| 脂肪族羟基磺酸盐缩合物高效减水剂的合成与应用1 | ||
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摘 要 针对 关键词 混凝土 1 前 言 目前，国内高效减水剂的应用越来越普遍，而最常用的品种仍然是萘系减水剂。这类减水剂具有成本低、减水率高的优点，但是坍落度损失问题比较严重，直接影响到减水剂的使用效果，尤其是对于集中搅拌的商品混凝土。如何有效地控制坍落度损失，也是进一步推广应用高效减水剂和开发混凝土新技术必须解决的一大问题。? 坍落度损失的原因，首先在于水泥是一种具有水化活性的物质，减水剂的加入加速了水泥的初期水化进程；其次，水泥颗粒对减水剂的强烈吸附，又使液相中减水剂的有效浓度很快降低，ξ电位不断下降。既然坍落度损失是由于水泥水化造成的，延缓水泥的水化进程必然能够改善坍落度保持效果；因此在减水剂中复合缓凝组份，是目前降低坍落度损失最经典的方法。但复合缓凝组份又带来了新的问题，就是影响混凝土早期强度的发展。一般说来，1d、3d强度均低于不掺缓凝组份的混凝土，7d以后强度才逐渐赶上。这将会严重影响下一步工序的进行，是我们所不希望的。本文的目的，就是通过缓凝剂的优选研究，既达到降低混凝土坍落度损失的目的，又尽量减少对混凝土早期强度的影响。 2 缓凝剂的结构特征 缓凝剂对水泥水化的作用机理尚未完全搞清，目前主要有吸附理论、络合理论和沉淀理论等。具有缓凝作用的物质很多，既有有机的，也有无机的。无机缓凝剂包括硼砂、氧化锌、磷酸盐和偏磷酸盐等，它们的作用机理在于在水泥颗粒表面形成难溶性膜，阻碍水泥水化过程。无机缓凝剂由于缓凝作用往往表现得不够稳定，因此不常使用。有机缓凝剂主要包括木质素磺酸盐、羟基羧酸(盐)、糖类及碳水化合物、多元醇及其衍生物等，其中多数是表面活性剂，它们在延缓水泥水化的同时，还具有一定的分散作用。从分子结构上来说，带有羟基是缓凝剂的突出特点，由于羟基的数量、位置的不同而表现出不同的性质。 3 用于控制坍落度损失的缓凝剂的优选研究 含有羟基、具有缓凝作用的物质很多。控制坍落度损失的缓凝剂，最理想的是既能够显著地延缓初凝，而对终凝的影响要尽量地小，这样才不至于影响混凝土早期强度的发展。也就是说，用于控制坍落度损失的缓凝剂必须进行优选。优选的范围不能仅局限于目前经常使用的是木质素磺酸盐和某些羟基化合物等，而且还要考虑到工业上生产、使用量大，来源广泛。按照以上的原则，从缓凝剂的结构理论出发，我们从众多具有缓凝作用的物质中选择出木质素磺酸盐、羟基羧酸(盐)、纤维素等进行了试验对比，主要考察坍落度的经时变化及对早期强度的影响。研究结果如下。? 3.1 木质素磺酸盐 木质素磺酸盐是一种缓凝型减水剂，是最早用于控制坍落度损失的外加剂之一。但是，木质素磺酸盐的引气性较强，掺量不宜过大，因而缓凝效果很有限；另外，木质素磺酸盐的水泥适应性较差，有时反而会增大坍落度损失。? 3.2 羟基羧酸(盐) 用作混凝土缓凝剂的羟基羧酸(盐)主要有柠檬酸、葡萄糖酸钠、酒石酸钾钠等。柠檬酸的掺量在0.05～0.1％时，对于控制坍落度损失具有较好的效果，且对3天强度影响不大，但1天强度降低仍较多。? 3.3 某种纤维素 纤维素也是一种含羟基的化合物，由于其取代基、分子量的不同而有不同的品种。在减水剂中复合合适的纤维素成分，不仅可以延缓混凝土的凝结，而且对改善大流动性混凝土的离析和泌水有一定的效果。以下是我们的试验结果：? 由表1、表2、表3可以看出，缓凝剂或缓凝型减水剂对控制坍落度损失都有较好的效果，但是对混凝土早期强度的影响较大；而经过优选的某种纤维素成分基本上不存在此类问题，其中的原因尚待进一步研究。采用以上研究成果，我们配制出TS—2型泵送剂，经省建筑质量检测中心检验，全部指标均达到一等品标准。? 表1 木钙对混凝土坍落度损失和早期强度的影响 外加剂掺量?(%C)坍落度的经时变化(mm)抗压强度(MPa) 注：考虑到木钙本身的减水作用，随木钙掺量的增加再适当减水。 表2 柠檬酸对混凝土坍落度损失和早期强度的影响 掺量?(C%)坍落度的经时变化(mm)抗压强度(MPa) 表3 某种纤维素对混凝土坍落度损失和早期强度的影响 掺量?(C%)坍落度的经时变化(mm)抗压强度(MPa) 4 结 论 通过掺加缓凝剂的方法,延缓水泥的水化进程,是目前控制坍落度损失最有效的措施,但对混凝土的早期强度影响较大。本文在研究了坍落度损失的机理以及缓凝剂的结构特征的基础上，经过大量的对比试验找到一种纤维素类物质，既能降低坍落度损失，且对混凝土早期强度的不利影响很小。系统的检验证明，采用此类物质配制的泵送剂，对混凝土早期强度的影响远低于通常使用的木质素磺酸盐、羟基羧酸等类缓凝剂。? |