減水保塌型聚羧酸母液的合成及應用

0減水緩釋型聚羧酸減水劑的合成自20世紀80年代以來，日本媒體公司開始研究和生產聚鉻酰胺水劑。之后，歐洲和中國也開始研究聚鉻劑。國內聚羧酸生產廠家主要通過改性聚醚、丙烯酸及丙烯酸衍生物等為原料合成減水緩釋型聚羧酸減水劑。由于丙烯酸空間位相對較小和含有親水性羧基官能團，其合成的聚羧酸減水劑對水泥、砂石等物料吸附性及分散性較好為了解決混凝土初始攪拌狀態及后期坍落度與擴展度保持能力等問題，要求聚羧酸減水劑具有“減水+緩釋”等功能。本研究采用改性聚醚（TPEG）、丙烯酸（AA）、丙烯酸羥丙酯（HEA）、聚乙二醇酯化大單體進行自由基聚合反應。聚乙二醇酯化大單體的引入可有效改善混凝土流動性、保水性、粘聚性等問題，有利于混凝土現場施工。1測試1.1主要原材料和設備見表1和表21.2a、b、c三種溶液向帶有攪拌器的反應釜中加入TPEG3000(220g),PCM(2.5g）和水（160.75g），溫度升高至35℃攪拌至溶液為無色透明，同時滴加A、B、C三種溶液，其中A液為AA(18g）與水（20g）的混合液，B液為Vc(0.3g）、TGA(0.75g）與水（30g）的混合液，C液為H1.3折固摻量測試(1）水泥凈漿流動度：按照GB/T8077—2012《混凝土外加劑勻質性試驗方法》進行測試，水灰比為0.29，外加劑折固摻量為0.20%。(2）混凝土性能測試：參照GB8076—2008《混凝土外加劑》進行C30混凝土性能試驗，外加劑固含量為15%，摻量為1.80%，混凝土配合比如表3所示。2結果與分析2.1gpc分析結果對合成的減水保坍型聚羧酸母液SC進行GPC分析，結果見圖1和表4。由圖1和表4可知，減水保坍型聚羧酸母液SC在17min時出現尖峰，峰值分子質量M2.2紅外光譜分析對減水保坍型聚羧酸母液SC進行紅外光譜分析，結果見圖2。由圖2可見，3502cm2.3水泥凈漿初始流動度試驗將合成的減水保坍型聚羧酸母液SC與市售同類型母液（JS）進行水泥凈漿流動度對比試驗，外加劑折固摻量均為0.20%，測試結果如表5所示。由表5可知，摻市售同類型母液JS的水泥凈漿初始流動度為182mm,1h流動度為186mm,2h流動度大幅減小至136mm,2h經時流動度損失達46mm；相同摻量條件下，摻減水保坍母液SC的水泥凈漿初始流動度為206mm,1h流動度增大至228mm,2h流動度為212mm,2h經時流動度損失為-6mm。表明合成的減水保坍母液SC的分散性和分散保持性均優于市售同類型母液JS。2.4混凝土流動性和可包裹性為比較2種母液混凝土應用性能的差異，將市售減水緩釋母液JS與合成的減水保坍型聚羧酸母液SC加水稀釋至固含量為15%的外加劑溶液，然后按表3配合比進行C30混凝土試驗。混凝土攪拌機攪拌時間設定為2min，觀察混凝土出機狀態，結果見圖4。2種混凝土的性能測試結果如表6所示。由圖4可見：摻市售外加劑JS的混凝土，漿體較少且混凝土較為黏稠，流動性稍差，少許石子裸露于混凝土表面；摻合成減水保坍型聚羧酸母液SC的混凝土流動性較好，漿體富余，漿體對石子的包裹性較好。從混凝土狀態看，摻SC混凝土的流動性、保水性、粘聚性明顯優于摻JS的混凝土。由表6可見：(1）摻外加劑JS的混凝土初始坍落度為215mm、擴展度550mm，混凝土經時2h坍落度損失為35mm、擴展度損失為55mm。相同摻量條件下，與摻JS的混凝土相比，摻SC的混凝土初始坍落度增大5mm，擴展度增大25mm；同時，混凝土坍落度和擴展度的2h經時損失較小，2h坍落度損失為5mm,2h擴展度損失為35mm。(2）摻JS和SC混凝土的含氣量相差不明顯，混凝土凝結時間相同。(3）摻SC混凝土的3、7、28d抗壓強度分別較摻JS的混凝土提高了3.1、3.2、2.3MPa。從上述混凝土性能測試結果可知，合成的減水保坍型聚羧酸母液（SC）配制成15%外加劑應用于混凝土時，能明顯改善混凝土的流動性能，提高混凝土的保水性和保坍性，且在一定程度上提高了混凝土的抗壓強度，具有較高的應用價值。3混凝土應用性能(1）由GPC分析結果可知，合成的減水保坍型聚羧酸母液SC的多分散系數為1.60，分子質量分布較窄；由紅外光譜分析表明，SC的分子結構中存在羧基、酯基、聚氧乙烯基等基團，與所設計減水劑分子結構相符。(2）混凝土應用性能測試結果表明，摻減水保坍型聚羧酸母液SC所配制外加劑的混凝土較摻市售減水保坍母液JS所配制外加劑的混凝土的流動性、保水性、保坍性好。混凝土流動性具體表現為：混凝土初始擴展度較摻JS配制外加劑增大25mm；混凝土保水性、保坍性具體表現為：摻SC混凝土的2h坍落度經時損失僅5mm,2h混凝土擴展度損失僅35mm，說明摻SC