蘇 箐，于鵬翔，唐 盟，邢俊濤，李曉燕

(河南城建學(xué)院化學(xué)與材料工程學(xué)院，河南平頂山 467036)

減水劑是一種重要的混凝土外加劑，是水泥混凝土必不可少的組成部分，其占外加劑總量的80%以上。減水劑的主要功能是在保持混凝土拌合物坍落度不變的情況下，減少拌合物的用水量，改善拌合物的流變性能及提高混凝土的強(qiáng)度等［1－3］。減水劑的發(fā)展歷程可分為：以木鈣為代表的第一代即普通型減水劑，以萘系為代表的第二代即高效減水劑，以聚羧酸系為代表的第三代即高性能減水劑。

目前國內(nèi)的聚羧酸類減水劑主要有聚酯類減水劑、普通聚醚類、高性能聚醚類減水劑三種［4－6］。而高性能聚醚類減水劑除了具有對水泥較好的適應(yīng)性、較高的減水率及良好的保坍性能等優(yōu)點外，同時又具備普通聚醚類減水劑合成工藝簡單、聚合濃度高等優(yōu)點，在合成過程中物質(zhì)化過程，工藝簡單、生產(chǎn)周期短、產(chǎn)品濃度高、生產(chǎn)過程無廢液產(chǎn)生，易實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。本文采用異戊烯醇聚氧乙烯醚為大單體，制備醚類聚羧酸減水劑，并研究適宜的單體比例及聚合工藝條件。

1 實驗

1.1 原材料及儀器

甲基烯丙基聚氧乙烯基醚(TPEG2400)，工業(yè)品;巰基丙酸，分析純;甲基丙烯酸(MAA)，工業(yè)品;氫氧化鈉，分析純;過硫酸銨(APS)，分析純;實驗用水均為去離子水。

1.2 主要設(shè)備

DF-101S集熱式磁力攪拌器，鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司;JJ-1型電動攪拌器，江蘇省金壇市醫(yī)療儀器廠;分析天平，賽多利斯科學(xué)儀器有限公司;蠕動泵，保定申辰泵業(yè)有限公司;水泥凈漿攪拌機(jī)，滄州智晟試驗儀器廠。

1.3 實驗步驟

在250 ml的三口燒瓶中加入一定量的TPEG-2400和去離子水，開動攪拌裝置，使TPEG(甲基烯丙基聚氧乙烯基醚)充分溶解，將其置于60℃水浴中，同時分別滴加一定量的甲基丙烯酸、巰基丙酸混合溶液，及引發(fā)溶液，滴加時間為(1.5～2 h)，反應(yīng)結(jié)束后，向燒瓶中加入40%(w%)NaOH調(diào)節(jié)溶液pH至中性，既得固含量為40%的產(chǎn)品。

1.4 水泥凈漿流動度測試方法

水泥凈漿流動度按 GB/T 8077－2000《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗方法》進(jìn)行測試，水泥采用大地PO42.5 水泥，W/C 為0.29，減水劑用量為0.2%。

2 結(jié)果與討論

2.1 TPEG/MAA質(zhì)量比對減水劑性能的影響

過硫酸銨做引發(fā)劑，其它反應(yīng)條件均不改變的條件下，發(fā)生共聚反應(yīng)，考察TPEG/MAA質(zhì)量比對減水劑性能的影響，試驗結(jié)果見表1。

表1 TPEG/MAA質(zhì)量比對減水劑性能的影響

由表1可以看出，當(dāng)TPEG/MAA(w%)=5∶1時，減水劑對水泥顆粒的分散性能較好，初始凈漿流動度達(dá)300 mm，1 h凈漿流動度為320 mm。主要原因是由于接枝共聚物中—COOH與聚氧乙烯(—OC2H4)側(cè)鏈的比例適當(dāng)，靜電斥力和空間位阻的協(xié)同作用得到充分發(fā)揮，分子結(jié)構(gòu)較合理［7］。因此，合適的TPEG/MAA質(zhì)量比為5∶1。

2.2 引發(fā)劑用量對減水劑性能的影響

其它實驗條件不變，改變過硫酸銨的用量，考查其對減水劑分散性能的影響。試驗結(jié)果見表2。

表2 引發(fā)劑用量對減小劑性能影響

由表2可已看出，水泥凈漿流動度隨著引發(fā)劑用量的增大，出現(xiàn)先增加后減小的現(xiàn)象。這是因為引發(fā)劑用量不同，直接影響合成產(chǎn)物的分子的大小。引發(fā)劑用量過少時，TPEG2400和MAA單體不能完全反應(yīng)，產(chǎn)物的分子量較大，容易形成絮凝;而引發(fā)劑用量過大時，聚合度低，產(chǎn)物的分子量較小，單個減水劑分子所帶的負(fù)電基團(tuán)較少，吸附與排斥性能較差。試驗結(jié)果表明，當(dāng)引發(fā)劑用量為1.4%時，凈漿效果最好，減水劑對水泥顆粒的分散性能最好。

2.3 滴加時間對減水劑性能的影響

其它實驗條件不變，改變滴加時間，考查其對減水劑分散性能的影響。試驗結(jié)果見表3。

表3 滴加時間對減水劑性能的影響

由表3可以看出，當(dāng)?shù)渭訒r間為3～3.5 h時，減水劑對水泥顆粒的分散性能最好。滴加時間低于3 h時，活性單體MAA進(jìn)行共聚，低活性、大位阻單體TPEG短時間內(nèi)不能完全反應(yīng)［8］，造成水泥凈漿初始流動度不理想。滴加時間超過3.5 h時，減水劑的分散性能相差不大。因此，合適的滴加時間為3 ～3.5 h。

2.4 反應(yīng)溫度對減水劑性能的影響

其它實驗條件不變，改變反應(yīng)溫度，考查其對減水劑分散性能的影響。試驗結(jié)果見表4。

一個適當(dāng)?shù)臏囟扔欣谧杂苫酆戏磻?yīng)進(jìn)行，由表4可以看出，反應(yīng)溫度為60℃時，引發(fā)劑引發(fā)效率較高，反應(yīng)速率較快，合成的減水劑分散性能最好。因此，合適的反應(yīng)溫度為60℃。

表4 反應(yīng)溫度對減水劑性能影響

3 總結(jié)

本文采用TPEG為大單體制備醚類聚羧酸減水劑，通過研究得到適宜聚合工藝條件：TPEG/MAA(W%)=5∶1，引發(fā)劑用量為1.4%，滴應(yīng)時間為3～3.5 h，反應(yīng)溫度為60℃。該工藝更為簡單，耗能更低，效率更高，更有利于水泥外加劑行業(yè)向著節(jié)能，低碳，環(huán)保，綠色的方向發(fā)展。

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