新型緩釋型減水劑的制備與性能研究

摘要：本文合成了新型緩釋型減水劑，并用核磁共振和凝膠滲透色譜表征了其結構，并對其吸附行為、分散與分散保持、水泥和粘土的適應與普通減水劑和保坍劑進行了比較。結果表明：該減水劑有良好的初始分散能力和分散保持能力，且保坍能力穩(wěn)定性好，同時具有優(yōu)異的水泥適應性和粘土適應性。

關鍵詞：緩釋型減水劑，吸附，分散與分散保持，水泥適應性，粘土適應性

1 前言

隨著建筑行業(yè)的發(fā)展和勞動力成本的上升，預拌混凝土在混凝土施工中所占的比例越來越大。而優(yōu)質(zhì)砂石集料日益匱乏和大量含泥集料的使用，及由于大量使用礦物摻和料使水泥成分更加復雜，導致混凝土流動度損失過大。一些特殊的工程如高層建筑要求混凝土1-2h流動性不損失，新疆等高溫地區(qū)要求混凝土長距離運輸流動度不損失?？刂坪没炷亮鲃佣鹊膿p失，更好的滿足實際施工的需求是現(xiàn)代混凝土迫切需要解決的問題。而傳統(tǒng)的改變拌合工藝、加水重塑、多次添加減水劑以及復配緩凝成分等方法既增加生產(chǎn)成本又對混凝土的強度和耐久性產(chǎn)生嚴重的影響。傳統(tǒng)的減水劑初始分散性良好，但是分散性保持能力很差，而保坍劑初始分散能力差，后期增長幅度大，容易造成混凝土離析泌水，即使復配使用也很難實現(xiàn)流動度長時間的平穩(wěn)保坍，從而給一些特殊工程的應用帶來困難。

減水劑在加入到混凝土漿體中后，在水化初期將以三種形態(tài)存在(1)吸附于未水化的水泥顆粒及水泥水化產(chǎn)物表面，起分散作用；(2)被包裹在水泥水化產(chǎn)物中，基本對分散沒用；(3)殘留在漿體中，即未被吸附的部分。隨著水泥水化的進行，吸附在上水泥顆粒表面上的減水劑逐漸被掩埋，導致無法繼續(xù)分散水泥顆粒，因此若殘留在漿體中外加劑分子能夠持續(xù)吸附并維持吸附平衡，保持水泥顆粒流動性，就能夠解決坍落度損失的問題。而新型的緩釋型減水劑既能滿足初始分散性的需求，又能滿足分散性保持的需求，且分散保持穩(wěn)定性好。

2 實驗部分

2.1 原材料

不飽和聚醚大單體，市售商品化產(chǎn)品，分子量約2400；功能性單體Q，含酯基和酰胺基，自制，丙烯酸、甲基烯丙基磺酸鈉、過硫酸胺、亞硫酸氫鈉以及巰基乙醇均為化學純，國藥集團化學試劑有限公司。

高性能聚羧酸減水劑PCA，為江蘇蘇博特股份有限公司市售商品化產(chǎn)品，濃度為40%；聚羧酸保坍劑HS，為商品化產(chǎn)品，濃度40%，水泥：江南小野田水泥P·II 52.5，中聯(lián)水泥P·O42.5，鶴林水泥P·O42.5，海螺水泥P·O42.5；砂：II 區(qū)中砂，0~5 mm，細度模數(shù)2.6；石子：大石子10~20 mm，小石子5~10 mm。

2.2 新型緩釋型減水劑的合成

緩釋型減水劑的合成是采用M24、AA以及功能單體Q在水溶液中進行自由基共聚而得。具體如下：在氮氣保護下的1L四口玻璃燒瓶中，加入120g去離子水、180g M24聚醚和15g SMSA，升溫至50℃并攪拌溶解；將3.2g過硫酸銨溶解于60g去離子水中，配制成引發(fā)劑溶液A；將120 g功能單體Q、12.9g丙烯酸和2.5g巰基乙酸溶解于100g水中，配制成溶液B；將1.5g亞硫酸氫鈉溶解于60g水中，配制成引發(fā)劑溶液C。同時滴加溶液A、B和C，滴加時間為3 h，滴加完后，冷卻至室溫，加入20g濃度為35%的液堿中和后出料，緩釋型減水劑WSR。

2.3性能評價方法

以D2O為溶劑，采用BRUKER DRX-500型超導核磁共振儀分析共聚物結構，掃描范圍0-20ppm，分辨率0.31HZ。

樣品的分子量及其分布采用凝膠滲透色譜進行分析，標準品為聚乙二醇，Shodex SB 三根色譜柱串聯(lián)，檢測器為示差折光檢測器。柱溫40℃，洗脫液為摻10%乙腈的0.1mol/L NaNO3溶液，流速1.0mL/min。

采用德國耶拿公司生產(chǎn)的總有機碳分析儀Multi N/C 3100來測定濾液中有機碳的含量，從分散劑添加總量中減去濾液中分散劑的量就得到分散劑被水泥顆粒吸附的吸附量。準確稱取100g水泥試樣加入到200ml含0.2%聚羧酸減水劑的溶液中，并充分攪拌，分別在3，8，15，30，60，90,120,150,180,240,300 min用吸濾器濾出部分液體，采用高速離心機分離濾液，收集離心管上部清液作濃度測定。

水泥凈漿流動度試驗：采用GB/T 8077-2000《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗方法》中相關規(guī)定的水泥凈漿流動度測試方法測試，摻量為0.2%，水灰比w/c=0.29，測試初始分散性及分散保持能力。混凝土的性能評價根據(jù)GB/T 8076-2008《混凝土外加劑》的相關規(guī)定進行。