减水保塌型聚羧酸母液的合成及应用

减水保塌型聚羧酸母液的合成及应用

0减水缓释型聚羧酸减水剂的合成自20世纪80年代以来，日本媒体公司开始研究和生产聚铬酰胺水剂。之后，欧洲和中国也开始研究聚铬剂。国内聚羧酸生产厂家主要通过改性聚醚、丙烯酸及丙烯酸衍生物等为原料合成减水缓释型聚羧酸减水剂。由于丙烯酸空间位相对较小和含有亲水性羧基官能团，其合成的聚羧酸减水剂对水泥、砂石等物料吸附性及分散性较好为了解决混凝土初始搅拌状态及后期坍落度与扩展度保持能力等问题，要求聚羧酸减水剂具有“减水+缓释”等功能。本研究采用改性聚醚（TPEG）、丙烯酸（AA）、丙烯酸羟丙酯（HEA）、聚乙二醇酯化大单体进行自由基聚合反应。聚乙二醇酯化大单体的引入可有效改善混凝土流动性、保水性、粘聚性等问题，有利于混凝土现场施工。1测试1.1主要原材料和设备见表1和表21.2a、b、c三种溶液向带有搅拌器的反应釜中加入TPEG3000(220g),PCM(2.5g）和水（160.75g），温度升高至35℃搅拌至溶液为无色透明，同时滴加A、B、C三种溶液，其中A液为AA(18g）与水（20g）的混合液，B液为Vc(0.3g）、TGA(0.75g）与水（30g）的混合液，C液为H1.3折固掺量测试(1）水泥净浆流动度：按照GB/T8077—2012《混凝土外加剂匀质性试验方法》进行测试，水灰比为0.29，外加剂折固掺量为0.20%。(2）混凝土性能测试：参照GB8076—2008《混凝土外加剂》进行C30混凝土性能试验，外加剂固含量为15%，掺量为1.80%，混凝土配合比如表3所示。2结果与分析2.1gpc分析结果对合成的减水保坍型聚羧酸母液SC进行GPC分析，结果见图1和表4。由图1和表4可知，减水保坍型聚羧酸母液SC在17min时出现尖峰，峰值分子质量M2.2红外光谱分析对减水保坍型聚羧酸母液SC进行红外光谱分析，结果见图2。由图2可见，3502cm2.3水泥净浆初始流动度试验将合成的减水保坍型聚羧酸母液SC与市售同类型母液（JS）进行水泥净浆流动度对比试验，外加剂折固掺量均为0.20%，测试结果如表5所示。由表5可知，掺市售同类型母液JS的水泥净浆初始流动度为182mm,1h流动度为186mm,2h流动度大幅减小至136mm,2h经时流动度损失达46mm；相同掺量条件下，掺减水保坍母液SC的水泥净浆初始流动度为206mm,1h流动度增大至228mm,2h流动度为212mm,2h经时流动度损失为-6mm。表明合成的减水保坍母液SC的分散性和分散保持性均优于市售同类型母液JS。2.4混凝土流动性和可包裹性为比较2种母液混凝土应用性能的差异，将市售减水缓释母液JS与合成的减水保坍型聚羧酸母液SC加水稀释至固含量为15%的外加剂溶液，然后按表3配合比进行C30混凝土试验。混凝土搅拌机搅拌时间设定为2min，观察混凝土出机状态，结果见图4。2种混凝土的性能测试结果如表6所示。由图4可见：掺市售外加剂JS的混凝土，浆体较少且混凝土较为黏稠，流动性稍差，少许石子裸露于混凝土表面；掺合成减水保坍型聚羧酸母液SC的混凝土流动性较好，浆体富余，浆体对石子的包裹性较好。从混凝土状态看，掺SC混凝土的流动性、保水性、粘聚性明显优于掺JS的混凝土。由表6可见：(1）掺外加剂JS的混凝土初始坍落度为215mm、扩展度550mm，混凝土经时2h坍落度损失为35mm、扩展度损失为55mm。相同掺量条件下，与掺JS的混凝土相比，掺SC的混凝土初始坍落度增大5mm，扩展度增大25mm；同时，混凝土坍落度和扩展度的2h经时损失较小，2h坍落度损失为5mm,2h扩展度损失为35mm。(2）掺JS和SC混凝土的含气量相差不明显，混凝土凝结时间相同。(3）掺SC混凝土的3、7、28d抗压强度分别较掺JS的混凝土提高了3.1、3.2、2.3MPa。从上述混凝土性能测试结果可知，合成的减水保坍型聚羧酸母液（SC）配制成15%外加剂应用于混凝土时，能明显改善混凝土的流动性能，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压强度，具有较高的应用价值。3混凝土应用性能(1）由GPC分析结果可知，合成的减水保坍型聚羧酸母液SC的多分散系数为1.60，分子质量分布较窄；由红外光谱分析表明，SC的分子结构中存在羧基、酯基、聚氧乙烯基等基团，与所设计减水剂分子结构相符。(2）混凝土应用性能测试结果表明，掺减水保坍型聚羧酸母液SC所配制外加剂的混凝土较掺市售减水保坍母液JS所配制外加剂的混凝土的流动性、保水性、保坍性好。混凝土流动性具体表现为：混凝土初始扩展度较掺JS配制外加剂增大25mm；混凝土保水性、保坍性具体表现为：掺SC混凝土的2h坍落度经时损失仅5mm,2h混凝土扩展度损失仅35mm，说明掺SC