脂肪族减水剂的制备与性能检测

1、脂肪族减水剂的制备与性能检测/、八1. 前言1.1 脂肪族减水剂概况1.1.1 混凝土减水剂的发展近代混凝土减水剂的发展已有 60多年的历史。 20世纪30年代初，美国、英国、 日本等已经在公路、隧道、地下工程中使用木质素磺酸盐类减水剂。到60年代，混凝土减水剂得到了较快发展。外加剂尤其是高效减水剂作为混凝土的重要组分 之一 , 在混凝土材料中具有极为重要的作用。目前 , 在国减水剂的应用中存在着 以萘系高效减水剂为主流 , 以蜜胺树脂、氨基磺酸盐、脂肪族和改性木质素等高 效减水剂并同发展 , 以聚羧酸高性能减水剂逐步深入研究和初步应用为方向的趋 势，各类高效减水剂在应用存在不少问题 : 萘系

2、减水剂除了含碱量高和它的加入致 使新拌混凝上易产生泌水和离析分层而影响硬化混凝土的耐久性问题外 , 还对人 类和野生生物具有潜在的毒性 , 且其副产品 （ 短链的萘磺酸盐和单体萘 ） 不能完 并能向水中迁移而造成水资源污染 , 还因其主要原材料萘来源于石油产品、合成 过程需要140C以上的高温等原因存在能源问题；蜜胺树脂稳定性不佳，改性木 质素过度缓凝且损失大 , 氨基磺酸盐泌水量大对掺量敏感 , 而聚羧酸高性能减水 剂的价格一直随石油价格的上涨而猛涨。相比而言 , 脂肪族高效减水剂除了存在 易渗色等少部分缺点外 , 由于其具有原材料来源广、价格低、掺量小、减水率高、 与水泥适应性好、无污染和

3、性价比优于萘系产品等优点 , 正正越来越受到社会的 青赖。脂肪族减水剂是以羰基化合物为主要原料，在碱性条件下通过碳负离子的 生产而缩合得到的一种脂肪族高分子链，并且通过亚硫酸盐对羰基的加成从而在 分子链上引进亲水的磺酸基团， 使得分子形成具有表面活性的一种高分子减水剂。1.1.2. 减水剂的分类按功能分类（1）按塑化效果分类：分为普通减水剂 （减水率在5以上）和高效减水剂 （减水 率在12以上） 。（2）按引气量分类： 分为引气减水剂 （ 含气量 3555） 和非引气减水剂 （含 气量v 3%, 般在2%左右）。（3）按混凝土的凝结时间和早期强度分类： 分为标准型、 缓凝型和早强型减水 剂。标

4、准型可以使混凝土的初凝及终凝时间缩短不大于 1h,延长不超过2h；早强 型兼具减水和提高混凝土的早期强度的作用。缓凝型初凝时间延长至少 1h,但不 小于3. 5h;终凝时间延长不超过3. 5h。按化学成分分类：（1）木质素磺酸盐类：应用较普遍的为木质素磺酸钙,它是阴离子表面活剂。 其掺量为水泥质量的0. 20. 3%,减水率为515%, 28d抗压强度提高1015%, 在水泥用量不变,强度相近条件下,可节约水泥 51帆。适用于日最低气温十 5Y 以上的各种预制及现浇混凝土、钢筋混凝土及预应力混凝土、大体积混凝土、泵 送混凝土、防水泥凝土、大模板施工用混凝土及滑模施工用混凝土,但不宜用于 蒸养混

5、凝土。（2）聚烷基芳族磺酸盐类：为阴离子高效减水剂。国现生产的有 MF（B .荼 磺酸甲醛缩合物的钠盐）、MF（甲基荼磺酸甲醛缩合物钠盐）及FDN JN、UNF SN 一2等均属此类。常用量为水泥质量的0. 5 1 %,减水率为1025%; 28d抗压强 度提高 1550%。（3）三聚氰胺甲树脂磺酸盐类： 属阴离子型,系早强、非引气型的高效减水剂。 如国产SM减水剂，磺化三聚氰胺树脂（SM）。掺量为水泥质量的0. 5 1. 0%,减 水率为10 27%, 28d抗压强度提高30 50%。适用于蒸养混凝土、高强混凝土、 早强混凝土及流态混凝土。常用的还有糖蜜类和腐殖酸类减水剂。1.1.3. 减水

6、剂的作用机理由于水泥颗粒粒径绝大部分在7卩m-80卩m围，属于微细粒粉体颗粒畴。对于 水泥水体系,水泥颗粒及水泥水化颗粒表面为极性表面,具有较强的亲水性。 微细的水泥颗粒具有较大的比表面能 （固液界面能 ） ,为了降低固液界面总能量, 微细的水泥颗粒具有自发凝聚成絮团趋势,以降低体系界面能,使体系在热力学 上保持稳定性。同时在水泥水化初期，C3A颗粒表面带正电，而C3刑C2S粒表 面带负电，正负电荷的静电引力作用也促使水泥颗粒凝聚形成絮团结构 （如图1所 示）。由于水泥颗粒的絮凝结构会使10%-30%勺自由水包裹其中，从而严重降低了混 凝土拌合物的流动性。减水剂掺入的主要作用就是破坏水泥颗粒的

7、絮凝结构，使 其保持分散状态，释放出包裹于絮团中的自由水，从而提高新拌混凝土的流动性。作为水泥颗粒分散剂的减水剂，大部分是相对分子量较低的聚合物电解质，其相对分子量在1500100000围。这些聚合物电解质的碳氢链上都带有许多极性基官能团，极性基团的种类通常有一 SO3 一COO及一OH等。这些极性基团与水泥 颗粒或水化水泥颗粒的极性表面具有较强的亲合力。带电荷的减水剂（具有一 SO3一 CO一等极性基的阴离子表面活性物质）通过德华力或静电引力或化学键力吸附 在水泥颗粒表面；带极性基（如一 OH O-）的非离子减水剂也能通过德华力和氢键的共同作用吸附在水泥颗粒表面。没有与水泥颗粒表面作用的极性

8、基则随碳氢链伸入液相（见图1-1所示）。图（1-1 ）减水剂作用机理示意图水泥颗粒或水泥水化颗粒作为固体吸附剂，由于本身性质和结构的复杂性 使减水剂在其表面的吸附既有物理吸附，也有化学吸附。并且吸附作用可以发生 在毛细孔、裂缝及气孔的所有表面上。减水剂在水泥颗粒表面的吸附过程要比一 般的溶液吸附过程复杂得多。并且在水泥一水分散体系中，水泥粒子吸附减水剂 的同时，还伴随着水泥的水化过程。减水剂掺入新拌混凝土中，能够破坏水泥颗粒的絮凝结构，起到分散水泥顺 位及水泥水化颗粒的作用，从而释放絮凝结构中的自由水，增大混凝土拌合物的 流动性。虽然，减水剂的种类不同，其对水泥颗粒的分散作用机理也不尽相同，

9、但是，概括起来，减水剂分散减水机理基本上包括以下五个方面。（一）降低水泥颗粒固液界面能减水剂通常为表面活性剂（异极性分子），性能优良的减水剂在水泥一水界面 上具有很强的吸附能力。减水剂吸附在泥颗粒表面能够降低水泥颗粒固液界面能， 降低水泥一水分散体系总能量，从而提高分散体系的热力学稳定性，这样有利于 水泥颗粒的分散。因此，不但减水剂的极性基种类、数量影响其减水作用效果， 而且减水剂的非极性基的结构特征，碳氢链长度也显著影响减水剂的性能。（二）静电斥力作用新拌混凝土中掺入减水剂后，减水剂分子定向吸附在水泥颗粒表面，部分极 性基团指向液相。由于亲水极性基团的电离作用，使得水泥颗粒表面带上电性相 同

10、的电荷，并且电荷量随减水剂浓度增大而增大直至饱和，从而使水泥颗粒之间 产生静电斥力，使水泥颗粒絮凝结构解体，颗粒相互分散，释放出包裹于絮团中 的自由水，从而有效地增大拌合物的流动性。 带磺酸根（一S03的离子型聚合物电 解质减水剂静电斥力作用较强；带羧酸根离子（一C00-的聚合物电解质减水剂， 静电斥力作用次之；带羟基（一0H和®基（一0-）的非离子型表面活性减水剂，静 电斥力作用最小。以静电斥力作用为主的减水剂（如萘磺酸盐甲醛缩合物、三聚氰 胺磺酸盐甲醛缩合物等）对水泥颗粒的分散减水机理如图1-2所示。图（1-2 ）减水剂静电斥力分散机理示意图（三）空间位阻作用聚合物减水剂吸附在水

11、泥颗粒表面，则在水泥颗粒表面形成一层有一定厚度 的聚合物分子吸附层。当水泥颗粒靠近，吸附层开始重叠，即在颗粒之间产生斥 力作用，重叠越多，斥力越大。这种由于聚合物吸附层靠近重叠而产生的阻止水 泥颗粒接近的机械分离作用力，称之为空间位阻斥力。一般认为所有的离子聚合 物都会引起静电斥力和空间位阻斥力两种作用力，它们的大小取决于溶液中离子 的浓度，以及聚合物的分子结构和摩尔质量线型离子聚合物减水剂（如萘磺酸盐 甲醛缩合物、三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物）吸附在水泥颗粒表面，能显著降低水泥 颗粒的E负电位（绝对值增大），因而其以静电斥力为主分散水泥颗粒，其空间位 阻斥力较小。具有枝链的共聚物高效减水剂（如交

12、叉链聚丙烯酸、羧基丙烯酸与丙 烯酸酯共聚物、含接枝聚环氧乙烷的聚丙烯酸共聚物等等）吸附在水泥颗粒表面， 虽然其使水泥颗粒的E负电位降低较小，因而静电斥力较小，但是由于其主链与 水泥颗粒表面相连，枝链则延伸进入液相形成较厚的聚合物分子吸附层，从而具 有较大的空间位阻斥力作用，所以，在掺量较小的情况下便对水泥颗粒具有显著 的分散作用。以空间位阻作用为主的典型接枝梳状共聚物对水泥颗粒的分散减水 机理如图1-3所示。图（1-3 ）减水剂空间位阻斥力分散机理示意图（四）水化膜润滑作用减水剂大分子含有大量极性基团，如木质素磺酸盐含有磺酸基（一 S03）,羟基（一 0H）、和醚基（一 0）、萘磺酸盐甲醛缩合

13、物和三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物含有 磺酸基，氨基磺酸盐甲醛缩合物含有磺酸基和胺基 （一 NH2）:聚胺酸盐减水剂含有 羟基（一C0-）和醚基。这些极性基因具有较强的亲水作用，特别是羟基、胺基和 醚基等均可与水形成氢键，故其亲水性更强。因此，减水剂分子吸附在水泥颗粒 表面后，由于极性基的亲水作用，可使水泥颗粒表面形成一层具有一定机械强度 的溶剂化水膜。水化膜的形成可破坏水泥颗粒的絮凝结构，释放包裹于其中的拌 和水，使水泥颗粒充分分散，并提高了水泥颗粒表面的润湿性，同时对水泥颗粒 及骨料颗粒拉的相对运动具有润滑作用，所以在宏观上表现为新拌混凝土流动性 增大。（五）弓I气隔离“滚珠”作用木质素磺酸盐、

14、腐植酸盐、聚羧酸系及氨基磺酸盐系等减水剂，由于能降低 液气界面力故具有一定的引气作用。这些减水剂掺入混凝土拌合物中，不但能吸 附在固液界面上，而且能吸附在液气界面上，使混凝土拌合物中易于形成许多微小气泡。减水剂分子定向排列在气泡的液气界面上，使气泡表面形成一层水化膜， 同时带上与水泥颗粒相同的电荷。气泡与气泡之间，气泡与水泥颗粒之间均产生 静电斥力，对水泥颗粒产生隔离作用，从而阻止水泥颗粒凝聚。而且气泡的滚珠 和浮托作用，也有助于新拌混凝土中水泥颗粒、骨料颗粒之间的相对滑动。因此， 减水剂所具有的引气隔离“滚珠”作用可以改善混凝土拌合物的和易性。1.2.混凝土外加剂性能指标性能指标类型.我国现

15、有14种混凝土外加剂产品有相应的国家标准 （GB/T8077-2000）。另外， 还有几种建材系统的产品标准，同时也制定了相应的试验方法。常用的 5项性能试 验方法如下。坍落度坍落度是表示混凝土和易性的一项指标，按照普通混凝土拌合物 性能试验方法（GBJ80测定，主要仪器是坍落度桶。坍落度和坍落度示意图见 图（1-4）图（1-4 ）坍落度及其损失示意图图中A为坍落度桶的高度，即混凝土拌合物刚拌好时的高度，B为立即提桶坍落后拌合物的最高点与桶的高度差；C为拌合物在桶停放不同时间后提桶时拌合物 最高点与桶的高度差；（一般取20min.30min.60min.90min ） ;D为不同时间间隔坍 落

16、度值的绝对变化量，即坍落度损失，其相对变化量，称为坍落度损失率。坍落度损失率（%） = （A-Q/AX100（2）减水率 减水率是指在坍落度基本相同的条件下， 掺外加剂的与不掺外 加剂的（基准混凝土） 混凝土单方用水量之差与基准混凝土单方用水量的比率为 减水率（）Wr=（W。一叭）WX100式中，Wr为减水率,WQ为基准混凝土单位用水锻（kE/ ”卄 W为掺外加剂混凝土的单位用水量（kg/m3）t其中减水率 用尺是衡最外加捌塑化和增强功能的主要指标之一。（3）含气量 按GB J80,采用混合式含气量仪测定争它可评 价外加剂对混凝土的引气量。（4）泌水 用一定最的混凝土拌合物，经振动后，将泌出的

17、 水吸出称埴后，计算泌水率，它可判断混凝土的保水性能°（5）凝结时间利用贯人阻力仪测定从拌合物中筛出砂浆的初 凝和终擬时间。性能实验的一般规定（1）试验次数与要求每项测定的试验次数规定为两次。用两次试验平均值表示测定结果。本标准所用的水为蒸馏水或同等纯度的水（水泥净浆流动度，水泥砂浆工 作性除外）。本标准所用的化学试剂除特别注明外，均为分析纯化学试剂。（2）允许差本标准所列允许差为绝对偏差。室允许差：同一分析实验室同一分析人员（或两个分析人员），采用本标准 方法分析同一试样时，两次分析结果应符合允许差规定。如超出允许围，应在短 时间进行第三次测定（或第三者的测定），测定结果与前两次或

18、任意一次分析结 果之差符合允许差规定时，取其平均值，否则，应查找原因，重新按上述规定进 行分析。室外允许差：两个实验室采用本标准方法对同一试样各自进行分析时，所得 分析结果的平均值之差应符合允许差规定，如有争议应商定另一单位按本标准进 行仲裁决定。以仲裁单位报出的结果为准，余元分析结果比较，若两个分析结果 差值符合允许差规定，则认为原分析结果无误。2. 实验步骤2.1实验试剂表2-1实验主要原料及其规格名称规格生产单位甲醛（CHQ）工业级市售丙酮（DFMA化学纯铁塔（莱阳经济开发区）焦亚硫酸钠（NQS2O5）工业级市售亚硫酸钠工业级市售氢氧化钠工业级市售水饮用水泥32.5p市售石子市售沙子市售

19、2.2实验仪器表2-2主要仪器及其型号名称型号制造单位电子天平FA1004N精密科学仪器电热恒温鼓风干燥箱DHG-9245A一恒科技增力无级恒速搅拌器DW-1巩义市矛华仪器有限责任公司调温电热套KDM省鄄城永兴仪器厂电热恒温水浴锅长风仪器仪表公司涂-4粘度计QND-4中国天津材料试验机厂截锥圆模虞达实验仪器厂坍落度桶泌水率筒虞达实验仪器厂虞达实验仪器厂2.3实验过程231反应机理脂肪族高效减水剂的合成，主要是利用醛酮在碱催化下的缩合反应和对其羧 基的 位进行磺甲基化反应引入磺酸基来a控制其分子量和水溶性，并通过调整醛酮和磺化剂的比例来控制其缩合度和磺化度，从而得到同时具有高减水效果和良好保坍性

20、能的分子结构。分子结构如下图：I I)打(6：*H)'C=OHO-C-CHOC=COC=OIIITCH2CHzSO3NaCH2CHzSONaCHjCH.SONaV«)目前合成脂肪族高效减水剂的原料主要是丙酮、甲醛、NqSO Na2S2C5催化剂等。由原料可以推测脂肪族高效减水剂在合成过程中可能存在的反应方程式主要为以下六类,共12个反应方程式:1.水解反应(1):亚硫酸盐的水解;S05 +H;O NaOH + NaHSO(2):焦亚硫酸盐的水解+ H ;O 2 Na H SO,2.亲核加成反应 反应(3):甲醛与亚硫酸氢钠的加成-CNO+ NaHSOj HO CH2一SOjN

21、al反应(4):丙酮与亚硫酸氢钠的加成ONaQHTI叫十 NaHSO H£_f -SONaOCHjCH,反应：交联反应A-BABATAB- AB ABA»-ABABBA-HABA-p A /<0-ABAB-BAIBAB AB AB BA丄 AUABAB BA B A BAB AB AABBATB反应：醛阑l：I缩合CNCCNHOH0-3emooH+3反应(7)：醉酮2：1缩合2H H+HJC_rcHJH:c=CH CH=CH3+2HP反应(8)：丙胴自身缩合0H2HX C HtC C CH.III；och3聚合反应反应（9）-反应（11）反应(9 )：H ,C = C

22、H +C=OCH,OHICH：SO NaH,C = CH + 14.0Ic=oI反应(10):+ H -C -Ha比C -CH 儿C =CH 十 tLOI11r - ikC=O OHOYYHOc=c=o1IICFtCItSONaCKCHSOjNa CKCHLSONa反应(11):H?CCHhtchh,c=chh,c=ch C=o + b HO-C-CHO + c C=C=O + j c=a i1ICH;CHnSO5Na CHCHSO Na CHjCH.SONa CH*CR HO-CCHOC=C=OC=OCH;CH：SOa ,CH.SO3Na CH3CH2SO3Na C %反应12)：坎尼扎罗反

23、应NaOH +2H CH H.COH + H CONa根据上述12个反应方程式及其理论分析，可知，为了得到具有一定基团的聚合物，必须控制好反应(3)、( 4)、( 5)、( 6)、(7 )、( 8)、( 9)、(10 ) 和反应(11 ), 且反应顺序应该是先进行反应(3), 再进行反应(6), 然后进 行反应(9)和(10 ), 最后进行(11);同时要防止反应(4) 、( 5) 、( 7)、 和(8)发生。正交化实验设计方案当析因设计要求的实验次数太多时，一个非常自然的想法就是从析因设计的 水平组合中，选择一部分有代表性水平组合进行试验。因此就出现了分式析因设 计(fractio nal

24、factorial desig ns)，但是对于试验设计知识较少的实际工作者 来说，选择适当的分式析因设计还是比较困难的正交试验设计(Orthogonal experimental design)是研究多因素多水平的又一种设计方法，它是根据正交性从全面试验中挑选出部分有代表性的点进行 试验，这些有代表性的点具备了“均匀分散，齐整可比”的特点，正交试验设计 是分式析因设计的主要方法。是一种高效率、快速、经济的实验设计方法。日本 著名的统计学家田口玄一将正交试验选择的水平组合列成表格，称为正交表。例 如作一个三因素三水平的实验，按全面实验要求，须进行 33=27种组合的实验，且 尚未考虑每一组合的

25、重复数。若按L9(3)3正交表安排实验，只需作9次，按L18(3)7 正交表进行18次实验，显然大大减少了工作量。因而正交实验设计在很多领域的 研究中已经得到广泛应用。根据实际情况本次试验选取三因素三水平的方案，即选取醛酮比磺化剂类型. 滴加次序为三个因素。每个因素上又有三个水平，因此按普通的方法需要做33=27 种组合的实验，且尚未考虑每一组合的重复数。若按照正交化实验方案安排实验， 只需做9次实验，具体过程如下：图(2-1)图(2-2)对应于A有Al、A2、A3三个平面，对应于B、C也各有三个平面，共九个平面。 则这九个平面上的试验点都应当一样多， 即对每个因子的每个水平都要同等看待。 具

26、体来说，每个平面上都有三行、三列，要求在每行、每列上的点一样多。这样， 做出如图2所示的设计，试验点用。表示。我们看到，在 9个平面中每个平面上都 恰好有三个点而每个平面的每行每列都有一个点， 而且只有一个点，总共九个点 这样的试验方案，试验点的分布很均匀，试验次数也不多。这种选点方法为作图 法，适用于因子数和水平数都不大时。本实验刚好适用。根据正交化实验思路，设计出了实验方案:表（2-1 ）正交试验的因素和水平因素水平1水平2水平3醛酮比2.1:12.3:12.5:1磺化剂亚硫酸钠焦亚硫酸钠两者混合滴加量：0.33甲醛+丙酮0.5甲醛+丙酮甲醛+丙酮表（2-2 ）正交化实验设计表试验编号醛酮

27、比磺化剂滴加量ZFJS122.1:1甲醛85.1g丙酮29g焦亚硫酸钠60.8g0.33A+BZFJS132.1:1甲醛85.1g丙酮29g混合（焦亚硫酸钠32.3g亚硫酸钠37.8g）0.5A+BZFJS142.1:1甲醛85.1g丙酮29g亚硫酸钠80.6gA+BZFJS152.3:1甲醛93.2g丙酮29g混合（焦亚硫酸钠32.3g亚硫酸钠37.8g）0.33A+BZFJS162.3:1甲醛93.2g丙酮29g亚硫酸钠80.6g0.5A+BZFJS172.3:1甲醛93.2g丙酮29g焦亚硫酸钠60.8gA+BZFJS182.5:1甲醛101.4g丙酮29g亚硫酸钠80.6g0.33A+

28、BZFJS192.5:1甲醛101.4g丙酮29g焦亚硫酸钠60.8g0.5A+BZFJS202.5:1甲醛101.4g丙酮29g混合（焦亚硫酸钠32.3g亚硫酸钠37.8g）A+B注：A甲醛B丙酮233醛酮缩合制备脂肪族减水剂本次试验总共9组，实验过程较多，因此不一一列举，只对 2组效果比较好的 做介绍：编号：ZFJS-14(2011.10.18)原料及用量规格产地|摩；(mol)尔数质量(g)37%?醛工业级1.0585.1丙酮|分析纯铁塔(莱阳经J济开发区)0.529亚硫酸钠|工业级0.6480.6水饮用水7.22130、步骤合成工艺采用单段甲醛添加工艺。(A+B)(1) 80.6g亚硫

29、酸钠+130g水不能完全溶解。移至三口瓶中，向三口瓶中滴加 29g丙酮。开冷凝水，(2) 向三口瓶中滴加85.1g甲醛，滴加时间约一小时。溶液变黄，至黑色。 温度骤升。发生爆沸用冷水冲。(3) 滴加完毕，移至锥形瓶，水域93C保温4小时。结束后得成品减水剂。(1) 温度：在加入丙酮时如温度过高反应剧烈而无法控制，同时丙酮挥发浪费过多(2) 滴加速度：甲醛滴加速度要严格控制，速度过快则整个缩合反应剧烈或 无法反应。(3) 爆沸控制：反应中会发生爆沸现象，用冷水冲下。(4) 本次实验爆沸较严重，用冷水冲入反应溶液中，因此产量不准确。编号：ZFJS-15(2011.10.19)原料及用量规格产地摩尔

30、数(mol)质量(g)37%?醛工业级1.1592.4丙酮分析纯铁塔(莱阳经济开发区)0.529焦亚硫酸钠(Na2S2O5)工业级0.1732.3亚硫酸钠工业级0.337.8水饮用水4.1775、步骤合成工艺采用三段甲醛添加工艺 。(0.33A+B)(1) 30.8g甲醛+32.3焦亚硫酸钠+29g丙酮混合。不完全溶解。A液75g 水+30.8甲醛+37.8g亚硫酸钠混合。不完全不溶解。B液(2) A.B混合。(3) 移至装有回流冷凝管、温度计、搅拌器、滴液漏斗的四口烧瓶中，滴加 30.8g甲醛，恒温56-66 C。保持滴加速度，滴加一小时结束(4) 滴加完毕，转入锥形瓶，水域升温93E。溶液

31、逐渐变为红棕色液体，保 温1小时。得成品减水剂。(1) 温度：在加入丙酮时如温度过高反应剧烈而无法控制，同时丙酮挥发浪 费过多。(2) 滴加速度：甲醛滴加速度要严格控制，速度过快则整个缩合反应剧烈或无法反应234产品各项物理性质的表征表（2-3 ）产品各项物理性能表征编号产量（g）外观固含量（）PH粘度（s）ZFJS13 1255.4深褐色液体50.41111.9ZFJS14270.9深褐色液体52.311-1216.1ZFJS15243.4深红棕色液体49.911-1212.4ZFJS20277.1暗红色液体（少量固 体）49.81213.22.4产品性能表征2.4.1 .混凝土减水剂性能指

32、标本文前言部分已经介绍了混凝土匀质性的各种指标，但是考察减水剂的各项 性能主要是考虑减水性能和和易性，因此，性能检测部分只检测了净浆流动度.坍落度.减水率.泌水率比等4项指标。由于实验条件限制，只能粗略的检测，并且 不能按照性能试验的指标进行试验，只做一组实验考查，因此本实验误差可能较 大。2.4.2 .混凝土配合比的确定材料1水泥采用本标准附录A规定的水泥。2砂符合GB/T 14684中U区要求的中砂，但细度模数为 2.62.9，含泥量小于1% 3石子符合GB/T 14685要求的公称粒径为5mm20n的碎石或卵石，采用二级配，其 中5mm10mt40% 10mm20m占60%，满足连续级配

33、要求，针片状物质含量小于 10%空隙率小于47%含泥量小于0.5%。如有争议，以碎石结果为准。4水符合JGJ 63混凝土拌和用水的技术要求。5外加剂需要检测的外加剂。配合比基准混凝土配合比按JGJ 55进行设计。掺非引气型外加剂的受检混凝土和其 对应的基准混凝土的水泥、砂、石的比例相同。配合比设计应符合以下规定：a）水泥用量：掺高性能减水剂或泵送剂的基准混凝土和受检混凝土的单位水 泥用量为360kg/m3;掺其他外加剂的基准混凝土和受检混凝土单位水泥用量为3330kg/m。b）砂率：掺高性能减水剂或泵送剂的基准混凝土和受检混凝土的砂率均为43%47%掺其他外加剂的基准混凝土和受检混凝土的砂率为

34、36%40%但掺引气减水剂或引气剂的受检混凝土的砂率应比基准混凝土的砂率低1%3%c ）外加剂掺量：按生产厂家指定掺量。d）用水量（包括液体外加剂、砂、石材料中所含的水量。）：掺高性能减水剂或泵送剂的基准混凝土和受检混凝土的坍落度控制在（210土 10）mm用水量为坍落度在（210土 10）m时的最小用水量；掺其他外加剂的基准混凝土和受检混凝 土的坍落度控制在（80± 10）mme）石子：符合GB/T14685要求的公称粒径为5mm-20m的碎石或卵石，采用二 级配，其中5mm-10m占40% 10mm-20mim60%，满足连续级配要求，针片状物质含 量少于10%，孔隙率小于47%

35、，含泥量少于0.5 %，如有异议，以碎石结果为准。根据计算分析得出以下基准混凝土配合比：水泥 4.28 kg 沙子 5.95kg 石子（大 5.48kg 小8.23kg ）水2.5kg。以上为基准混凝土的配合比，经过一次实验发现可以测完坍落度再检测泌水 率，故后面的试验中每种用料用了一半，避免了浪费。混凝土拌合采用符合JG 3036要求的公称容量为60L的单卧轴式强制搅拌机。搅拌机的拌 合量应不少于20L，不宜大于45L。外加剂为粉状时，将水泥、砂、石、外加剂一 次投入搅拌机，干拌均匀，再加入拌合水，一起搅拌 2分钟。外加剂为液体时，将 水泥、砂、石一次投入搅拌机，干拌均匀，再加入掺有外加剂的

36、拌合水一起搅拌2分钟。出料后，在铁板上用人工翻拌至均匀，再行试验。各种混凝土试验材料及环境温度均应保持在（20± 3）C注：由于实验条件有限，本实验室没有混凝土搅拌机，所以开始就用人工拌合。可能存在误差。2.43 水泥净浆流动度的测定将玻璃板放置在水平位置，用湿布将玻璃板，截锥圆模，搅拌器及搅拌锅均 匀擦过，使其表面湿而不带动水渍；将截锥圆模放在玻璃板的中央，并用湿布覆盖待用称取水泥200g,倒入搅拌锅。加入推荐掺量的外加剂及87g或者说105g水，搅拌3min。将拌好的净浆迅速注入截锥圆模，用刮刀刮平，将截圆模按垂直方向提起， 同时开启秒表计时，任水泥净浆在玻璃板上流动，至少 30

37、s，用直尺量取流淌部分 互相垂直的两个方向的最大直径，取平均值作为水泥净浆流动度。2.4.4. 混凝土坍落度的测定1坍落度测定混凝土坍落度按照GB/T5008C测定；但坍落度为（210± 10）m的混凝土，分 两层装料，每层装入高度为筒高的一半，每层用插捣棒插捣15次。2坍落度1小时经时变化量测定当要求测定此项时，应将按照6.3搅拌的混凝土留下足够一次混凝土坍落度的 试验数量，并装入用湿布擦过的试样筒，容器加盖，静置至 1小时（从加水搅拌时 开始计算），然后倒出，在铁板上用铁锹翻拌至均匀后，再按照坍落度测定方法 测定坍落度。计算出机时和1小时之后的坍落度之差值，即得到坍落度的经时变化

38、 量。坍落度1小时经时变化量按式（1）计算：（1）式中： SI坍落度经时变化量，单位为毫米（mrj）;245减水剂减水率的计算减水率为坍落度基本相同时，基准混凝土和受检混凝土单位用水量之差与基准混凝土单位用水量之比。减水率按式（2）计算，应精确到0.1%(2)式中：WR减水率，用百分数表示（% ；W基准混凝土单位用水量，单位为公斤每立方米（kg/m3）；W受检混凝土单位用水量，单位为公斤每立方米（kg/m3 ）。WR以三批试验的算术平均值计，精确到 1%若三批试验的最大值或最小值中 有一个与中间值之差超过中间值的15%寸，则把最大值与最小值一并舍去， 取中间 值作为该组试验的减水率。若有两个测

39、值与中间值之差均超过15%寸，则该批试验 结果无效，应该重做。2.46 混凝土泌水率的测定泌水率比按式（3）计算，应精确到1%（3）式中：甩一一泌水率比，用百分数表示（% ;Bt 受检混凝土泌水率，用百分数表示（% ;Bc 基准混凝土泌水率，用百分数表示（%。泌水率的测定和计算方法如下：先用湿布润湿容积为5L的带盖筒（径为185mm高200mm，将混凝土拌合物一次装入，在振动台上振动20s，然后用抹刀轻轻抹平，加盖以防水分蒸发。试样表面应比筒口边低约20mm自抹面开始计算时间，在前60min,每隔10min用吸液 管吸出泌水一次，以后每隔20min吸水一次，直至连续三次无泌水为止。每次吸水 前

40、5min，应将筒底一侧垫高约20mm使筒倾斜，以便于吸水。吸水后，将筒轻轻 放平盖好。将每次吸出的水都注入带塞量筒，最后计算出总的泌水量，精确至1g,并按式（4）、（ 5）计算泌水率：(4)（5）式中：B-泌水率，用百分数表示（% ;Vw泌水总质量，单位为克（g）;W-混凝土拌合物的用水量，单位为克（g);G-混凝土拌合物的总质量，单位为克（g);GW试样质量，单位为克（g）;G筒及试样质量，单位为克（g）;G筒质量，单位为克（g）。试验时，从每批混凝土拌合物中取一个试样，泌水率取三个试样的算术平均值，精确到0.1%。若三个试样的最大值或最小值中有一个与中间值之差大于中间值的15%则把最大值与

41、最小值一并舍去，取中间值作为该组试验的泌水率，如果最大值和最小值与中间值之差均大于中间值的 15%寸，则应重做3. 结果讨论3.1水泥净浆流动度测定的结果与讨论表（3-1 ）水泥净浆流动度测定结果编号ZFJS13ZFJS14ZFJS15ZFJS20ZFJS11基准净浆流动度125mm162.5mm162.5mm122.5mm162.5mm100mm由实验结果看出：市售减水剂（ZFJS11）的净浆流动度最好，说明它与水泥的相容性越好，但是不能准确的反映出相容的好坏，因为市售减水剂的固含量较小，含水量高，可能是由于此原因导致的净浆流动度差异。但是本次实验的14号和15号减水剂的净浆流动度与市售减水

42、剂净浆流动度相同，说明两者与水泥相容性较好。13号和20号产品净浆流动度较差。可能是由于固含量过高所致。3.2混凝土坍落度测定的结果与讨论表（3-2 ）混凝土坍落度的测定结果编号 ZFJS13ZFJS14：ZFJS15ZFJS20ZFJS11基准坍落度50mm47mm45mm47mm50mm51mm此混凝土坍落度实验是考察减水剂减水率的一种方法，要求考察坍落度相似 时的用水量，本次实验测量的坍落度均在允许误差围，因此，坍落度实验符合实 验要求，可以作为减水剂减水率计算的依据。（本次试验因实验条件限制，未按 照性能试验的要求拌合两次混凝土测平均值，加之混凝土的搅拌为纯人工搅拌， 拌合是在木板上进

43、行的，考虑到用水的流失，拌合的均匀性有限，本实验的误差 可能较大，但是每次试验都有相同的误差，所以试验有一定的参考性，但是不够 准确。）3.3减水剂减水率计算的结果与讨论表（3-3 ）减水率计算结果通过对比试验可以看出，本次试验得到的减水剂在减水性能上比市售减水剂的差， 其中13号产品的减水率最差，号的减水剂减水性能与市售减水剂的减水 性能相似，但是仍不如市售产品。造成以上结果的原因可能是：（1）本次实验的成品减水剂性能确实比市售的减水 效果差，减水性能不达标。此种原因可能性最大。（2）实验误差，因为市售减水 剂表明减水率在20% -25 %.本次试验与之误差太大。因此，这种原因也是不可忽 略

44、的。3.4混凝土泌水率的测定结果与讨论表（3-4 ）泌水率测定结果编号ZFJS13ZFJS14ZFJS15ZFJS20ZFJS11基准泌水量38ml79ml65ml58ml53.5166泌水率3.2 %7.1 %5.8 %5.2 %4.8 %13.2 %泌水率比0.2430.5370.4430.3940.371混凝土泌水率的大小严重影响着混凝土的工作性能，泌水率越小混凝土工作性 能越好（对混凝土耐久性的影响大），减水剂的泌水效果好坏由泌水率比来表达从上面的结果可知，产品与市售减水剂的泌水率比很分散，除了14号产品以外其他四个较为集中，其中13号产品泌水率比最低，效果最好，整体上来说与市售减 水剂差距不大。同样，本次的实验结果只能作为参考，因为实验要求振动台上振 动20s，条件不允许，会有误差。4. 结论(1)本实验共得到9个产品，性能检测试验抽取了外观上与市售减水剂颜色相近的四组作考察，抽取的四组产品显示，(1)13号.14号产品是醛酮比为2.1:1时的产物，占总样品数的50%。因此可以确定最佳醛酮比为2.1:1. (2) 13号.15号.20号产品是在磺化剂为焦亚硫酸钠与亚硫酸钠复配时的产物，占总样品数的75%。因此可以确定最佳磺化剂为焦亚硫酸钠与亚硫酸钠复配。(3) 13号 .20号产品是采用单段加甲醛工艺产生的产物，占总产物的 50%。因此确定合理的滴加量为