緩釋型聚羧酸減水劑的研究與應(yīng)用
摘要：通過分子設(shè)計(jì)和組裝技術(shù)，研究開發(fā)了緩釋型聚羧酸減水劑Pc-L100H；用不同的水泥對(duì)其進(jìn)行凈漿和混凝土試驗(yàn)，結(jié)果表明PC—L100H具有在工作環(huán)境中緩慢釋放的特性以及優(yōu)異的保坍性能。
關(guān)鍵詞：分子設(shè)計(jì)和組裝緩釋聚羧酸減水劑
1． 引言
自從聚羧酸減水劑在國內(nèi)開始應(yīng)用以來，其發(fā)展十分迅速。特別是聚羧酸高效減水劑被指定為鐵路工程專用的混凝土外加劑，更是極大的促進(jìn)了聚羧酸高效減水劑的推廣與應(yīng)用。與傳統(tǒng)的減水劑相比，聚羧酸減水劑具有很多優(yōu)點(diǎn)，如減水率高，適應(yīng)性較好等。在實(shí)際工程應(yīng)用過程，目前已有的聚羧酸減水劑表現(xiàn)出一些問題，主要是隨著混凝土原材料品質(zhì)的波動(dòng)，混凝土的工作性能會(huì)表現(xiàn)出明顯的起伏，其中在坍落度損失方面表現(xiàn)得尤為明顯。目前解決這類問題的方法主要是通過調(diào)整配合比，采用增加聚羧酸減水劑的用量或者使用緩凝劑緩凝，但是這些措施或是操作上很繁瑣，或是成本增加，或是容易導(dǎo)致事故。開發(fā)一種真正具有良好適應(yīng)性，其混凝土工作性能對(duì)混凝土原材料品質(zhì)波動(dòng)不敏感的聚羧酸減水劑顯得非常迫切而又重要。
通過分子設(shè)計(jì)和組裝技術(shù)，我們制備了一種具有緩釋功能的新型聚羧酸減水劑。其對(duì)混凝土原材料品質(zhì)的波動(dòng)具有非常優(yōu)異的適應(yīng)性，可以很好的解決上述問題，這對(duì)聚羧酸減水劑的進(jìn)一步推廣應(yīng)用是非常有利的。
2、實(shí)驗(yàn)部分
2．1實(shí)驗(yàn)材料
甲氧基聚乙二醇(MPEGIO00)(進(jìn)口)．，對(duì)苯二酚(市售化學(xué)純)．，甲基丙烯酸(市售化學(xué)純)，過硫酸銨(市售化學(xué)純)，帶水劑，濃硫酸(市售化學(xué)純)，分子量調(diào)節(jié)劑，組裝劑(自制)，基準(zhǔn)水泥(拉法基)，冀東水泥P．042．5，山東水泥P．042．5，琉璃河水泥P．o42．5，太行水泥P．o42．5，大連水泥P．o42．5，北京水泥P．o42．5， 中砂(M=2．4)，碎石(5一20mm)
2．2實(shí)驗(yàn)儀器
水浴槽，三口燒瓶，回流冷凝器，滴液漏斗，水銀溫度計(jì)，燒杯，機(jī)械攪拌器，鐵架臺(tái)，電子天平。
2．3實(shí)驗(yàn)方法
2．3．1合成方法
將MPEG1O00，甲基丙烯酸，對(duì)苯二酚，濃硫酸以及帶水劑按照一定的比例依次加入到帶有機(jī)械攪拌，回流冷凝器和水銀溫度計(jì)的三口燒瓶中，攪拌下加熱回流，待分出的水達(dá)到理論量后，減壓將帶水劑和多余的甲基丙烯酸蒸出，所得到的剩余物即為MPEG1000甲基丙烯酸酯(大單體)。
將適量的大單體，甲級(jí)丙烯酸，分子量調(diào)節(jié)劑以及水配成混合溶液，將過硫酸銨配成適當(dāng)濃度的水溶液。將適量的水加入到三口燒瓶中，加熱到80℃，攪拌下同時(shí)滴加上述大單體混合溶液和過硫酸銨水溶液，滴加約4小時(shí)，滴加完畢，繼續(xù)反應(yīng)3O分鐘，降溫到60℃，加入適量的自制組裝劑，保持在此溫度下攪拌反應(yīng)6小時(shí)，冷卻，即得到緩釋型聚羧酸減水劑。
2．3．2凈漿試驗(yàn)方法
根據(jù)GB8077-2000《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法》，在水灰比為0．29時(shí)測(cè)定水泥凈漿的流動(dòng)度。
2．3．3混凝土試驗(yàn)方法
混凝土試驗(yàn)采用基準(zhǔn)混凝土配合比，為水泥：砂子：石子=400：766：1030，調(diào)整各個(gè)樣品的摻量，測(cè)定混凝土初始和1h和2h的坍落度保留值。
3、結(jié)果與討論
按照2．3．2的試驗(yàn)方法，分別用國內(nèi)某廠家普通型聚羧酸減水劑A，日本觸媒高保坍型聚羧酸減水劑H S—l和自制的緩釋型聚羧酸減水劑PC—L1OOH進(jìn)行凈漿流動(dòng)度測(cè)試試驗(yàn)，結(jié)果如表1。
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表1聚羧酸減水劑凈漿流動(dòng)度
|
聚羧酸類型 |
水泥品種 |
水泥凈漿流動(dòng)度（ｍｍ） | ||
|
5min |
1h |
2h | ||
|
A |
基準(zhǔn)水泥 |
245 |
233 |
196 |
|
冀東水泥 |
178 |
238 |
225 | |
|
山東水泥 |
165 |
228 |
176 | |
|
北京水泥 |
157 |
206 |
182 | |
|
太行水泥 |
187 |
235 |
212 | |
|
大連水泥 |
245 |
198 |
152 | |
|
琉璃河水泥 |
151 |
176 |
179 | |
|
HS-1 |
基準(zhǔn)水泥 |
無流動(dòng)性 |
220 |
247 |
|
冀東水泥 |
無流動(dòng)性 |
184 |
257 | |
|
山東水泥 |
無流動(dòng)性 |
135 |
210 | |
|
北京水泥 |
無流動(dòng)性 |
145 |
208 | |
|
太行水泥 |
無流動(dòng)性 |
154 |
210 | |
|
大連水泥 |
無流動(dòng)性 |
197 |
261 | |
|
琉璃河水泥 |
無流動(dòng)性 |
146 |
212 | |
|
PC-L100H |
基準(zhǔn)水泥 |
無流動(dòng)性 |
197 |
214 |
|
冀東水泥 |
無流動(dòng)性 |
203 |
231 | |
|
山東水泥 |
無流動(dòng)性 |
195 |
205 | |
|
北京水泥 |
無流動(dòng)性 |
178 |
192 | |
|
太行水泥 |
無流動(dòng)性 |
191 |
199 | |
|
大連水泥 |
無流動(dòng)性 |
225 |
238 | |
|
琉璃河水泥 |
無流動(dòng)性 |
172 |
204 | |
注：聚羧酸減水劑的摻量折固為水泥蕈量的0．2％。
從表1可以看出，對(duì)于聚羧酸減水劑A來說，其表現(xiàn)出了一定的適應(yīng)性。對(duì)于聚羧酸減水劑HS一1和PC—L100H來說，初始其凈漿無明顯流動(dòng)性，隨著時(shí)間的增加，其流動(dòng)性也增加，在2小時(shí)時(shí)其流動(dòng)性達(dá)到最大值。在所采用的7種水泥．，其凈漿流動(dòng)度的表現(xiàn)趨勢(shì)完全一致，說明聚羧酸減水劑HS一1和PC-L100H既具有良好的適應(yīng)性，又有優(yōu)異的流動(dòng)度保持能力。
為了進(jìn)一步證實(shí)PC—L10OH既具有良好的適應(yīng)性， 又有優(yōu)異的流動(dòng)度保持能力，按照2．3．3的方法設(shè)計(jì)進(jìn)行了一系列混凝土坍落度保持能力的試驗(yàn)．，其結(jié)果如表2.
表2不同品種的聚羧酸減水劑混凝土坍落度
|
聚羧酸類型 |
水泥品種 |
混凝土坍落度（ｍｍ） | ||
|
5min |
1h |
2h | ||
|
A |
基準(zhǔn)水泥 |
231 |
164 |
--- |
|
冀東水泥 |
184 |
88 |
--- | |
|
琉璃河水泥 |
220 |
176 |
--- | |
|
HS-1 |
基準(zhǔn)水泥 |
無流動(dòng)性 |
230 |
225 |
|
冀東水泥 |
無流動(dòng)性 |
225 |
215 | |
|
琉璃河水泥 |
無流動(dòng)性 |
240 |
230 | |
|
PC-L100H |
基準(zhǔn)水泥 |
無流動(dòng)性 |
240 |
215 |
|
冀東水泥 |
無流動(dòng)性 |
228 |
203 | |
|
琉璃河水泥 |
無流動(dòng)性 |
245 |
218 | |
注：聚羧酸減水劑的摻量折固為水泥重量的O．2％，混凝土配合比采用基準(zhǔn)混疑土配合比。——表示數(shù)據(jù)未測(cè)。
從表2的數(shù)據(jù)中可以看出，PC-L1OOH的混凝土行為和凈漿類似，即在初始時(shí)，混凝土沒有明顯的流動(dòng)度，隨著時(shí)間的增加，坍落度也增加，并且可以保持2小時(shí)幾乎不損失，這說明PC-L100H聚羧酸減水劑既具有良好的適應(yīng)性，又有優(yōu)異的坍落度保持能力。
在保持混凝土配合比不變的情況下，采用不同品質(zhì)的原材料做混凝土試驗(yàn)，所得到的規(guī)律和上述完全一致，這說明PC-L1OOH聚羧酸減水劑對(duì)混凝土原材料品質(zhì)的波動(dòng)具有相當(dāng)?shù)倪m應(yīng)性。
4、結(jié)論
(1)、利用分子設(shè)計(jì)和分子組裝制備了緩釋型聚羧酸減水劑PC-L100H,
(2)、PC-L100H聚羧酸減水劑既具有良好的適應(yīng)性，又有優(yōu)異的坍落度保持能力。
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