高效减水剂的研究进展-打

1、14江西化工2004年第4期高效减水剂的研究进展郭丽芳郭兰张招贵王志勇(南昌大学化学系南昌330047摘要:重点叙述了高效减水剂的特点, 研究和发展的状况的问题及高效减水剂的研究发展趋势。关键词:高效减水剂综述发展趋势外加剂, 五种组成部分1, , 具有减水、提高温度效果的外加剂; 也有增大混合物的流变性或节约水泥用量的作用。在工程中使用减水剂的主要目的是减少砼用水量, 降低水灰比, 节约单方水泥用量, 并改善其和易性2。高效减水剂是一种能显著改善混凝土和易性和显著减少其拌和水量的一种化学外加剂, 是新型建材支柱产业的重要产品之一。高效减水剂不但大大提高了高强混凝土的力学性能, 而且提供了简便

2、易行的施工工艺3。19世纪法国出现钢筋混凝土, 实现了混凝土技术的第一次飞跃。1928年法国E. Freyssint 发明的预应力混凝土技术, 实现了混凝土技术的第二次飞跃就是各种高性能减水剂的问世是对混凝土技术的又一次重大突破4。可以说高效减水剂的应用已成为混凝土技术发展的一个重要里程碑5。1减水剂的分类:目前主要有普通减水剂和高效, 混凝土强度提高30%以上,3d 25%以上,7d 强度提高20%以上,28d 强度提高15%以上6。高效减水剂主要有这几种7:萘磺酸甲醛缩合物减水剂; 三聚氰胺系减水剂; 氨基磺酸盐减水剂; 羧酸盐接枝共聚物减水剂; 脂肪酸系减水剂; 聚苯乙烯磺酸盐减水剂。2

3、高效减水剂:主要品种有萘磺酸甲醛缩合物减水剂; 氨基磺酸系高效减水剂; 聚羧酸系高效减水剂2. 1萘磺酸甲醛缩合物减水剂2. 1. 1萘磺酸甲醛缩合物减水剂的性质萘磺酸甲醛缩合物减水剂简称萘系减水剂, 它是一种化学合成产品。是由精萘或工业萘制成的一种萘系高效减水剂。其主要成分是萘磺酸甲醛缩合物, 它是一种极性分子, 其中的磺酸基是强亲水基团8-9。它是由萘用浓硫酸磺化得到-萘磺酸。然后与甲醛缩合, 再用苛性钠中和就得到萘磺酸钠甲醛缩合物6。萘系减水剂是目前国内生产量最大, 使用最广的高效减水剂。它的特点是:减水率较高、不引气。水泥适应性好与其它高效减水剂相比价格相对便宜, 与各种外加剂复合性能

4、好。可用于配制高强、高性能混凝土。它存在的主要问题是坍落度经时损失较大, 混凝土有些发粘。2. 1. 2塌落度损失大的原因及对策2. 1. 2. 1原因减水剂1. 1普通减水剂又称塑化剂, 要求减水率5%, 龄期37d 的混凝土的压缩强度提高10%,28d 强度提高5%以上。普通减水剂主要有这几类:木质素磺酸盐及其衍生物; 高级多元醇糖蜜; 羟基酸及其盐。1. 2高效减水剂坍落度损失的原因, 首先在于水泥是一种具有水化活性的物质, 减水剂的加入有可能加速水泥的初期水化进程; 其次, 水泥颗粒对减水剂的强烈吸附, 会使9液相中减水剂的有效浓度降低, 电位不断下降。又称超塑化剂, 能大幅度减少用水

5、量和提高新拌混凝土的和易性。要求(G B8076-87“混凝土外加剂”2004年12月高效减水剂的研究进展152. 1. 2. 2降低萘系减水剂塌落度损失的方法高效减水剂相比, 主要有这几个突出的优点18:低掺量(0. 2-0. 5% 而发挥高的分散性能; 保坍性好,90min 内坍落度基本无损失; 在相同流动度下比较时,降低萘系减水剂的塌落度损失方法一般有二种:一是复合其它外加剂, 如缓凝剂; 二是用分子设计的方法合成新的外加剂, 在合成中与新的官能团共聚10。2. 2氨基磺酸系高效减水剂延缓凝结时间较少; 分了结构上自由度大, 外加剂制造技术上可控制的多数多, 高性能化的潜力大; 由于合成

6、不使用甲醛, ; 是一种绿色环保产品; 好; , 2l 世纪使。2. 3. 1聚羧酸类减水剂合成方法氨基磺酸系高效减水剂(氨基芳基磺酸盐一苯酚一甲醛缩合物, 简称ASPF 是一种非引气树脂型高效减水剂, 属低碱型混凝土外加剂11。氨基磺酸系高效减水剂具有对水泥粒子的高度分散性, 减水率高达30%; 混凝土的耐久性好, 能; 成本不高, 且生产工艺简单122. 聚羧酸类减水剂的分子结构设趋向是分子主键成侧链上引入强极性基团羧基、磺酸基、聚氧化乙烯基等, 使分子具有梳型结构。通过极性基与非极性基比例调节引气性, 一般非极性比例不超过30%; 通过调节聚合物分子量增大减水性, 质量稳定性; 调节侧键

7、分子量, 增加立体位阻作用而提高分散性保持性能。从文献看目前合成聚羧酸系减水剂所选的单体主要有四种:不饱和酸马来酸酐、马来酸和丙烯酸、甲基丙烯酸; 聚链烯基物质聚链烯基烃及其含不同官能团的衍生物; 聚苯乙烯磺酸盐或酯; (甲基 丙烯酸盐, 酯或酰胺等。2. 3. 2聚羧酸系减水剂还存在的缺点、对氨基苯磺酸、4-氨基萘-1-磺酸等化合物或其盐。与三聚氰胺、尿素、苯酚、水杨酸、苯磺酸、苯甲酸等一类的单体, 其结构式上分别带有氨基、羟基、羧基、磺酸基等活性基团, 通过滴加甲醛, 在含水条件下温热或加热缩合而成13。2. 2. 2氨基磺酸系减水剂的缺点及改进氨基磺酸系减水剂的分子量太小时容易导致水泥浆

8、体泌水, 混凝土坍落度损失较快, 但分子量太大时, 减水分散性受到影响。在35-40%浓度条件下, 可以合成分子量适中, 分散性好, 不会产生异常的泌水现象的减水剂。掺量要适中, 掺量高时容易造成混凝土的泌水, 离析与板结。克服氨基磺酸系高效减水剂在水泥混凝土中应用产生泌水的有效途径是与萘系高效减水剂复配使用。这样既能保持高的减水率, 又能控制净浆流动度损失或混凝土坍落度损失, 还不会产生泌水。混凝土配合比中掺入沸石粉或复合细粉也是解决泌水的有效途径13-15。2. 3聚羧酸系高效减水剂对聚羧酸系减水剂的合成, 作用机理和应用等方向的研究都存在一些尚待进一步深入的问题:第一, 由于减水剂大多数

9、在水体系中合成, 难以了解不同单体间复杂的相互作用;第二, 表征对减水剂分子的方法存在局限性, 尚不能清楚解释减水剂化学结构与性能的关系, 缺乏从微观方面的研究;第三, 虽然聚羧酸系减水剂与水泥的相容性比其它种类减水剂更好, 但在混凝土流动性方面, 当水泥和外加剂共同使用时, 往往发生混凝土塌落度损失太快及快硬等现象, 仍存在水泥和化学外加剂相容性问题, 还未完全搞清减水剂是怎样工作的;第四, 在使用高性能减水剂的混凝土中, 当单位水量减少, 塌落度增大时, 常常发生以下问题:减水剂用聚羧酸类高效减水剂(简称PC 系列减水剂 具有超分散性能阻止混凝土塌落损失而且不引起明显缓凝, 是目前国内外化

10、学外加剂研究与开发的重点16。聚羧酸系减水剂与不同水泥有相对更好的使混凝土具有高流动性, 并且在低水灰比时具有低粘度和塌落度保持性能, 所以它的应用推广很快17。在众多系列的减水剂中, 聚羧酸类减水剂与其它16江西化工2004年第4期量过大; 混凝土粘性太大; 出现离析泌水现象; 泵送困难。3结语197孔庆刚, 卞荣兵, 卢金池等. 萘系高效减水剂合成工艺改进的应用研究J.化学建材,2003,3.8P.K. M ehta ,M echanism of sulfate on P ortland cement concrete -Tnother look. Cem. C oner. Res. 13

11、(1983 401-406.9罗永会, 金树新, 杨惠先. 萘系高效减水剂的缓释改性研究J.混凝土与水泥制品. 2000. 6.10齐亚非, 高俊刚. J.随着国家对基础设施和住宅建设投资力度的加大, 对混凝土的需求和性能要求逐年上升。同样对具有高减水率和高缓凝保坍性能的高性能减水剂的需求也不断增大, 因此, 从分子设计的角度研究单环芳烃型高性能减水剂和聚羧酸系高效减水剂。从高性能减水剂的合成结构与性能的关系。作用机理等方面进行深坍性能的减水剂, , 。新型建筑材料. 3.11, , . 1994. 12.混凝土与水泥制品. 2000. 2.13李强, 赵明哲, 李崇智. 氨基磺酸系高性能减水

12、剂的合成与性能分析J.混凝土. 2001. 11.参考文献:1杨华, 舒子斌. 混凝土减水剂的应用及发展J.四川师范大14冯乃谦, 刑锋, 陵酉教. 氨基磺酸系高效减水剂的试验与应用J.混凝土,2002. 9.15K enneth C. H over. C oncrete M ixture Proportioning with W ater -reducing Admixtures to Enhance Durability :AQuantitative M odel. ce 2ment and Cincrete C om posires 20(1998 113-119.16李崇智, 李水德,

13、 冯乃谦. 聚羧酸高性能减水剂的试验研学学报(自然科学版 ,1996. 11. 6(19 .2吴镇英. 国产减水剂性能及其作用机理的探讨J.怀化师专学报,2002. 4.3邵艳霞, 郗荣欣. 高效减水剂对水泥分散作用的研究J.化学建材,2003. 5.4赵铁军, 丁建彤, 朱军铨. 如何有效使用高效减水剂J.化究J.化学建材. 2002. 2.17李崇智, 冯乃谦, 李永德. 聚羧类高性能减水剂的研究进学建材,1996. 4.5何浩孟, 廖列文. 我国混凝土高效减水剂的现状和展望J.展J.化学建材. 2001. 6.18冉千平, 游有鲲, 周伟玲. 聚羧酸类高效减水剂现状及研混凝土,2002.

14、 11(157 .6顾国芳, 浦鸿汀. 化学建材用助剂原理与应用M.化学工究方向J.新型建筑材料. 2001. 12.19李永德, 陈荣军, 李崇智. 高性能减水剂的研究现状与发业出版社,2003. 2. 1.展方向J.混凝土. 2002. 9.The progress of research on high efficiencyw ater reducing agentG UO Li -fang G UO lan ZH ANG Zhao -gui W ANG Zhi -y ong (Department o f Chemisty , NanChang Univer sity , NanChang 330047Abstract :Thisarticle put the em phasis to analyze the speciality. re