趙會(huì)

（山東易和環(huán)?？萍加邢薰?，山東 濟(jì)南 271100）

0 引言

近幾年來(lái)，聚羧酸減水劑的發(fā)展在向著減水劑性能好、工業(yè)化生產(chǎn)環(huán)境污染少、能源消耗低的方向發(fā)展[1]。聚羧酸減水劑具有減水率高、水泥顆粒分散性好、摻量低、生產(chǎn)過(guò)程不污染環(huán)境及產(chǎn)物本身結(jié)構(gòu)的可設(shè)計(jì)性等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各類混凝土中，其也成為近幾年來(lái)國(guó)內(nèi)外研究最為活躍的高性能減水劑[2]。當(dāng)前，聚羧酸型高性能減水劑已經(jīng)成為現(xiàn)代混凝土重要的組成部分。加入少量的聚羧酸減水劑，不僅可以顯著改變砂石集料和水泥流漿的性能，還可以不用增加用水量就顯著提高混凝土的和易性，調(diào)節(jié)混凝土的凝結(jié)時(shí)間，減少泌水和離析，減小坍落度損失等。

由于近幾年環(huán)保檢查力度的加強(qiáng)，加之為節(jié)約能源的考慮，聚羧酸型高性能減水劑的合成工藝發(fā)生了巨大的轉(zhuǎn)變，目前，聚羧酸減水劑多采用自由基聚合工藝，在 40～80℃ 的條件下聚合得到，能耗高[3]。有些專家開(kāi)始研究不用加熱合成聚羧酸減水劑的生產(chǎn)工藝。有些廠家利用液體單體的余熱控制生產(chǎn)聚羧酸減水劑的節(jié)奏，但是，由于長(zhǎng)時(shí)間放置液體單體的溫度不均勻，導(dǎo)致合成的聚羧酸減水劑產(chǎn)品的質(zhì)量不穩(wěn)定，難以達(dá)到混凝土施工的要求。還有些研究工作者轉(zhuǎn)向常溫合成，通過(guò)常溫合成不但解決了反應(yīng)能耗的問(wèn)題，而且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、易操作。

本研究主要是通過(guò)常溫和加熱兩種方式合成聚羧酸減水劑，比較不同的合成方式對(duì)聚羧酸型高性能減水劑性能（減水率和保坍能力）的影響，比較它們對(duì)混凝土性能（分散性、早期、中期、后期強(qiáng)度的增長(zhǎng)性、混凝土坍落度保持能力和適應(yīng)性等）的影響。

1 試驗(yàn)

1.1 原材料

1.1.1 合成材料

甲基烯丙基聚醚單體（HPEG），上海東大化學(xué)有限公司；丙烯酸（AA），化學(xué)純；雙氧水（27.5%H2O2），化學(xué)純；維生素 C，醫(yī)藥級(jí)；巰基丙酸（LC），山東鄄城滬聯(lián)化工有限公司；氫氧化鈉，化學(xué)純；去離子水，自制。

1.1.2 試驗(yàn)材料

P·O42.5 級(jí)水泥，分別來(lái)自于山東魯碧建材有限公司、濟(jì)南華明水泥有限公司和濟(jì)南萬(wàn)華水泥有限公司；標(biāo)準(zhǔn)砂，廈門艾思?xì)W標(biāo)準(zhǔn)砂有限公司；中砂，細(xì)度模數(shù)2.8；機(jī)制砂，石粉含量 15%，含泥量 MB 值 1.0，石子：5～25mm 連續(xù)級(jí)配；粉煤灰，Ⅱ級(jí)灰，萊蕪市華能電廠；拌合水，自來(lái)水。

1.2 主要儀器設(shè)備

NJ-160 型水泥凈漿攪拌機(jī)，無(wú)錫市建鼎建工儀器廠；JJ1000 型電子天平，常熟市雙杰測(cè)試儀器廠；LHS16-A 烘干法水分測(cè)定儀，上海精科天美科學(xué)儀器有限公司；JJ-5 型水泥膠砂攪拌機(jī)，無(wú)錫市建鼎建工儀器廠；SJD-30 型強(qiáng)制式臥軸混凝土攪拌機(jī)，上海路達(dá)試驗(yàn)儀器有限公司；98-1-C 型數(shù)字控溫電熱套，天津市泰斯特儀器有限公司；JJ-1 型精密增力電動(dòng)攪拌器，金壇市江南儀器廠。

1.3 合成方法

在裝有攪拌器的四口燒瓶中加入去離子水、HPEG，攪拌溶解后加入雙氧水，分別滴加丙烯酸水溶液和維生素 C、巰基丙酸水溶液。加熱工藝（JR-1）的初始滴加溫度為 50℃，而常溫工藝（CW-1）無(wú)需加熱，常溫下進(jìn)行。滴加 2～3 小時(shí)，滴加完畢后保溫 1小時(shí)加入液堿中和，并用水調(diào)至固含量為 40%，得到聚羧酸減水劑。

1.4 表征手段

按照 GB/T 8077—2012《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法》中規(guī)定的相關(guān)測(cè)試方法測(cè)試，水灰比 W/C=0.29，并留樣測(cè)試放置 1h 后水泥凈漿流動(dòng)度的變化情況；按 GB 8076—2008《混凝土外加劑》中的試驗(yàn)方法分別測(cè)定水泥膠砂減水率和混凝土坍落度。

2 結(jié)果與討論

2.1 聚羧酸減水劑的水泥凈漿流動(dòng)度測(cè)試

本試驗(yàn)選取山東地區(qū)常用的三種水泥：魯碧水泥P·O42.5、萬(wàn)華水泥 P·O42.5 和華明水泥 P·O42.5，分別對(duì) JR-1（加熱組）和 CW-1（常溫組）進(jìn)行水泥凈漿流動(dòng)度測(cè)試，聚羧酸減水劑折固摻量為 0.12%，水灰比為0.29。兩種工藝合成的聚羧酸減水劑的凈漿流動(dòng)度的對(duì)比結(jié)果如表1。

從表1 可以看出，CW-1 組混凝土的初始和 1h 凈漿流動(dòng)度均優(yōu)于 JR-1 組；同時(shí)，CW-1 組混凝土的 1h 凈漿流動(dòng)度保持率明顯大于 JR-1 組，而且 CW-1 型聚羧酸減水劑對(duì)三種水泥的適應(yīng)性也較好，尤其是對(duì)魯碧水泥的適應(yīng)性是最好的。因此，在以下的聚羧酸減水劑砂漿減水率測(cè)定和混凝土坍落度測(cè)定中均選用魯碧水泥作為基準(zhǔn)水泥。

表1 兩種工藝合成聚羧酸減水劑的水泥凈漿流動(dòng)度

2.2 聚羧酸減水劑的膠砂減水率測(cè)定

表2 是兩種不同工藝合成聚羧酸減水劑的砂漿減水率的結(jié)果。從表2 可知：在折固量相同的情況下，CW-1 型減水劑的砂漿減水率為 41%，而 JR-1 減水劑的砂漿減水率為 33%，明顯低于 CW-1 型減水劑。

表2 兩種工藝合成聚羧酸減水劑的膠砂減水率

2.3 聚羧酸減水劑的混凝土性能測(cè)試

表3 為測(cè)試所合成 JR-1 型和 CW-1 型減水劑的混凝土性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)所采用的配比。

表3 混凝土試驗(yàn)配合比

圖1 摻兩種減水劑的新拌混凝土初始工作狀態(tài)

圖2 摻兩種減水劑的新拌混凝土 1h 后工作狀態(tài)

根據(jù)水泥凈漿和砂漿試驗(yàn)結(jié)果，采用魯碧水泥對(duì)兩種母液進(jìn)行混凝土試驗(yàn)，其中外加劑折固摻量為0.20%，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4、圖1 和圖2。圖1 是兩種不同合成工藝新拌混凝土的狀態(tài)，從圖1 中的（a）和（b）可以看出，CW-1 的新拌混凝土初始包裹性好，輕微泌漿；而 JR-1 的新拌混凝土初始包裹性差，泌水、離析嚴(yán)重；而圖2 中的（c）和（d）是一小時(shí)后混凝土的狀態(tài)，從中可以看出：CW-1 混凝土的包裹性和和易性明顯優(yōu)于 JR-1 的混凝土的狀態(tài)。

從表4 可以看出：在外加劑和水摻量相同的情況下，CW-1 型聚羧酸減水劑對(duì)混凝土的初始坍落度和 1h混凝土坍落度保持性均優(yōu)于 JR-1 型聚羧酸減水劑。

表4 兩種工藝合成聚羧酸減水劑的混凝土工作性能

3 結(jié)論

（1）該常溫工藝不僅較好地克服了傳統(tǒng)加熱合成減水劑的弊端，而且該常溫合成的聚羧酸減水劑的減水率更高，混凝土的和易性更優(yōu)，對(duì)不同水泥的適應(yīng)性更好。

（2）該常溫工藝無(wú)需加熱，而加熱工藝需要在一定的溫度基礎(chǔ)上進(jìn)行反應(yīng)，從環(huán)保和經(jīng)濟(jì)上考慮，常溫工藝更適合產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。