
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